環境生物技術在水污染治理的應用

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摘要：傳統的水污染治理方法存在水體凈化效果不佳的問題，為了進一步實現對污水的治理，有必要引進環境生物技術，對水污染治理方法展開設計和研究。通過設置污水處理器，生物膜結構與水體中的有機物交融，生物好氧層中的鏈球菌與有機物發生生命交互反應，水體中部分有機物被分解。靜置水體20.0～40.0min，并將底層的沉淀物過濾，便可以達到水體初步凈化的目的。基于生物體活動設計污水無機物分解流程，將大分子物質轉化為小分子物質溶于水體中，同時能量釋放到細胞外部，以此實現對污水的有效治理。對比試驗證明，相比傳統方法，設計方法在實際應用中對水體的凈化效果更佳。

關鍵詞：環境生物技術；水污染；污水處理器；無機物

水環境保護與水環境污染治理是我國生態環保學長期關注的重點方向之一，隨著大型水利基礎設施的不斷建設，水環境保護和治理已然成為我國經濟建設與環境可持續發展的焦點話題[1]。近年來，國家和地方政府出臺了多項水污染治理政策和標準，并根據不同地區水源的質量與被污染情況，投入了大量人力與物力開展凈水工程。但調查顯示，與之相關工作的實施并未取得顯著的成果，甚至一些化學試劑違規在地表水體中的投放加劇了區域水環境污染。環境生物技術作為一種高效率、可循環的水污染治理技術，可利用水環境中生物體與微生物體的生命活動，將其中含有的污染物分解為對人體無害的物質。應用此種技術進行水污染治理，可以利用環境中生物的吸附力，對水體雜質進行凈化處理[2]。水體中的部分微生物對有機物具有較強的降解能力，可自動分解部分污染水環境的有機物。現如今，大量理論研究證明此種技術真實有效。本文將在相關成果的基礎上，對水環境污染治理方法展開設計與研究，希望從源頭解決水環境污染源頭問題。

1基于環境生物技術的水污染治理方法

1.1基于環境生物技術設計污水處理器

為了解決水污染問題，本文基于環境生物技術的應用，對污水處理器進行設計。首先，應當明確生物膜處理作為污水治理的核心，可以有效過濾附著在水體中的微生物。微生物大多以群居的方式附著在水體中固體物質表層，這些微生物的構成較為復雜，不同生命體間的活動可構成一個與生物催化裝置原理相似的反應環境。相比人工營造的微生物處理環境，由水體中原有生物構成的凈化環境適應性更強，穩定性更好，不會因微生物生存環境不適應而發生淤泥膨脹問題，也十分有利于后期對環境的管理[3]。當生物體與水體污染物發生化學反應時，生物膜結構與水體中的有機物質交融，生物好氧層中的鏈球菌與有機物發生生命交互反應，水體中部分有機物被分解。分解完成后，水體中將出現大量的小分子有機物，此種物質體積較小，因此可以進入生物體的厭氧層，在完成有機物的厭氧分解處理后，流動的水體將持續沖洗生物膜。在沖洗過程中，生物膜上的污染物被沖掉，靜置水體20.0～40.0min，并將底層的沉淀物過濾，便可以達到水體初步凈化的目的。值得一提的是，生物膜是生物體，在生命活動中可以反復生長的，因此此種方式凈化水體，并不會影響水體整體的生態環境[4]。按照此種方式反復處理，便可以實現對水污染物的有效處理。按照上述原理，設計基于環境生物技術的污水處理器，其結構如圖1所示。1.污水進水管；2.污水過濾網結構；3.裝置空氣網；4.污水過濾網結構；5.裝置空氣網；6.污水過濾網結構；7.污水連接網；8.污水出水管；9.微孔曝氣膜；10.微孔曝氣膜；11.生物體缺氧區；12.生物體好氧區；13.生物體好氧區；14.

1.2基于生物體活動設計污水無機物分解流程

污水中含有大量污泥，部分活性污泥含有大量有機物，而有機物是導致水體渾濁的主要原因。要想解決這一問題，必須基于生物體活動情況，設計污水中有機物的分解流程[5]。在此過程中，要利用污水處理裝置中的沉淀池，在其中放入大量活性混合液，并利用污泥自身的吸附性，對水體中含有的少量金屬元素與有機物質進行分解，此過程需要持續1.0～30.0min。有機物分解原理如圖2所示。當污水中活性有機物質被分解處理后，要持續分解污水中的無機物。對于污水中含有的大分子無機物，可利用細菌分解的細胞外酶，將大分子物質轉化為小分子物質。在此基礎上，小分子物質便可以通過細胞壁、細胞膜等結構，達到細菌結構的內部，在內酶的作用下，部分小分子物質被吸收，成為細胞質，另一部分物質被霉菌分解，轉化成為水分子、二氧化碳、氮氫結合物。此種物質在污水處理中被稱為簡單有機物，可以隨著能量一同釋放到細胞外部。在水體無機物分解的過程中，細菌與生物可以攝取生命體能量或營養物質，以此進一步促進自身細胞組織的生成，并在完成對其的分解后，形成簡單的無機物質溶于水體中。此種方式可以實現對污水的凈化，達到水污染治理的最終目的。

2試驗論證分析

上文基于理論層面，完成了對水污染治理方法的設計。為了證明設計方法對于污水具有真實的凈化作用，下文將通過對比試驗的方式，對設計方法進行實踐論證。在此過程中，選擇某水域內污水作為此次研究的對象，分別使用本文設計的水污染治理方法與傳統的水污染治理方法，對選定的水域進行污水治理。為了確保試驗結果具有可比性，本研究選擇基于生物膜技術的水污染治理方法作為參照的傳統方法，并定義BOD（生化需氧量）作為此次試驗的評價指標。在試驗過程中，分別使用兩種方法進行污水治理，完成治理后，對其進行BOD測定。BOD測定結果越高，水體生化需氧量越高，表明被凈化的水體中污染物含量越多；BOD測定結果越低，水體生化需氧量越低，表明被凈化的水體中污染物含量越少。按照上述指標，實施此次對比試驗，將BOD的統計值繪制成折線圖，如圖3所示。圖3試驗結果顯示，初始階段，水體受到初始化值的影響，BOD相對較高，在檢測試劑投入一段時間后，設計方法凈化的污水BOD持續降低，控制在10.0mL/s，傳統方法凈化的污水BOD在反應一段時間后，也趨于持平，但保持在30.0mL/s。對比試驗結果表明，相比傳統的污水治理方法，設計方法可實現對水體的有效凈化，凈化效果更佳。

3結語

污水治理方法一直是我國社會和生態環境研究領域關注的重點。為了有效治理水環境污染，本文從污水處理器設計、污水無機物分解流程兩個方面對基于生物體活動的水污染治理方法進行設計。對比試驗證明，本文設計方法相比傳統方法對污水的凈化效果更佳。

參考文獻

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2陳穎，張明，胡韜.基于虛擬治理成本法在水污染環境損害量化評估的案例研究與分析[J].廣東化工，2021（2）：101-102.

3柳檢，勞昌玲，袁靜，等.X射線光譜技術在生物與生態環境中的應用進展[J].光譜學與光譜分析，2021（3）：675-685.

4遲明慧，秦延文，時瑤，等.三峽庫區鄉鎮水污染治理設施主要問題及控制對策研究[J].環境保護，2021（6）：52-57.

5徐念，熊美華，邵科，等.長江中下游環境DNA宏條形碼生物多樣性檢測技術初步研究[J].環境科學研究，2020（5）：1187-1196.

作者：劉銀潔 單位：中國冶金地質總局地球物理勘查院