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摘要：保护环境,减少污染是每一个人的义务,但随着社会经济的发展,对环境的污染是不可避免的,我们只能通过有效手段来减少和降低破坏程度,在科技发达的今天,生物技术在环保工程中的应用和研究得到重视。
关键词：环保工程； 生物技术 ；应用
中图分类号：S961.6文献标识码：A
众所周知，生态环境是实现人类生存与发展的必要条件，但因受到社会经济与人口压力的影响，我国生态环境呈现出急剧恶化的趋势，其中“废气、废水、固体废弃物”污染已经成为制约人类社会进步的致命因素。据统计资料显示，全国城市生活垃圾高达6000万吨/年，较本世纪初高出一倍，其中全国2/3的城市被垃圾包围。除此以外，全国1/2的城市因水污染加剧而深陷缺水困境。由此可见，把生物技术引入环保工程领域，切实提高我国环境保护与环境治理力度意义重大。
一、废气处理
研究证实，生物过滤法与生物膜法是有机废气处理与生物法除臭工程领域最具使用价值的生物技术。本章节主要介绍生物膜法的具体应用。
所谓生物膜法，它是一种把废气内含有的有害物质转化成细胞质及无机物，再降解成水、二氧化碳及中性鹽的生物技术，其工作原理为：把微生物附着到多孔性介质填料表面→通过填料床层来实现对废气的生物处理→各种挥发性有机物附着到孔隙表面，被孔隙内的微生物耗用→通过新陈代谢生命活动把废气内的有害物质转换成细胞质及无机物→把细胞质及无机物降解成水、二氧化碳及中性盐[1]。上述生物膜除臭工艺通常包括三大阶段，即气液扩散阶段（化学物质经填料气与液界面被转化成液相）、液固扩散阶段（化学物质扩散至填料的生物膜）、生物氧化阶段[2]（生物膜内的微生物氧化掉废气分子，生物膜促使氧气与营养物质扩散及被吸收）。针对生物膜法，其除臭工艺流程为：
废气经风管进入洗涤塔→预处理及增湿气体→气体进入生物滤塔→气体内有害成分经微生物作用被分解→气体被净化→气体经风机排出。洗涤塔的供水通常由洗涤泵完成，其中从塔顶流下的水与被洗涤出的污染物一并流入储水箱，由此实现循环利用；生物滤塔的供水通常由喷淋泵完成，其中气液逆流接触可为微生物提供生长所需的养分，同时循环液最终流入储水池，由此实现循环利用。
二、废水处理
研究证实，活性污泥法与生物膜法是目前应用最广的污水处理技术，而生物-生态修复技术是一种新兴的废水处理生物技术。本章节主要介绍生物膜法与生物-生态修复技术的具体应用。
（一）生物膜法
所谓生物膜法，它是一种借助某些固体物表面的生物膜（或附着的微生物）来实现有机污水处理的生物技术[3]。生物膜是一种集厌氧菌、真菌、藻类、好氧菌、兼性菌、原生动物等为一体的生态系统，其中供生物膜附着的固体介质属载体或滤料。生物膜通常包括运动水层、附着水层、好气层、厌气层。图2-1分别为污水处理生物膜法基本流程图及普通生物滤池的基本原理图。
图2-1
结合图2-1可知，污水处理生物膜法的工作原理为：生物膜把附着在水层的有机物吸附牢固→有机物经好气层的好气菌被分解→有机物流入厌气层→有机物经厌气被分解→流动水层冲掉老化的生物膜→新的生物膜生长出来→污水净化完成。总体而言，污水处理生物膜法具备如下优越性：对水质变动、水量变动、水温变动具有极强的适应性；污水处理效果相当理想，同时具备极强的硝化功能；污泥量较活性污泥法小25%，同时极易实现固液分离；动力费用较低。
（二）生物-生态修复技术
所谓生物-生态修复技术，它是一种以植物与微生物等生命活动为载体，以转移→转化→降解水中污染物为实现过程，以净化水体、创造满足生物生息的环境、重建和恢复水生生态系统为最终目的的生物技术[4]。半水生植物及水生植物处理污水通常包括根区法、沼泽塘法及天然生长的植物系统处理污水等，其中效果最佳的处理方法当属根区法的芦苇系统。总体而言，生物-生态修复技术具备诸多优越性，比如工程造价低廉、运行成本低、处理效果好、耗能低、无需向水体投放药剂、可与景观及绿化环境有效结合等，其目前已被认定为水体富营养化治理与水体污染治理的发展方向。
三、有机固体废弃物处理
有机固体废弃物是一种含水率<85%～90%、生化降解性强的有机废物，比如污泥、秸秆、有机垃圾、禽畜粪便等。考虑到有机固体废弃物的可生化降解性，生物技术日渐被应用到有机废弃物处理领域，较为常用的生物技术包括厌氧消化法及好氧堆肥法。本章节主要介绍厌氧消化法的具体应用。
所谓厌氧消化法，它是一种以缺氧环境为前提条件，以接种生物或自然微生物为载体，以把有机物转化成甲烷气体及二氧化碳为实现过程的生物技术[5]，其具有能源回收率高、污泥剩余量少、能耗低等优点。有机固体废弃物的厌氧消化技术目前已倍受国内外所关注，其一方面能够消耗掉大量的有机废弃物；另一方面能够获取高质量的沼气与堆肥产品，进而实现生物质能的循环再利用。然而，各种厌氧发酵工艺的具体应用却存有诸多问题，以至于固体废弃物处理的规模化运行一度受到技术装备差、自动化程度低的制约。由此可见，厌氧消化法尚需进一步完善，尤其是生态微环境、最佳生物转化条件、过程控制系统等方面。
结束语
综上所述，生物技术被应用到各类环保工程领域是科技发展及社会经济发展的必然要求，同时也是遏制环境急剧恶化的必然选择。本文针对废气处理、废水处理与有机固体废弃物处理介绍了几种常用的生物技术，以期提高我国环保工程的贡献率。
参考文献：
[1] 何熙璞1,2,刘鸿杰1,张 敏3,梁锦添3,李俊芳3,陈保善2.苯酚降解菌 F5-2 的分离鉴定及其降解特性[J]. 高校化学工程学报.
[2] 张文东,刘鹏,李二飞,夏晓芳,刘洁.生物技术在环境治理中的应用[J]. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2011(04)
[3] 刘勇,韩鹏,许楠.铅对好氧颗粒污泥系统理化特性及性能影响的研究[J]. 北京大学学报(自然科学版).
[4] 张江水,刘文,孙卫玲,许楠,倪晋仁.胞外聚合物对Pb2+和Cd2+吸附行为研究[J]. 北京大学学报(自然科学版).
[5] 張智翔,廖晓斌,张晓健,陈超,谢曙光.升流式生物活性炭系统中生物量、活性及净水效果研究[J]. 北京大学学报(自然科学版).
[6] 郑中原,赵翠,温东辉,唐孝炎.喹啉降解菌BW004的分离、鉴定及降解特性[J]. 北京大学学报(自然科学版).
作者简介
王海（1971-）男，黑龙江人，专科，中级工程师，研究方向：环保工程。
关键词：环保工程； 生物技术 ；应用
中图分类号：S961.6文献标识码：A
众所周知，生态环境是实现人类生存与发展的必要条件，但因受到社会经济与人口压力的影响，我国生态环境呈现出急剧恶化的趋势，其中“废气、废水、固体废弃物”污染已经成为制约人类社会进步的致命因素。据统计资料显示，全国城市生活垃圾高达6000万吨/年，较本世纪初高出一倍，其中全国2/3的城市被垃圾包围。除此以外，全国1/2的城市因水污染加剧而深陷缺水困境。由此可见，把生物技术引入环保工程领域，切实提高我国环境保护与环境治理力度意义重大。
一、废气处理
研究证实，生物过滤法与生物膜法是有机废气处理与生物法除臭工程领域最具使用价值的生物技术。本章节主要介绍生物膜法的具体应用。
所谓生物膜法，它是一种把废气内含有的有害物质转化成细胞质及无机物，再降解成水、二氧化碳及中性鹽的生物技术，其工作原理为：把微生物附着到多孔性介质填料表面→通过填料床层来实现对废气的生物处理→各种挥发性有机物附着到孔隙表面，被孔隙内的微生物耗用→通过新陈代谢生命活动把废气内的有害物质转换成细胞质及无机物→把细胞质及无机物降解成水、二氧化碳及中性盐[1]。上述生物膜除臭工艺通常包括三大阶段，即气液扩散阶段（化学物质经填料气与液界面被转化成液相）、液固扩散阶段（化学物质扩散至填料的生物膜）、生物氧化阶段[2]（生物膜内的微生物氧化掉废气分子，生物膜促使氧气与营养物质扩散及被吸收）。针对生物膜法，其除臭工艺流程为：
废气经风管进入洗涤塔→预处理及增湿气体→气体进入生物滤塔→气体内有害成分经微生物作用被分解→气体被净化→气体经风机排出。洗涤塔的供水通常由洗涤泵完成，其中从塔顶流下的水与被洗涤出的污染物一并流入储水箱，由此实现循环利用；生物滤塔的供水通常由喷淋泵完成，其中气液逆流接触可为微生物提供生长所需的养分，同时循环液最终流入储水池，由此实现循环利用。
二、废水处理
研究证实，活性污泥法与生物膜法是目前应用最广的污水处理技术，而生物-生态修复技术是一种新兴的废水处理生物技术。本章节主要介绍生物膜法与生物-生态修复技术的具体应用。
（一）生物膜法
所谓生物膜法，它是一种借助某些固体物表面的生物膜（或附着的微生物）来实现有机污水处理的生物技术[3]。生物膜是一种集厌氧菌、真菌、藻类、好氧菌、兼性菌、原生动物等为一体的生态系统，其中供生物膜附着的固体介质属载体或滤料。生物膜通常包括运动水层、附着水层、好气层、厌气层。图2-1分别为污水处理生物膜法基本流程图及普通生物滤池的基本原理图。
图2-1
结合图2-1可知，污水处理生物膜法的工作原理为：生物膜把附着在水层的有机物吸附牢固→有机物经好气层的好气菌被分解→有机物流入厌气层→有机物经厌气被分解→流动水层冲掉老化的生物膜→新的生物膜生长出来→污水净化完成。总体而言，污水处理生物膜法具备如下优越性：对水质变动、水量变动、水温变动具有极强的适应性；污水处理效果相当理想，同时具备极强的硝化功能；污泥量较活性污泥法小25%，同时极易实现固液分离；动力费用较低。
（二）生物-生态修复技术
所谓生物-生态修复技术，它是一种以植物与微生物等生命活动为载体，以转移→转化→降解水中污染物为实现过程，以净化水体、创造满足生物生息的环境、重建和恢复水生生态系统为最终目的的生物技术[4]。半水生植物及水生植物处理污水通常包括根区法、沼泽塘法及天然生长的植物系统处理污水等，其中效果最佳的处理方法当属根区法的芦苇系统。总体而言，生物-生态修复技术具备诸多优越性，比如工程造价低廉、运行成本低、处理效果好、耗能低、无需向水体投放药剂、可与景观及绿化环境有效结合等，其目前已被认定为水体富营养化治理与水体污染治理的发展方向。
三、有机固体废弃物处理
有机固体废弃物是一种含水率<85%～90%、生化降解性强的有机废物，比如污泥、秸秆、有机垃圾、禽畜粪便等。考虑到有机固体废弃物的可生化降解性，生物技术日渐被应用到有机废弃物处理领域，较为常用的生物技术包括厌氧消化法及好氧堆肥法。本章节主要介绍厌氧消化法的具体应用。
所谓厌氧消化法，它是一种以缺氧环境为前提条件，以接种生物或自然微生物为载体，以把有机物转化成甲烷气体及二氧化碳为实现过程的生物技术[5]，其具有能源回收率高、污泥剩余量少、能耗低等优点。有机固体废弃物的厌氧消化技术目前已倍受国内外所关注，其一方面能够消耗掉大量的有机废弃物；另一方面能够获取高质量的沼气与堆肥产品，进而实现生物质能的循环再利用。然而，各种厌氧发酵工艺的具体应用却存有诸多问题，以至于固体废弃物处理的规模化运行一度受到技术装备差、自动化程度低的制约。由此可见，厌氧消化法尚需进一步完善，尤其是生态微环境、最佳生物转化条件、过程控制系统等方面。
结束语
综上所述，生物技术被应用到各类环保工程领域是科技发展及社会经济发展的必然要求，同时也是遏制环境急剧恶化的必然选择。本文针对废气处理、废水处理与有机固体废弃物处理介绍了几种常用的生物技术，以期提高我国环保工程的贡献率。
参考文献：
[1] 何熙璞1,2,刘鸿杰1,张 敏3,梁锦添3,李俊芳3,陈保善2.苯酚降解菌 F5-2 的分离鉴定及其降解特性[J]. 高校化学工程学报.
[2] 张文东,刘鹏,李二飞,夏晓芳,刘洁.生物技术在环境治理中的应用[J]. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2011(04)
[3] 刘勇,韩鹏,许楠.铅对好氧颗粒污泥系统理化特性及性能影响的研究[J]. 北京大学学报(自然科学版).
[4] 张江水,刘文,孙卫玲,许楠,倪晋仁.胞外聚合物对Pb2+和Cd2+吸附行为研究[J]. 北京大学学报(自然科学版).
[5] 張智翔,廖晓斌,张晓健,陈超,谢曙光.升流式生物活性炭系统中生物量、活性及净水效果研究[J]. 北京大学学报(自然科学版).
[6] 郑中原,赵翠,温东辉,唐孝炎.喹啉降解菌BW004的分离、鉴定及降解特性[J]. 北京大学学报(自然科学版).
作者简介
王海（1971-）男，黑龙江人，专科，中级工程师，研究方向：环保工程。