生物技术在城市水体净化中的创新应用与效果评估

生物技术在城市水体净化中的创新应用与效果评估

韩梦瑶

摘要；为了全面提升水污染控制水平，做好城市水环境的净化，保证城市运行的有效运转，在实际中需要逐步落实规范化技术方案，推进完整的控制管理体系建立，充分发挥出生物技术的作用。基于此，本文论述了生物技术在城市水体净化中的具体应用。

关键词；生物技术；水体净化；应用；措施

引言

水资源是人类繁衍不可缺少的重要基础资源，而城市河道作为城市的重要水资源供应和生态系统的组成部分，承载着生态功能和人们的生活需求。城市河道受到自然和人类的双重影响。其中城市河道主要受人类工业化活动、农业活动、城市活动等因素的影响，不少城市河道水生态系统遭受了严重的破坏和污染。河道水生态系统的破坏和水质污染，会影响生物多样性，破坏生态平衡造，也威胁着人类的生活和身体健康。

1、城市水环境现状

1.1、城市对水资源的需求

城市人口较多，人们日常生活用水需求量大，而且对水资源有着更高的要求。另外，城市企业、工厂较多，工业生产也需要消耗大量的水资源，随之还会产生带有工业污染物的工业废水。由于城市人口多、工业密集的特点，水资源相对于农村来说需求量更大，需要长期稳定的供应，水资源的质量也要达到能够安全饮用的标准。

1.2、城市对水资源的依赖性

城市的发展离不开丰富的水资源，尤其在工业方面，水资源不仅仅是人类生存的必要物质，更是保障生活的基础，工业离开了稳定的水供应会导致重要机器无法运作。在城市的正常运作中需要水的地方很多，如公车与地铁的清洗工作与日常的各种公共场所的清洁工作，正常的道路清洁车运行也需要足量的水资源供应。水在城市的日常运作中已经是不可缺少的一环，城市若是缺水，会大大减少发展的潜力。不少城市为了满足对于水资源的需求，采取了过渡水资源的方法，典型案例如我国南水北调工程。

1.3、城市水资源污染严重

在过去很长的一段时间里，人们对水资源问题不够重视，导致大量的生活用水以及工业废水只经过简单处理就直接排入大自然。尤其是工业废水，里面含有大量的工业污染物，简单的处理工序根本无法达到净化效果，长时间的排放已经给土壤以及城市中的绿色植被造成了很大的影响；长期的污染物排放甚至还会造成地下水的污染，从而危害市民身体健康。因此，必须采取一系列的措施来阻止水污染对城市生态环境造成破坏。

2、生物技术概述

2.1、内涵

生物技术也被称为生物工程，指的是将现代生命科学作为基础，充分融合其他学科的应用原理，配合工程技术处理机制和手段，有效进行遗传物质的改造或者是重新设计，更好地按照预先设计要求改造生物体，以便于能充分获取微生物品质，在满足社会生产力和生活质量需求的同时，更好地发挥生物技术优势作用。

2.2、优势

第一，生物技术在实际应用中依托生物为基础对象，在不损耗其他资源的同时能实现再生资源的利用，充分践行节能降耗的管理原则，更好地满足生物处理工作的基本要求。

第二，生物技术具有普遍适应性，只需要在常温常压环境下就能开展相应工作，并且，生物技术处理环节较为简洁，配合连续性操作就能减少环境污染问题。

第三，生物技术能落实高纯度、优质以及稳定性控制机制，配合相应的处理方案就能更好地维持可控化管理模式，并且最大程度上提高环境污染处理工作的基本水平。

第四，生物技术基于新型学科联动处理机制，在应用相应作业工序的同时，能突破传统生物制品控制模式，更好地解决相应问题，为多元化管理提供了保障。

3、生物技术在城市水体净化中的创新应用

3.1、人工曝气

黑臭水体中DO浓度几乎处于临界值，人工曝气能给水体补充DO。随着DO浓度的升高，好氧微生物、兼性微生物大量生长，而厌氧微生物的生长繁殖则被抑制。好氧微生物能促进黑臭水体中有机物的分解，使黑臭现象得到改善，水质得到提升。根据曝气时间的长短曝气可分为间歇曝气和持续性曝气，根据曝气方式的不同可分为鼓风曝气(如微孔曝气、微孔纳米曝气)和机械曝气(如射流曝气、风车曝气)。鼓风曝气是指采用曝气器、扩散板或扩散管在水中引入气泡进行曝气，机械曝气是指利用叶轮等器械引入气泡进行曝气。鼓风曝气与机械曝气相比具有增氧快、能耗低、氧利用率高等优点。

然而，仅仅使用人工曝气修复黑臭水体，其功能微生物多样性及生物量增加有限，污染物降解速率提高有限，故修复效果有限，修复所需时间也较长。因此，需要与其他修复方法联合作用才能取得较好的效果。

3.2、利用植被对水资源的净化作用

对水资源的生态化管理是借助自然植被对水中污染物的吸收来净化水体的。植物能够净化水体实际上是生态系统中常见的一种现象，是大自然自我修复能力的一种表现。但是这种修复过程相对缓慢，不适合作为主要的净化水资源措施。但因为其自身具有多种功能，常常被用到城市建设中。在城市中扩大植被的种植范围，能够美化市民的生活环境，供人欣赏，还能通过植物根系吸收微生物的能力降低土壤中水的富营养化程度。绿色植被的这种功效经常用于小区的建设中。

3.3、生物反应器技术

近几年，污水处理中水资源再利用领域会应用MBR，也称为膜生物反应器，主要是利用膜分离单元和生物处理单元相结合的方式完成水处理工作，由格栅、进水井、调节池、MBR反应池、消毒装置、计量装置等组成，利用膜分离处理机制有效替代传统的活性污泥法二沉池结构，更好地实现固液分离，在完成泥水分离工作的同时还能将微生物截留在生物反应器中，利于硝化细菌的截留和繁殖。

在大型市政废水处理和再利用工作中，利用生物反应器能有效打造更加可控规范的处理机制，满足综合应用的具体目标。首先，放流水直接过滤能有效替代传统的砂滤模式，减少了人力作业难度。其次，技术取代了传统RO前处理环节，配合MBR工法无需设置沉淀池、污泥浓缩池、砂滤池等，缩减了城市基础设施建设成本。最后，将MBR技术和A/O、A2/O等工艺予以融合，就能更好地降低氮元素、磷元素含量，满足水质和水源保护区的管理要求。

3.4、土著微生物菌剂

土著微生物菌剂指从治理的黑臭水体底泥、水体中筛选出能够高效降解污染物的功能微生物群落，将其在培养基中富集培养后，按一定比例配制成的菌剂。将土著微生物菌剂反加入黑臭水体，以提高水体中功能微生物群落的多样性及增加生物量，从而达到净化黑臭水体的目的。土著微生物通常由不同类型的微生物组成，按其对氧气的喜好程度分为好氧菌、兼性厌氧菌、厌氧菌;按菌种分为细菌(如放线菌、乳酸菌、光合细菌、硝化菌、反硝化菌等)、真菌(如酵母菌、霉菌等)、古菌(如产甲烷菌、古生硫酸盐还原菌等)。

放线菌包括诺卡氏菌属(Nocardia)、小单孢菌属(Micromonospora)、放线菌属(Actinomyces)、游动放线菌属(Actinoplanes)等，其能抑制腐败菌的生长繁殖，最大限度地消除水中异味，且对COD和NH3-N均有降解作用。乳酸菌包括双歧杆菌属(Bifidobacterium)、乳杆菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)等，其能抑制腐败细菌和病原微生物生长，且其代谢活动产生的乳酸、乙酸等有机酸具调节pH的作用，此外，其对COD具有降解作用。

硝化菌、反硝化菌、光合细菌、酵母菌在黑臭水体治理中也发挥着重要作用。如硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐后，反硝化菌利用硝酸盐作电子受体将其逐步还原为氮气从而达到脱氮目的，此种脱氮方式既高效又经济;光合细菌对环境适应能力强，在厌氧光照、黑暗好氧、明亮好氧的条件下均可降解有机物，故光合细菌能有效提高黑臭水体治理效率;酵母菌对Cr6+、Ni2+等重金属离子有良好的吸附性，可去除黑臭水体中部分重金属离子，且对COD和NH3-N有降解作用。

4、结语

总而言之，在水污染控制工作中要充分发挥现代生物技术的优势作用，建立更加可控的技术管理模式，匹配相应的技术方案，降低污染物含量，利用生物修复技术、生物加强技术、固定化微生物技术、微生物水处理技术等，共同优化城市水环境管理水平，为水环境保护工作可持续健康发展奠定坚实基础。

参考文献

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