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环境治理中生物技术的有效运用

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发布日期:2018-10-31 17:30

  第三次科技革命以来,生物技术一直在农作物改良、医药产品开发等方面发挥着重要的作用。随着环境问题的日益严重,通过生物技术来检测、治理环境污染变得越来越普遍。
  1 生物技术在废气治理中的应用
  随着工业的发展,大气污染越来越严重,工厂排出的有机废气如果不经过处理直接排放到大气中,将对大气环境产生很大的影响,严重危害人类的健康。目前对有机废气的处理方法是通过物理、化学、生物技术加以改良,而生物法则是在双膜理论的基础上发展而来的新技术。与传统废气处理方式相比,其显着特征是成本低、效率高,且安全,杜绝了二次污染,所以使用生物技术来处理废气将不可替代。
  通过生物技术治理废气的方法有多种,其中生物滤池法、生物洗涤法、生物吸附法是较为常用的三种。这三种常用的方法消除大气污染的过程也很相似,大致要经过气液转化、生物吸收、生物分解三个阶段。例如某公司利用微生物分解治理该厂排除的恶臭气体,取得了良好的效果,二次污染概率大大降低;美国某公司利用生物滤池处理硫化氢气体,使得 95%以上排出的硫化氢被去除。
  这些新兴的技术不但大大降低了成本,而且能耗少、效率高。但生物处理技术存在一些不足,如生物法处理浓度较高的废气效果不太理想,只能处理浓度较低的有机废气;生物过滤法的孔隙容易被大气污染物堵塞,而在当前科技水平下,高孔隙率的填料方面的产品还较少,有待相关科研人员继续研发。
  2 生物技术在处理污水中的应用
  2.1 生物强化处理法
  生物治理污水的主要方向是提高系统微生物浓度和加大生物强化材料的投入量。
  高浓度去污法:培养颗粒污泥,提高生物系统中的污泥浓度,延长泥龄,加强对难分解物质的处理,从而提高效率。如果水质污染较严重,应使用这一方法,并把有效微生物数量提高到常规数量的5 倍左右,降低污泥负荷的同时,提高处理污水效果。
  化学生物絮凝法:这一方法兴起于 20 世纪 80 年代,通常是在污泥中加入氯化铁、聚合氯化铝等混凝剂,形成生物铁或絮凝体。这种方法的优势是沉降性好,避免污泥的膨胀松散,在除磷效果更为显着。
  生物活性炭法:这种方法诞生于 20 世纪 70 年代初,是一种生物强化处理法,在处理废水过程中效果显着。这种方法的原理是利用活性炭的吸附能力和微生物的分级能力,双管齐下,协同增效,提高了污染物的去除率。由于此种方法应用最为广泛,因此在此不做详细表述。
  2.2 固定微生物法
  这种方法也是从 20 世纪 70 年代开始发展起来的,是将微生物固定到某个载体上,从而提高排污系统中的微生物数量,还可以富集泥龄较长的微生物。这种方法对固体、液体的分离效果好、占地面积小,从而能使得水顺畅通过,减少了堵塞、决口现象。这种方法是其他常规方法效果的 6 倍左右,同时还可以取得 50%左右的脱氮效果。
  2.3 投加特种菌法
  选取对污染物有分解功能的微生物直接投入到生物系统中,从而使生物系统中的特定细菌处于最佳状态,这种方法叫投菌法。该方法适用于难降解的废水或者有毒性废水,最大优势是成本低,但是效果不太理想,特别是由于水的流动作用,常常把投入的原料冲走。这种方法如果能与固定微生物法配合使用,效果更佳。
  2.4 废水生物除磷脱氮技术
  水中藻类之所以会大规模地生长,是因为水中氮、磷等营养元素过量所致,这种水体被称为富营养化水体。这种富营养化水体会导致水生态平衡失调,丧失其生态功能。生物脱氮技术是通过硝化和反硝化过程实现的,主要借助于硝化细菌和反硝化细菌。研究发现,在硝化段停留 5 h 左右,会去除 80%以上的氮、磷。山西汾西矿业集团焦化厂采用这一工艺处理焦化废水,发现水解酸化可以改善碳源的生化性,去除率高达 70%.
  3 生物技术在固体废弃物处理中的应用
  随着城市化的发展,城市固体废弃物与日俱增,这成为我国政府目前最为头疼的问题之一,因为这种固体废弃物不好降解,燃烧所产生的污染又极大。在发达国家,从 20 世纪 70 年代开始便着手研究对固体废弃物的处理方法,进入 20 世纪 80 年代,美国等更发达的国家引入了避免垃圾过多产生的理念,把垃圾处理的方式定格在循环利用层面。21 世纪以后,随着人们环保意识的增强,人们开始寻找一种新型的能源转化的解决办法。
  中科院的一项研究表明,垃圾里面有 50%以上是有机垃圾,是可以循环再利用的宝贵资源。科学家把它们转化为有机肥料,加强了城市固体垃圾的循环利用。这种变废为宝的方法是一种无害、减量的有效途径。但是,由于我国在这一方面的研究起步较晚,而直接引进国外的先进技术并不能在我国得到有效的利用,尤其是资金方面的投入不足,寻求适合我国国情的生物降解技术更具有现实意义。
  4 生物技术在其他领域中的应用
  除上所述外,生物技术还可以在污泥处理、农业环保、场地修复等领域得到了应用。目前,农药的普遍使用直接影响到了整个生态系统,甚至影响到了地下水系统和海洋系统。当前,世界各国都致力于利用生物技术修复环境,例如丹麦,该国利用生物技术分解有害、有毒物质,用该技术修复大面积的污染区域,取得了良好效果。
  5 结束语
  生物技术以其成本低、效果好、无二次污染等特点备受各国青睐,并取得了较为显着的效果。该技术虽然不如化学技术见效快、效率高,但是我们应该坚信,随着社会和科技的不断进步,生物技术的这一瓶颈必将被打破,在环境保护中受到应有的重视与推广。

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复合影响因子: 综合影响因子: 期刊分类:自然科学

出版地:湖北

发行周期: 季刊

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