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【摘 要】随着国家对环保的重视，环保科技得到长足发展，生物工程技术在环保领域也得到了广泛的应用，特别是在工业污水处理领域，生物工程有十分明显的优势，例如节能降耗、安全稳定、绿色高效等，作者将结合巴陵石化污水处理现状，就生物工程在污水处理中的应用进行分析与探讨。
【关键词】生物工程;环境保护;应用
前言
生物工程又称生物技术，在狭义上，指将工程知识应用于生物学领域内，利用生物体的机能生产物质，以提供商品为人类服务的一项技术，包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四个技术体系。生物工程应用到环境保护方面有两类，一类是直接应用，比如废弃物生物利用、杂交水稻等等;一类是间接应用，比如把化肥用生物固氮替换，或者把化学农药用生物农药替换等等，与直接应用相比，间接应用的领域与空间则广泛的多。
一、巴陵石化污水治理现状及生物工程的特点
2015年9月10日发布的《石油化学工业污染物排放标准》，要求从2017年7月1日起，石化企业开始执行新的行业标准。其中，外排废水总氮控制在40毫克每标准立方米以下，总磷控制在1毫克每标准立方米以下。巴陵石化己内酰胺生产的生化装置脱氮、除磷污水处理工艺不完善，预处理能力有限，外排废水总氮、总磷达标排放面临严峻考验。
为按期实现污水稳定达标排放，巴陵石化通过源头至末端的全流程治理，将原先己内酰胺生产部进入生化装置的高氨氮蒸发冷凝液收集后，送至热电部进行综合利用，减少进入生化装置废水量;改变离子交换再生废水的去向，将高硝态氮的再生废水浓缩处理后，进入废碱焚烧炉处理，减少进入生化装置的总氮含量;建设投用全苯蒸馏项目，在提高产品品质的同时，减少了离子交换废水总量，为3条己内酰胺生产线满负荷运行提供了条件;对现有设施进行改造，对3套污水处理装置实行联动，减少鹰山生化装置总氮处理负荷;实施循环水无磷配方，加强对源头各股污水的总磷监测分析。同时，对含磷高的废水及可生化性差的废水进行分治，对部分难处理的废水先进行预处理，再进入后续处理单元。
但通过以上措施，仅能在现有的正常波动范围内对污水进行处置，处理能力有限，加上己内酰胺产业搬迁、云溪片化工产业集中，污水处理在规模和难度大幅度提升，现有的装置和技术需要借助新的工艺技术与时俱进。不少研究学者认为，现代生物技术应由四个部分组成，分别是微生物工程、酶工程以及细胞与基因工程，每个工程都有各自的理论特点与使用范围。现代生物技术特征有五点：第一，借助微生物的特点，实现资源循环利用;第二，操作环境为常温常压，操作方式简单方便，而且能够持续性操作;第三，可以根据需求要培育与创造新的微生物品种;第四，效率高，节能降耗;第五，安全环保，现代生物技术处理污染物的最终转化产物为无毒无害、稳定的物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷。正是因为这些特点，让生物工程从20世界末出现以来就广受关注，而其带来的巨大经济利益与潜力让不少传统企业也开始涉及这一领域。
二、生物工程在污水处理中的应用分析
1.生物技术在水处理中的应用
污水中含有许多的有毒物质，成分十分复杂，其中包括重金属、有机磷、酚类、氰化物、有机酸、醛及蛋白质等等。利用微生物自身的新陈代谢等生命活动，能够将水体中的部分有毒有害物质很好的去除，从而使得水体中的有害物质转化为无毒物质，使水体得到净化。根据《水污染控制工程》分类，污水处理方法可以分为四大类：活性污泥法，如SBR、AO、AAO、氧化沟等;生物膜法，如生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等;酶工程法，如厌氧菌、脱氮菌、甲烷菌的应用等;自然条件下的生物处理法，如稳定塘、生态系统塘、土地处理法等，其中活性污泥法、生物膜法的应用比较广，酶工程属于新兴技术，其优劣如下
（1）活性污泥法
主要列舉巴陵石化云溪生化、鹰山生化、七里山生化车间以及兄弟单位应用较多的A/O、A2O和SBR工艺。A/O是Anoxic/Oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法，已在公司水务部云溪生化车间应用。
A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文缩写，A2O 生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物消化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能，在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺，不会发生污泥膨胀。
SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、曝气、沉淀、滗水、闲置。SBR工艺虽然占地面积小，具有良好的脱氮除磷效果，但连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池，对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁，设备的闲置率较高，污水提升水头损失较大。如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。
结论：活性污泥法工艺简单、技术成熟，但处理技术经过几十年的使用，存在的问题也日趋显著。例如：活性污泥易受毒害损害;厌氧环境难以控制;氮、磷去除率低;曝气池生物浓度低，生化反应速度慢，池容积大;存在污泥膨胀问题和大量剩余污泥的处理等难题。
（2）生物膜法
膜生物反应器工艺（MBR工艺）是现代膜分离技术与生物技术有机结合的一种新型废水生物处理技术，分为循环式和浸没式两种。它利用膜分离装置将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质有效截留，替代二沉池，使生化反应池中的活性污泥浓度（生物量）大大提高;实现水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的分别控制，将难降解的大分子有机物质截留在反应池中不断反应、降解。
结论：与传统的生物处理工艺相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质好且稳定、占地面积小、排泥周期长、自动化程度高等优点，是目前在高浓度有机废水处理、中水回用处理等领域最有前途的废水生物处理技术之一，但投资费用较高，在使用过程中存在膜污染等问题，一定程度上限制了其应用。
三、展望
生物工程技术以其成本低、产出高、无二次污染等诸多优点，在环境保护中已获得了广泛的应用，并取得了明显的经济效益、环境效益和社会效益。公司云溪生化车间处理的污水以环氧树脂事业部的环化污水为主，其中CODCr=2500mg/L（最高可达2800 mg/L）、PH=11-12，污水中CaCl2=20000-30000 mg/L，含石灰的悬浮物也较高，尤其是城区己内酰胺产业链搬迁到云溪工业园后，污水的复杂程度更高、处理难度更大、环保影响更广。为满足污水达标排放要求，生物工程技术在污水治理中的应用必不可少，虽然目前生物工程技术不如化学技术快速、效率高，但是随着现代生物技术的快速发展，以及经济快速发展导致的资源短缺、环境状况恶化情况的加剧，生物工程的环境保护功能显得越来越重要，在环境保护领域也将得到更高的重视和推广。
参考文献：
[1] 高廷耀、顾国维、周琪.《水污染控制工程》第四版，高等教育出版社，2015.4.193
[2] 高艳玲，马达.污水生物处理新技术[M].北京：中国建材工业出版社，2006：49，220
[3] 崔力拓 李志伟.生物工程在废水净化中的应用及发展趋势，中国环境管理干部学院学报，2003.12
作者简介：
瞿智能（1984-），男，汉族，湖南，中级政工师，助理工程师，本科，研究方向：污水处理。
（作者单位：巴陵石化公司水务部）
【关键词】生物工程;环境保护;应用
前言
生物工程又称生物技术，在狭义上，指将工程知识应用于生物学领域内，利用生物体的机能生产物质，以提供商品为人类服务的一项技术，包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四个技术体系。生物工程应用到环境保护方面有两类，一类是直接应用，比如废弃物生物利用、杂交水稻等等;一类是间接应用，比如把化肥用生物固氮替换，或者把化学农药用生物农药替换等等，与直接应用相比，间接应用的领域与空间则广泛的多。
一、巴陵石化污水治理现状及生物工程的特点
2015年9月10日发布的《石油化学工业污染物排放标准》，要求从2017年7月1日起，石化企业开始执行新的行业标准。其中，外排废水总氮控制在40毫克每标准立方米以下，总磷控制在1毫克每标准立方米以下。巴陵石化己内酰胺生产的生化装置脱氮、除磷污水处理工艺不完善，预处理能力有限，外排废水总氮、总磷达标排放面临严峻考验。
为按期实现污水稳定达标排放，巴陵石化通过源头至末端的全流程治理，将原先己内酰胺生产部进入生化装置的高氨氮蒸发冷凝液收集后，送至热电部进行综合利用，减少进入生化装置废水量;改变离子交换再生废水的去向，将高硝态氮的再生废水浓缩处理后，进入废碱焚烧炉处理，减少进入生化装置的总氮含量;建设投用全苯蒸馏项目，在提高产品品质的同时，减少了离子交换废水总量，为3条己内酰胺生产线满负荷运行提供了条件;对现有设施进行改造，对3套污水处理装置实行联动，减少鹰山生化装置总氮处理负荷;实施循环水无磷配方，加强对源头各股污水的总磷监测分析。同时，对含磷高的废水及可生化性差的废水进行分治，对部分难处理的废水先进行预处理，再进入后续处理单元。
但通过以上措施，仅能在现有的正常波动范围内对污水进行处置，处理能力有限，加上己内酰胺产业搬迁、云溪片化工产业集中，污水处理在规模和难度大幅度提升，现有的装置和技术需要借助新的工艺技术与时俱进。不少研究学者认为，现代生物技术应由四个部分组成，分别是微生物工程、酶工程以及细胞与基因工程，每个工程都有各自的理论特点与使用范围。现代生物技术特征有五点：第一，借助微生物的特点，实现资源循环利用;第二，操作环境为常温常压，操作方式简单方便，而且能够持续性操作;第三，可以根据需求要培育与创造新的微生物品种;第四，效率高，节能降耗;第五，安全环保，现代生物技术处理污染物的最终转化产物为无毒无害、稳定的物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷。正是因为这些特点，让生物工程从20世界末出现以来就广受关注，而其带来的巨大经济利益与潜力让不少传统企业也开始涉及这一领域。
二、生物工程在污水处理中的应用分析
1.生物技术在水处理中的应用
污水中含有许多的有毒物质，成分十分复杂，其中包括重金属、有机磷、酚类、氰化物、有机酸、醛及蛋白质等等。利用微生物自身的新陈代谢等生命活动，能够将水体中的部分有毒有害物质很好的去除，从而使得水体中的有害物质转化为无毒物质，使水体得到净化。根据《水污染控制工程》分类，污水处理方法可以分为四大类：活性污泥法，如SBR、AO、AAO、氧化沟等;生物膜法，如生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等;酶工程法，如厌氧菌、脱氮菌、甲烷菌的应用等;自然条件下的生物处理法，如稳定塘、生态系统塘、土地处理法等，其中活性污泥法、生物膜法的应用比较广，酶工程属于新兴技术，其优劣如下
（1）活性污泥法
主要列舉巴陵石化云溪生化、鹰山生化、七里山生化车间以及兄弟单位应用较多的A/O、A2O和SBR工艺。A/O是Anoxic/Oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法，已在公司水务部云溪生化车间应用。
A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文缩写，A2O 生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物消化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能，在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺，不会发生污泥膨胀。
SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、曝气、沉淀、滗水、闲置。SBR工艺虽然占地面积小，具有良好的脱氮除磷效果，但连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池，对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁，设备的闲置率较高，污水提升水头损失较大。如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。
结论：活性污泥法工艺简单、技术成熟，但处理技术经过几十年的使用，存在的问题也日趋显著。例如：活性污泥易受毒害损害;厌氧环境难以控制;氮、磷去除率低;曝气池生物浓度低，生化反应速度慢，池容积大;存在污泥膨胀问题和大量剩余污泥的处理等难题。
（2）生物膜法
膜生物反应器工艺（MBR工艺）是现代膜分离技术与生物技术有机结合的一种新型废水生物处理技术，分为循环式和浸没式两种。它利用膜分离装置将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质有效截留，替代二沉池，使生化反应池中的活性污泥浓度（生物量）大大提高;实现水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的分别控制，将难降解的大分子有机物质截留在反应池中不断反应、降解。
结论：与传统的生物处理工艺相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质好且稳定、占地面积小、排泥周期长、自动化程度高等优点，是目前在高浓度有机废水处理、中水回用处理等领域最有前途的废水生物处理技术之一，但投资费用较高，在使用过程中存在膜污染等问题，一定程度上限制了其应用。
三、展望
生物工程技术以其成本低、产出高、无二次污染等诸多优点，在环境保护中已获得了广泛的应用，并取得了明显的经济效益、环境效益和社会效益。公司云溪生化车间处理的污水以环氧树脂事业部的环化污水为主，其中CODCr=2500mg/L（最高可达2800 mg/L）、PH=11-12，污水中CaCl2=20000-30000 mg/L，含石灰的悬浮物也较高，尤其是城区己内酰胺产业链搬迁到云溪工业园后，污水的复杂程度更高、处理难度更大、环保影响更广。为满足污水达标排放要求，生物工程技术在污水治理中的应用必不可少，虽然目前生物工程技术不如化学技术快速、效率高，但是随着现代生物技术的快速发展，以及经济快速发展导致的资源短缺、环境状况恶化情况的加剧，生物工程的环境保护功能显得越来越重要，在环境保护领域也将得到更高的重视和推广。
参考文献：
[1] 高廷耀、顾国维、周琪.《水污染控制工程》第四版，高等教育出版社，2015.4.193
[2] 高艳玲，马达.污水生物处理新技术[M].北京：中国建材工业出版社，2006：49，220
[3] 崔力拓 李志伟.生物工程在废水净化中的应用及发展趋势，中国环境管理干部学院学报，2003.12
作者简介：
瞿智能（1984-），男，汉族，湖南，中级政工师，助理工程师，本科，研究方向：污水处理。
（作者单位：巴陵石化公司水务部）