生物技术在环境污染治理中的应用研究进展剖析

北华大学

化学与生物学院

生物技术在环境污染治理中的应用研究进展

班级：生物10级2班17号

姓名：齐爽

指导教师：徐镜羚

生物技术在环境污染治理中的应用研究进展

摘要:日益严重的环境污染问题成为制约经济和社会发展的重要障碍。如何解决环境问题,是摆在政府与科技工作者面前的重要课题。随着环境生物技术的迅猛发展,生物技术在治理环境污染中的应用也越来越广泛。文章重点介绍了生物技术在环境污染治理中的应用。

1 前言由现代生物技术和环境工程技术相结合的环境生物技术,是20世纪80年代诞生于欧美地区[1]。环境生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点领域,它已在环境治理上发挥着重要的作用. 环境生物技术产生、发展及演变与一系列的环境污染问题有着密切的联系.近年来,随着细胞融合技术、基因工程技术、分子生物技术等的发展,环境生物技术得到了进一步的发展[2]。因此生物技术在环境领域的应用有着深远的发展前景,特别是对于寻求用低成本解决环境问题的发展中国家具有极大潜力。

2 环境生物技术的产生和发展环境生物技术是一门现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科,主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成,涉及多种学科,它的产生和发展反映了科学研究的最新成果,同时也体现了工程科学开拓出来的新技术和新工艺,代表了环境工程技术的发展方向[3]。在环境工程研究领域,一般将19 世纪末生物滤池的出现和1914年w. T. Locket t 和E. Arden

发明“活性污泥法”作为环境生物技术的开端。20世纪50～60 年代,随着工农业的快速发展所带来的环境污染,尤其是水污染的加剧,直接刺激和促进了环境生物技术的发展;70 代,Chakrabaty 等人成功构建了含有多种降解质粒的“超级细菌”,为80 年代环境生物技术的发展奠定了基础;1981 年,欧洲生物技术联盟(EFB) 首次将环境生物技术用于设立环境生物技术专门机的名称,并将控制污染的生物技术概称为环境生物技术;1983年,美国在西雅图召开了首届“利用基因控制污染”的环境生物技术专题会议。进入90年代以后,环境生物技术更是引起了更多的注意并得到了充分的发展。1994年美国生物工业组织(BIO) 和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境中生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用菌类等3大最新发展技术领域;1995 年,美国国家科学和技术委员会发表的为《2l 世纪生物技术新方向》的蓝皮报告中将环境保护和环境生物技术列在了很重要的地位;1996 年在美国和2000 年在日本召开的两届国际环境生物技术大会上,也都充分展现了界各国对环境保护和环境生物技术研究的重视[4.5]。

3 环境生物技术的研究内容与特点国外学者认为生物技术中的三个部分属于环境生物技术范畴:一是在环境中应用的生物技术,二是涉及到环境中的某些可看作为一个生物反应器部分的生物技术,三是作用于一些必定要进入环境的材料的生物技术。从国内外的研究可以发现,目前环境生物技术的主要研究内容包括四个方面:降解污染物的工程菌和抗污染型转基因植物的相关研究;环境友好

材料生物合成技术的相关研究;危险性化合物的降解和污染场地的生物补救研究;废物强化处理技术研究。

4 生物技术在环境保护中的应用 4.1 生物技术在废水处理中的应用生物处理是废水处理方法中除物理、化学处理以外的另一大类处理方法,它是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化作用,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术被认为是一种经济有效的污水处理手段,它不但融合了生物自身的特点,如吸附性好、沉降性好和降解能力强等,而且符合生态学及可持续发展的观点。自活性污泥于1912年在英国试验成功并投入使用以来,废水生物处理已走过了近百年的历程。随着科学技术的进步、污染状况的加剧,环境标准的不断提高,使废水生物处理技术取得了很大进展,相继开发了不少新技术、新工艺。如吸附- 降解(AB)生物处理技术、厌氧折流板反应器(ABR) 生物处理技术、间歇式活性污泥法(SBA)生物处理技术、LINDE生物处理技术、升流式厌氧污泥床(USAB)生物处理技术、废水生物脱氮除磷技术、人工湿地处理系统和氧化沟生物处理技术等[6]。 4.2 生物技术在废气净化处理中的应用废气的生物处理法主要是指利用微生物吸附分解有机物能力降解恶臭物质与有机废物的方法。主要分生物过滤法和活性污泥法两种。生物过滤按滤料及过滤方式不同又分为生物滤池法和生物滴滤池法；活性污泥法则按气液接触方式不同又可分为生物暴气法和生物洗涤法。生物过滤法的特点是微生物处于固着态，实际上属于生物膜法。活性污泥法与废水处理的活性污泥类似，微生物处于悬浮态。生物化学净化方

法应用于废水处理领域已有100多年的历史,而应用于废气处理的历史则很短。自20世纪80年代末期起,这一方法已逐渐变成了世界工业废气净化处理前沿热点研究课题之一。目前采用的方法有生物过滤、生物洗涤和生物吸附法等。生物技术法与传统有机废气处理方法比较,具有成本低、效率高安全性好和无二次污染等技术优点。美国利用微生物代谢净化工业性恶臭气体效果显著,而且不产生二次异臭;德国和荷兰利用生物膜过滤处理含硫化氢的气体,硫化氢除去率达90 %以上。我国学者季学李等采用纤维附着活性炭(ACOF) 净化甲苯废气的实验。结果表明:ACOF 对甲苯废气最大消除能力值可达280g/ m3 / h 。袁志文等研究了固定化微生物颗粒填充床去除含甲硫醇恶臭气体的工艺过程。实验表明:在空塔停留时间不大于13s ,对低浓度甲硫醇气体( < 12〃9mg/ m3) 的去除率在90 % 以上;对高浓度甲硫醇气体(> 21. 4mg/ m3) 的去除率在90 %以上。魏在山等利用生物膜填料塔对某橡胶有限公司橡胶再生脱硫过程所产生的低浓度有机废气(含硫进行) 处理试验。结果表明: 生物膜填料塔处理工业有机废气是可行的,当运行条件控制适当时,净化效率可保持在90 % 以上,能够实现达标排放,且投资省,运行费用低[7.8.9]。 4. 3 生物技术在固体废弃物处理中的应用城市固体废弃物污染已成为社会的一大公害。据统计,我国每年由固体废弃物造成的各种经济损失高达80亿元,而这些“废物”中又含有许多有价值的物质和能量组分,各种有机物质就是其中之一。目前,国内外固体废弃物处理的主要方法有四种:一是固积,这是最早处理垃圾的方法,但要占用大量的土地,且易发臭,现已很少采用。二是掩埋。该法