发布时间:2023-09-21 09:57:09
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇生物技术的优点,期待它们能激发您的灵感。
【关键词】微生物采油;采收率;提高
随着全球微生物技术的发展,微生物采油技术已向前迈出了可喜的步伐。有人认为,利用微生物开采石油的时代已经到来。微生物提高采收率(Microbial Enhanced Oil Recovery)是指利用微生物及其代谢产物增加石油产量的一种石油开采技术。该技术是将经过筛选和评价的微生物与培养基注入地下油层,通过微生物就地繁殖和代谢,产生酸、气体、溶剂、生物表面活性剂和生物聚合物,改变岩石孔道和油藏原油的物理化性质,提高原油产量和增加油藏原油采收率。
一、微生物采油是一种最有前景的提高采收率方法
大量的室内研究和现场试验结果表明,微生物采油是一种最有前景的提高采收率方法。1991年美国已把微生物采油技术列为继热驱、化学驱、气驱等三次采油之后的第四次提高原油采收率方法,并已在许多油田得到应用。前苏联也把微生物采油列为一种工业性应用的新的提高采收率方法。东欧各国、澳大利亚、加拿大等国也很重视对微生物采油的研究,并把研究成果应用于矿场。
微生物采油以其可观的经济效益、独特的优点和广阔的发展前景引起各国石油工业界的重视。我国对微生物采油的研究,早在60年代末就开始探讨用地面烃类发酵,就地制备生物表面活性剂及生物聚合物的试验。七五”期间中科院微生物所与大庆油田合作,开展了两口井的微生物吞吐试验并取得了明显效果。“八五”期间,吉林油田和中科院微生物所合作已在35口井试验,累计增油4462吨。大港油田使用美国菌种,在枣园油田两口井内试验,已增油360吨。
大庆油田微生物采油技术研究始于1965年,1990年率先在国内进入矿场实验,2002年以来成功进行了多次先导性矿场试验,并已经掌握一整套拥有自主知识产权的微生物驱油技术。2002年,通过应用微生物采油技术,采油十厂的13口吞吐试验井,注入微生物后平均含水下降16%,一类油层的5口井累计增油1846吨。2011年,通过优选菌种和优化注入方式,采油七厂微生物驱油的7口试验井,日产油量由25吨上升到41吨、含水由47%下降到40%,两年来累计增油7000多吨。其中,有两口已关闭3年的废井,又恢复了生产。
二、微生物采油的技术特点
1、微生物采油技术的发展迫切要求综合各学科的研究成果
通过各学科间技术的交叉,大大提高微生物采油的研究进程和微生物提高采收率的成功率。微生物学家必须依靠油藏地质学家和石油工程师提供的有关地层构造、油藏条件等资料,研究微生物在油藏条件的生长、繁殖及代谢过程;遗传学家必须按微生物学家和石油工程师的要求设计并培育菌种;环境工程师必须使注入微生物不污染水源,排放的废水不导致人类受害和环境污染;化学工程师必须进行微生物与油藏及流体反应产物的分析和化验,以及微生物注入方案监测;石油工程师依靠微生物学家和遗传工程师提供的菌种及其营养物结构,掌握细菌培养,实施微生物注入。
遗传工程学在微生物采油技术中起着越来越重要的作用。微生物采油成功的关键在于“超级细菌”的发现。这种超级细菌的要求为:
(1)能在不利的油藏环境下(高温、高盐、高压和无氧等)迅速繁殖和运移;
(2)能产生大量的有益于原油流动的代谢产物;
(3)能降解迥的重质组分,能脱硫、脱重金属。
这种超级细菌的产生意味着微生物采油技术新纪元的开始。总之,微生物采油的成功是各学科的共同协作的成果。
2、微生物采油技术中地层条件对细菌的影响
用于采油的微生物必须能在地层中增殖。影响细菌在油层中的生长、繁殖、代谢的因素很多,这些因素包括氧化——还原电势、氢离子浓度、压力、温度、盐度、营养物的可利用性,以及不存在阻化剂或毒性因子等。如果深埋在地下岩层中的这些条件与微生物生长所需的营养基能够保证的话,微生物能顺利地生长、繁殖和代谢。
微生物提高采收率最困难的是要有效地将注入的微生物分布到难采出的原油的整个多孔岩石中。迄今为止的一些试验证明,细菌的传播有好几种机理:细菌细胞可靠布朗运动,靠生物体的自然运动,靠细胞增殖,以及靠注入流体的流动等机理而传播。
细菌及多孔介质的物理、化学和所带电荷的性质,对决定细菌的扩散倾向是很有作用的。由于细胞倾向于粘附到岩石表面,降低了注入细胞通过岩石的能力。对此问题的研究表明,如果对表面电荷已经了解并进行了补偿,细菌在岩石表面上的附着力可以降低。当这种表面电荷最小时,细菌就可在很大程度上穿透多孔岩石,并相应地使原油采收率增加。
Meyers等人对粘质赛氏杆菌(Serratia marcescens)穿透到被油饱和以及没有被油饱和的岩心中的情况进行了研究,他们发现穿透的速度和程度,与岩心的渗透率、孔隙度或岩心是否含油都没有什么关系。Yen等人则发现岩石中存在原油,提高了芽孢和生活细胞(Viablecells)的穿透能力。Clark发现细菌穿透渗透率为200~400×10-3μm2的岩心时,细菌细胞的大小不是主要因素,发生影响的是离子浓度。注入高浓度的细菌悬浮液(每毫升含细胞数大于10个)时会堵塞地层,并因此而减小细胞的分散作用。发现注入10-3mol的焦磷酸离子,使微生物细胞在砂岩中的穿透能力增高。曾经观察到岩石的表面电荷,以及荷电细菌细胞与荷电岩石表面之间的相互作用因焦磷酸盐的处理而改变。
梭状芽孢杆菌(Clostridium)及芽孢杆菌(Bacillus)的芽孢穿透砂岩岩心和充填砂粒时,比植物的细胞(Vegetativecells)容易些。有人发现这种情况是由于芽孢上较高的电荷与岩石上的同类电荷相互作用引起的相互排斥力的结果。Knapp等人指出,在砂岩中,可运动的微生物比不能运动的微生物的穿透速度要高3~7倍。
“漓丰”牌生物有机肥,是桂林润泰生物科技有限公司以生物有机质为主体,采用德国先进的生物发酵技术,结合日本EM菌,复合本公司特制的发酵剂经完全发酵、充分腐熟而成,产品经广西壮族自治区工业产品监督检验站检验为合格产品,各项指标均大大优于国家标准,是农业部和国家质量监督检验检疫总局重点推荐的新型肥料。该肥料是有机肥料与微生物肥料的有机结合体,肥料中的微生物可分解、转化土壤中被固定的氮磷钾养分;无臭味,使用方便,克服了农家肥来源少(当前农村很少养猪、养牛,也不种绿肥)、用量大(每亩要施几十担)、施肥劳动强度大(茶园大部分在山上,挑肥成问题)的难题;富含有机物、腐殖酸类物质,肥效持久、后劲足,施用后能培肥土壤、提高地力;营养元素全面、平衡,作物吸收利用率高;能够疏松土壤、增强土壤团粒结构,起到保水、保肥、透气和增肥的作用,长期施用可恢复因长期施用化肥变得板结、瘦瘠的土壤;施用后作物不仅能增产,而且产品品质明显得到改善,有利于保护自然生态环境和人类自身健康,促进农民增收和生态文明建设。该产品由于具有成本低、效果好,无污染、无公害的特点,自问世后很快就成为当地生产优质农产品以及绿色、有机食品的首选肥料。
二、在茶叶上的施用方法与效果
1. 用法用量
①基肥。于秋末冬初施入,一般亩用该生物有机肥150~200千克+硫酸钾型复合肥(15-15-15或26-8-12)20~25千克,即可达到预期效果,有条件的可把用量提高到300~400千克,培肥、改土速度更快、效果更好。用法是在树冠滴水线垂直下方或滴水线外开沟均匀撒施,施后盖土。
②追肥。可在春茶开采前30天、春茶采摘后及秋茶采摘前15~20天,结合茶园浅耕除草,用高氮高钾型硝基复合肥(21-6-13或15-5-20)或硫酸钾型复合肥(16-6-24)等进行沟施。
2. 应用效果
①见效快。施用后20天左右就可看出效果,表现为叶色嫩绿、油光发亮、整齐,而对照区叶片挺直、显粗老、不整齐。
②芽头早发,持嫩期延长,增产增收。春茶可提前3~8天开采,秋茶采摘次数增加。一般增产20%~30%,每亩增收500~800 元,增收部分超过购买肥料的投入。
③茶叶品质得到改善。茶叶涩味、苦味明显减轻,可溶性物质增加,可多泡一两道。
④增强了树体的抗病虫能力。茶叶角质层增厚变脆,抗虫、抗病能力增强,可不打药或少打药。
⑤促进茶树根系发育,提高抗旱、抗冻能力。
三、注意事项
“军事领域应用的可穿戴式技术,其考虑是非常不同的;”美国国防部高等研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)科学顾问Pae Wu表示:“其终极目标是必须要能支持并推进士兵的作战任务。”
Wu 表示,美军促进了智能手机的大量应用;她强调自己不是DARPA的代表人,不过美军对可穿戴式技术的需求已经超越像是心律侦测等追踪生命征象的解决方案,而更需要“情势感知(situational awareness)”与“可行动资料(actionable data)”:“如果不能提供让士兵在战斗中做决策的数据,就算技术很独特,在军事领域没有人会注意。”
图中的爆炸冲击量测计是DARPA委托美国罗彻斯特理工学院(Rochester Institute of Technology)所开发,用以量测穿戴者在爆炸中受到的冲击
为此DARPA对于环境信息相关技术特别感兴趣,例如地图、实时情报以及其他部队的位置追踪,以及新兴的“士兵备战状况(warfighter readiness)”相关技术;在此可穿戴设备能告诉用户其生理状态信息,包括士兵是否适当地补充了水份、压力过大,或者是正遭受认知疲劳 (cognitive fatigue)。
美军已经布署了一种名为“爆炸冲击量测计(blast gauge)”的战备设备,该设备基本上是为监测士兵的脑部创伤并做现场分流(in-field triage);该小型设备可佩戴在头盔、肩膀或胸部,以监测爆炸冲击的发生,并提示医护人员做初步反应。
Wu 表示:“该类设备并不是用以量测士兵的整体生理状态,而是提供能让士兵行动…例如该前进或是不该前进的量测信息。”爆炸冲击量测计是夹式的而且体积小,并成功迎合了战场上对轻量化的需求──通常在阿富汗战场上的一名美军班长,每天负重超过128磅(约58公斤)──而且拥有优异的电池续航力。
阿富汗战场上的美军通常得携带7种不同的电池才能支持72小时的作战任务);“电力等同于重量的情况非常严重;”Wu表示:“特别是若与可穿戴设备相关联,舒适度最重要。”
市场研究机构IDTechEx上周在美国硅谷主办了一场可穿戴式技术研讨会;该机构估计,锁定医疗应用的可穿戴设备市场,今年规模可达到150亿美元,而该数字在2026年可望进一步增加至400亿美元。
而军事应用的生物传感器技术则有独特需求,包括多任务能力、可重复使用能力、实时信息、敏感度以及可靠性。Wu表示:“这一切需要在一个平台上发生,而且不需要任何样本制备,这是一个大问题。”
为了克服以上挑战,DARPA投资了一个名为ElectRx的生物电子医学计划,以“推动针对特定神经电路的解剖学与生理学理解,以及它们在人体健康与疾病中扮演的角色”;ElectRx的目标是建立一个完整的闭路神经调变(neural modulation)系统,用以监测生物卷标以及的神经活动,以提升将之布署于士兵身上的有效性。
On the Application of the Project "Actual Combat" Teaching in
the "Ornamental Plant Production Technology"
GU Guohai
(Suzhou Agricultural Vocational College, Suzhou, Jiangsu 215008)
Abstract The word "actual combat" is mainly used in the military exercises in the action of the real action and the corresponding result. But in the world there are many vocational colleges and universities in the teaching is often used in a very strong practical teaching mode -- combat teaching. It is mainly through the students to participate in a practical project, make full use of the actual conditions of the environment changes, and guide students to realize the flexible application of theoretical knowledge. Through "actual combat" can effectively cultivate students' ability to practice in the industry when they are confident, self generated and self reliant. In this paper, by using the "actual combat" teaching in the teaching of "ornamental plant production technology", a summary is made.
Key words actual combat; Production technology of ornamental plants; advantages
随着生活水平的不断提高和国家政策的利好作用,人们对观赏植物的需求也呈上升趋势。由于观赏植物的生产收益也较传统农业高,近年来也吸引大批人员从事园艺行业。同时,我国出台的 “教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见”中就明确指出了高职教育必须要以就业为导向。因此,结合目前观赏植物生产品种多、专业知识强、生产受实际市场需求和天气影响等因素,“观赏植物生产技术”这门课需与实战相结合,通过项目实战教学可以帮助学生在项目实践中获得必要的知识和技能,可以充分调动学生学习的积极性和增加学习的自信心,为学生以后从事观赏植物生产及经营管理打下坚实的基础。
实战教学时,先要求学生自发组织成立家庭农场,招募成员、明确分工等,为便在以后在实战教学中交流与管理。
优点一:贴近“实战”可将课程理论与实践有机结合,激发学生学习专业知识的兴趣。
依托我院“院企联盟合作组织”中花卉生产或园林工程单位,在实际生产或中标工程中标后以花卉产品发包的形式让学生参与到具体实践中。因为项目实战中会遇到很多的困难和问题,需要学生去主动学习寻求解决的办法,学生在“实战”中会带着问题相互交流、与指导老师沟通、查阅资料,边学习边实践,用理论指导实践,用实践检验理论,最终能够解决实际问题和积累经验。等到整个项目完成后,项目组的成员都会得到很大的锻炼,都会因为在不断克服遇到的困难问题后感觉到成就感,从而可以有效激发学生学习的兴趣。
通过“实战”教学与专业中“花卉工”、“植保工”、“绿化工”证书等相结合,大大提高学生的学习动力并为学生就业奠定扎实基础。
优点二:贴近“实战”可将学生的综合能力与个人素质有机结合,增强学生的从业信心。
通过“实战”可以克服了传统的教师填鸭式的教学模式。在“观赏植物生产技术”“实战”中让学生在参与的过程中发现问题、在教师的指导下分析问题、通过与花卉生产一线人员相互交流及学到的知识解决实际问题。可提高学生分析和解决问题的能力,克服学生单体学习方面的盲目性,让学生自己定位好努力的方向。也能让学生了解到专业发展的最新方向及市场发展最新趋势,培养学生对市场洞察能力,为学生就业定好较明确的方向。
在指导学生参与“实战”中要求学生要有严谨的工作态度和认真负责的工作作风,不断用行业标准结合企业标准规范自己的职业行为。不断培养学生有计划有目的的工作习惯,培养学生遵纪守法、团结互助的社会和职业道德,为学生的就业增加自信心。
优点三:贴近“实战”可将团队合作意识和创新意识相结合,拓宽学生就业新方向。
贴近“实战”有效充分发挥学生的团队协作潜能,因为在“实战”的过程中,所有的学生都会因为受到自己知识及实践经验的局限,遇到不能解决的难题,只有通过和其他的成员及一线的人员进行讨论和交流,通过知识的互补和彼此的合作来顺利解决实际问题。从这个角度讲,项目实战教学的方法不但给学生提供了彼此都能学习和进步的平台,而且还可以培养学生在学校及社会间得到锻炼与交流,和培养学生的团队、合作精神。学生在项目成功完成后就会感觉自己对于整个项目的完成的重要性,总结在实战中学到知识和积累的经验,不断激发自己的潜能,去其糟柏取其精华,为以后的就业拓宽道路。
优点四:贴近 “实战”能够让学校教学与企业生产相结合,为获得双方共赢提供机遇。
通过“实战”不但能培养学生的实践操作能力,知识积累能力和职业道德,也能够让实践教学深入到生产一线,利用学校的优势人才、先进的技术等优势服务企业,为企业解决技术难题,带来前沿信息,还可以为企业解决用工问题等。“实战”同样也能为学校提供较好实习场地,生产用的耗材、提供教学用场地等,同时企业在“实战”出能发现适合企业发展人才,为毕业后学生就业提供岗位。教师在参与“实战”中同样能够得到锻炼,让一些刚从“学校到学校”的新教师丰富课堂教学打下扎实基础。通过建立 “校企联盟、园校共融”的模式为校企双方提供共赢的平台和机遇。
“观赏植物生产技术”实战教学方式的实例
授课章节为 “露地花卉之一二年生花卉生产”,课时量16节,每周4节,历时1个月。
(1)任务驱动:利用“校企联盟”一企业在苏州工业园区道路草花实际中标为项目背景,以各家庭农场为单位。采用是公司+农户的形式,对草花苗进行生产,生产产品由公司统一收购并按实结算,成绩优异农场获得由企业支助的奖学金。任务驱动时主要是让学生在课后了解一些草花种植的基本知识,如育苗方式,所生产用种子类型、生长周期、育苗基质配比、生产养护管理等基本生产要素,在任务下达前课前有一感性认识。(不同学期采用不同企业)
(2)任务下达:要求各家庭农场根据中标书的内容进行分析并确定适合当季生产的草花种苗和数量。要求各农场自主安排并完成育苗的生产计划。(上半学期主要生产的花卉育苗品种有孔雀草、矮牵牛、太阳花、凤仙花、四季海棠等,下半学期主要是三色堇、金盏菊、羽叶甘蓝、金鱼草等)。生产计划主要要点:①各农场根据自己实际情况选择好生产品种1~2个;②根据中标通知书中所用盆花时间推算播种期、生产数量及颜色;③准备好生产育苗所用基质、花盆数量;④播种、管理人员安排;⑤肥料施用步骤;⑥病虫防治措施;⑦出圃计划;⑧生产应急预案;⑨财务管理。期间主要培养学生的交流互助、奋进创新、市场判断能力及学生制定生产计划的能力。
(3)任务实施:邀请中标单位和企业育苗技术人员到课堂进行交流点评完善生产计划可实施性。各农场将计划落实到企业生产基地,育苗期间各农场要安排日常管理人员、财务人员等主要是从种子处理、播种、发芽期管理、苗期管理、成本记录与核算等工作进行认真仔细的落实与操作,能在工作中及时发现问题、交流问题、解决并总结问题,各组间相互协作共同达到预期目标。在实施过程中指导老师和现场老师经常与学生交流,解答学生在生产操作中产生的各种问题,规避一些在生产中产生错误点和安全漏洞,减少企业的损失,增强学生的自信心。
任务实施主要在生产基地落实:各农场根据生产计划进行播种安排,播种采用管理节能、生产节约、运输便利的穴盘育苗进行,不同粒径种子的播种流程不一样,中小粒种子以先打孔后播种,再覆土最后浇水的流程,如孔雀草、凤仙花等。而微粒子的播种程序为先浇水后播种,不需要覆土,如矮牵牛、金鱼草等。播种完成后各农场把穴盘放置到指定地点进行育苗管理,管理期间主要是水分、温度、病虫害的防治,主要培养学生的责任心、耐心及处理各种问题的能力、团结互助和职业道德等。
(4)任务点评:由企业人员、生产一线人员和指导老师及农场代表共同组成。通过维期4周的生产,考评人员从花苗的成品率、生长情况、成本高低、过程中解决问题的能力点评考核。成绩优秀的农场将会得到奖学金。
关键词:环境;生物技术;应用
前言:当前,许多传统的环保工艺处理技术已不能适应现在环保工作的需求,迫切需要一种新的环保治理方式。而现代生物技术以其众多的优点,正越来越多地被应用到了环境保护处理过程当中,其在废水、废气、固体废弃物等环境污染处理、环境监测与评价等方面具有非常显著的效果。
一、现代生物技术概述
生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,经常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与经常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。
所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理,有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
二、生物技术在环境保护中的重要应用
1、生物技术在水处理中的应用
生物技术在改善水体质量,治理水源污染方面有很重要的作用。首先,在水体质量改善方面,生物技术应用最为广泛。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。固定化酶技术就是应用最为广泛的一种污水处理技术,主要是通过武力吸附法或者化学键合法使水溶性酶和固态不溶性载体相结合,从而将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,从而有效的对污水中的有机污染物进行处理。除此之外,生物膜处理法、活性污泥法、稳定塘法、人工湿地处理系统工程以及土地处理系统法等都是常见的水污染控制与治理的生物技术。
2、空气的生物净化
应用生物技术来处理废气和净化空气是控制大气污染的一项新技术,代表了大气处理净化处理技术的未来发展方向。废气的生物处理是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点,把废气中的有害物质转化成无害的物质。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比,生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点,尤其在处理低浓度(小于3mgPL)、生物降解性好的有机废气时更显其优越性。
生物洗涤法分洗涤式活性污泥脱臭法和曝气式活性污泥脱臭法两种工艺。洗涤式活性污泥脱臭法的主要原理是将恶臭物质和含悬浮泥浆的混合液充分接触,使之在吸收器内从臭气中去除掉,洗涤液再送到反应器中,通过悬浮生长的微生物的代谢活动降解溶解的恶臭物质。这种方法可以处理大气量的臭气, 同时操作条件易于控制,占地面积较小,压力损失也较小, 实际中有较大的适用范围。这种方法设备费用大、操作复杂而且需投加营养物质,因而其应用受到了一定限制。曝气式活性污泥脱臭法是将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中,通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质,现已应用于粪便处理场和污水处理场的恶臭气处理。
3、固体废物生物处理技术
3.1 微生物转化污泥堆肥系统
这一技术是将有机固体废物和能够将其有效分解的微生物群以一定比例共同堆积在一起,在适宜条件下,经过一段时间的堆腐,微生物自我繁殖并将有机物分解,达到固体有机废物净化的目的。且整个过程对环境污染极小,分解过程稳定。
3.2 微生物氧消化
微生物厌氧消化是通过控制微生物处于缺氧的生存环境,将环境内的有机废物分解成CO2和CH4的艋方法。该种有机物处理方法具有能源消耗低、剩余产物少和可回收再利用的优点,已成为未来有机废物净化处理的研究方向。现阶段国内外在该技术上的研究还处于探索阶段,实际操作过程中具有工艺、技术和设备等一系列的问题有待解决。因此,为了提高生物能源的利用效率,提高固体有机废物的处理效率,相关研究人员还应努力钻研,将这一技术更好的发展。
4、生物技术在环境监测与评价中的应用
随着生物技术的不断发展,生物技术如今已经被广泛应用于环境监测与环境评价中。当前国内外关于生物技术在环境监测方面的应用实例主要有:生物酶技术、金标免疫速测技术、PCR技术、生物发光检测技术、生物芯片技术和生物传感器等,其中生物芯片技术和生物传感器应用最为广泛。尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术,可在线在位迅速地提供环境质量参数,成为环境质量预报和报警中的重要组成部分。 生物监测和生物评价不仅是环境质量现状监测和评价的一种手段,在环境质量的评价中,生物评价也是不可忽视的。
5、污染土壤的生物修复
生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术,其主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力,去除污染环境如土壤中的污染物,达到清除环境污染的目的。实践结果表明生物修复技术是可行的、有效的和优越的,此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养,投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降解活性水平,以促进对污染物的降解速度,从而达到治理污染环境的目的。
三、结语
综上,实际工作中应构建一个有利于生物技术在环保中应用的良好环境,大力推进生物技术在环境保护中的应用,通过广泛应用现代生物技术、适当减少动力能源消耗、提高现代生物技术的整体水平,通过生物高技术的发展带动整个环保科技的发展,解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题。
参考文献:
关键词:生物技术环境污染应用
引言
改革开放以来,我国的经济建设取得了领举世瞩目的成就,人民的物质生活也得到了空前的满足,但是经济建设的高速发展也带来了环境的持续恶化。环境问题目前已经成为一个全世界都关注的课题,严重制约着全球经济发展新局面的到来,在我国环境问题则表现的更为严重,对经济结构调整和可持续发展有非常大的影响。近年来我国对污染治理投入了大量的人力和财力,已经取得了一定的阶段性成果,但是总体来看,目前的污染问题还十分严重,需要加大对其治理的力度。生物技术是指利用自然界中广泛存在的生物体以及其组成器官和组织,去研发新工艺或者新产品的一种技术应用体系,而环境生物技术就是指可以应用到环境污染治理中的工艺或者技术。在现代社会中,生物技术的应用范围非常广泛,作为其重要组成部分的环境生物技术在污染治理过程中有非常重要的地位,无论是在污水处理、废气处理和固体废物处理的过程中都有非常重要的作用。随着科技的发展,环境生物技术的发展和革新速度也非常快,酶工程和基因工程等都是生物技术发展革新的结果。
1环境生物技术的发展概况及特点
生态系统遭到破坏是造成当前各种污染产生的主要原因之一,而环境生物技术对生态系统的构建有非常好的作用。从微生物学的观点来看,构成生态系统最基本的要素就是自然界中各种生物体,生态系统需要通过内物质的循环去保持平衡,而当前的生态系统遭到了非常严重的破坏,进而就造成了水污染、空气污染以及固体垃圾污染等各种我们能够看到的污染现象出现。当前的环境生物技术主要就是利用微生物自身的代谢功能去进行各种污染的治理,近年来随着微生物技术的不断进步和发展,也有越来越多的诸如酶工程、基因工程以及环境修复工程等新工艺和新技术的出现,并且在环境污染治理中发挥着越来越重要的作用。环境生物技术不仅仅只被用在污染治理之中,在健康产业、环境监测以及医药产业等等方面也有非常重要的应用价值。在世界范围内,发达的资本主义国家都非常看好环境生物技术的发展前景,也非常重视生物环境技术产业的构建和发展,以此可见在不久的将来环境生物技术必定会有更好的发展。环境生物技术之所以在世界上受到如此青睐,主要是因为其本身有诸多的优点,在环境污染治理中的效果也明显优于其他技术。传统的物理或者化学技术处理污染的过程比较繁琐,且一次性的处理量非常有限,投资相对来说也显得更高,最重要的是还会造成二次污染,而环境生物技术与之相比则有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等许多的优点。此外,环境生物技术可以利用修复技术去净化环境,使得受到污染的资源能够再次有被使用的价值,这是其他传统技术和方法无法比拟的一项巨大优势。
2环境生物技术在环境保护中的应用
2.1污水的生物净化
水为生命之源,水污染给人们的日常生活和身体健康所带来的危害是非常大的,因此,水污染的治理在我国一直被重点强调。相关的研究资料显示,造成水污染的污染因子具有多样性和复杂性的特点,有机磷、重金属、氰化物以及各种酚类物质等等都是造成水污染的重要污染因子,传统的治污技术很难处理污水中这些有害的物质,而利用生物技术则比较容易实现。当前,通常采用固定化酶和固定化细胞的技术进行污水的处理,这两种技术都是通过微生物自身的生命活动,利用生物体的新陈代谢过程去祛除或者转化污水中的有毒物质。无论是固定化酶还是固定化细胞的技术都属于微生物技术的范畴之内,都是环境生物技术在污染处理中应用的直接体现。
2.2污染土壤的生物修复
土壤的污染是近几年来被重点关注的一种污染形式,因为我们所食用的粮食和蔬菜都来源于土壤,我们的生活更是片刻都不能离开土壤,因此必须要解决土壤污染的问题。相关的研究数据表明重金属是造成土壤污染最重要的污染因子,对于土壤中重金属的处理一直以来都是一个难题,当前主要采用微生物的修复技术。土壤修复技术的原理是利用生物本身吸收和代谢的生命体活动去改变重金属的化学形态,使其化学特性固定,从而降低其在土壤中的移动性,最终达到对受污染土壤中重金属的净化和消减。通过上述生物技术处理过的土壤,不仅能够大大降低或者清除重金属的污染,还能在一定程度上提高土壤中有机质的含量,通过微生物活动改善土壤生态结构,防止水土流失。
2.3白色污染的消除
白色污染是当前表现非常突出的一种污染现象,其污染源就是我们日常生活中的废弃塑料袋,还有就是很难被化解的农用地膜,据统计我国每年所产生的塑料垃圾有数百万吨之巨,广泛分布于河沟和土壤之中。许多人可能认为塑料垃圾只会有碍观瞻,却不是什么有毒有害的物质,实则不然,塑料垃圾会造成严重的水污染、土壤污染以及空气污染。生物可降解塑料袋的研发已经成为全世界都关注的一个课题,当前也已经有许多环保袋产品问世,这些生物可降解塑料袋的制作就需要用到环境生物技术。当前利用环境生物技术可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌,还可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物中,从而使得两者同时发挥出更大的作用,加速塑料袋垃圾的降解。
结语
综上所述,环境生物技术在污染治理工程中的应用非常广泛,同时在环境修复工程中的应用也很广泛,从目前的实际应用情况来看环境生物技术非常有效。然而,由于我国在经济发展的过程中长期以来对环境问题有所忽略,所以尽管现在的污染治理取得了一定的成就,但是所面临的形势依然不容乐观,需要进一步加强环境生物技术的开发和应用。在实际的污染治理过程中,许多环境生物技术的虽然有很好的效果,但是由于其成本和适用性等条件的限制,还不能被全面推广应用,这就要求环境生物技术要不断的进行革新与进步,使其能够在环境工程中发挥更大的作用。
参考文献
[1]于洁,冯裕,解玉红等.PCR-DGGE技术及其在环境微生物领域中的应用[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2010,12(06):227-234.
[2]林杰喜.分子生物技术在环境污染治理中的应用[J].资源节约与环保,2014,12(07):129.
【关键词】现代生物技术;生态环境;污染治理;应用
一、前言
作为一种实际应用效果良好的技术方法,现代生物技术在近期得到了广泛的应用。研究其在生态环境及污染治理中的应用,能够更好地提升现代生物技术的应用水平,从而有效优化生态环境及污染治理的整体效果。
二、现代生物技术的优势特点
生物技术在生态环境及污染治理中的运用不仅良好实现了对环境污染的治理,还有利于改善污染地的生态环境。这种新型的治理污染的方式,不仅污染小,其治理效果也比较明显,还有利于恢复当地原有的生态环境。我国的科研工作者要不断地对这一新技术进行研究与实践,为我国进一步的生态环境治理提供更加科学合理的生物技术支持。
垃圾废弃物是一种较为常见的污染物,我们利用生物技术对其进行处理,能够让其分子结构改变,生物能对发生降解的各种产物和副产物进行重新利用,从而使环境污染程度得到降低,同时也将这些废弃物进行转化,变为可利用资源。
在利用酶促反应处理污染物的过程中,用到的酶是一种活性蛋白质,在常温常压和中性条件下进行的,这就使得大多数的生物技术可以快速的在现场进行。它具有一定的优点:第一,操作比较简单;第二,成本比较低;第三,发生反应的条件比较简单;第四,反应过程较为稳定;第五,效果比较好。这些方面的优点使生物技术得以在生态环境及污染治理中进行普遍应用。
三、常用的几种现代生物技术
1.核酸探针检测技术
核酸探针检测技术。利用能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核苷酸片段作探针,分析DNA序列及片段长度多态性。被标记的探针直接用来探测溶液、细胞组织内或固定在膜上的同源核酸序列。它具有高度特异性和灵敏性,目前广泛应用于对环境中微生物的检测,定性、定量分析等研究中。
2.酶免疫测定技术
该技术是依据抗原和抗体之间的特异性吸附于固相载体表面,引入一种酶作为示踪物,通过共价键与酶连接形成酶结合物,加入底物后,根据颜色变化判定是否有免疫反应的存在,具有选择性好、灵敏度高、准确、实用性强等优点,广泛应用于监测农药、污染物残留、生物污染物等领域。
3.免疫金标技术
免疫金标技术是将特异性的抗原(或抗体)固定于硝酸纤维素膜,通过毛细作用向前移动,通过目测的胶体金标记物观察显色结果。该技术具有特异性强、操作简便、成本低廉、结果判断明确、时间短等优点,广泛应用于环境污染物的在线检测。
4.PCR技术
PCR即聚合酶链式反应,是指在DNA聚合酶催化下,以特定引物为延伸起点,通过变性、退火、延伸等步骤,体外复制DNA的过程,是一项DNA体外合成放大技术,能快速特异地在体外扩增任何目的DNA。PCR技术具有灵敏度高、特异性强等优点,用于检测大量平行的样品,环境中的生物污染。
四、生物技术在环境污染治理中的应用
生物治理环境污染是我国新世纪面临的新的重大课题。以环境污染的生物治理为主,开展环境微生物学的基础、应用基础和应用研究,为重金属废水、石油废水、印染废水、油脂废水、农药废水以及城市生活垃圾、生活污水等提供效果好、投资省、运行成本低的生物治理技术和设备,以此促进我国的环境工程建设。目前可提供的技术主要有:
1.城市有机垃圾处理技术
将城市垃圾通过分选后综合治理。将可腐有机垃圾生产成优质有机粉肥或有机无机复混粒肥;将可燃有机垃圾采用气化焚烧或生产成板材;无机垃圾用于填埋,处理过程中产生的废气、臭气、粉尘集中处理,废水循环使用,处理场地环境卫生达到国家标准,使垃圾达到无害化和更合理的资源化利用。
2.高新生物工程技术处理油脂化工废水利用来自于自然界又经培养驯化的功能菌株,根据废水和污水的不同性质、组成,配制不同菌株,通过发酵培养形成多功能复合型菌液(亦可制作成干性固体菌剂),用于油脂化工、化工有机废水、食品、印染、生活污水等工业废水处理。
3.生物曝气滤池处理生活污水及资源化利用技术集生物处理和过滤两种功能于一体,出水水质优良,是一种高效的新型生物反应器,极适用于生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。
4.含油污泥高新生物处理技术对我国大中型油田、炼油厂、石化企业等行业中含油污泥、炼油浮渣等进行生物治理,通过生物处理达到回收石油资源和污泥达标排放。
5.油田、炼油废水高新生物处理技术通过对大中型油田、炼油厂废水石油污染物样品采集、降解微生物菌株的分离、筛选,获得石油降解优势微生物,针对含油废水的不同水质特征,选用不同的微生物菌剂处理,使其稳定达标排放。
五、生物技术的发展趋势
1.生物技术在农业中的发展趋势
充分利用我国丰富的和特有的遗传资源,分离克隆有自主知识产权的基因和基因工程品种已刻不容缓,以期在以“基因”为核心的生物技术产业中取得主动。实现单基因生物抗逆向持久性抗逆、生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。重视转基因植物的环境安全性评估,借鉴国外的成功经验,防止转基因植物危害的发生与蔓延。随着基因组时代向后基因组时代的过渡,研究重心已经从揭示生命的所有遗传信息转移到整体水平上对生物功能的研究。因此,在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律的蛋白质学的发展和成熟,必将与基因组研究互相补充,给农业生物技术带来革命性改变。
2.生物技术在环境中的发展趋势
在污染的处理过程中,传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染,且运行费用高,处理问题单一而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解和转化因此,生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势,是保障可持续发展的一项最有力的技术措施。生物技术的发展趋势将朝着传统技术的改良、与其他污染处理手段相结合和与现代高新技术相结合等方向发展,研究高效快速的工艺流程。
3.生物技术在工业中的发展趋势
工业生物技术的新崛起有两个巨大的推动力,即社会强烈需求和生物技术的进步。人类社会发展迫切需要解决的问题是资源、能源、人口、环境问题.随着生物技术突破性进展,使得人类可以设计和构建新一代的工业生物技术,可高效快速地将各类可再生生物质资源转化为新的资源和能源。工业生物技术在生物能源、生物材料以及生物质资源化方面发挥着重要作用。其中生物能源、生物材料、生物质资源化等都是现在以及将来发展的重中之重。
六、结束语
通过对现代生物技术在生态环境及污染治理中应用的相关研究,我们可以发现,该项技术的多项优势特点决定了其在生态环境及污染治理中的应用地位,有关人员应该从其客观实际需求出发,研究制定最为优化可行的实施策略。
参考文献:
[1] 米红霞.试析生物技术在生态环境及污染治理中的运用[J].资源节约与环保.2012(09):139-140.
摘 要:随着科学技术的迅速发展,生物技术被广泛应用在植物保护中。生物技术是利用生物体或有机体渗入到产品中,有机结合,改良产品品质或培育微生物以满足特殊需求的新技术。它包括细胞工程、基因工程、发酵工程和酶工程。本文主要探究了生物技术在植物中的应用,并对其应用进行了展望。
关键词:生物技术;植物保护;应用
中图分类号:S316 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20170230028
1 生物技术在植物保护中的应用
1.1 细胞工程
每个植物细胞的遗传信息是完全相同的,并且包含该植物体全部遗传信息。在适当条件下,植物细胞具有全能性,一个单独的植物细胞可以培育成一个完整的植株,生物学家通过组织培养来培育名贵花卉,消除植物上的病毒,以及通过对细胞核的遗传物质进行整合,以此来获得所需要的品种。研究不利于植物生长的外来生物就是保护植物,如病虫害、杂草等,可以利用细胞工程来改善植物,获取所需要的基因,我国病原微生物的细胞工程已经取得初步进展,在科学家努力下将会不断地完善,培育出优良品种。
1.2 基因工程
基因工程是利用生物技术或物理化学方法将目的基因导入植物细胞中,获得人们所需要的转基因生物,有目的的生产植物或农产品。通常基因工程包括直接转移法和间接转移法:间接转移法原理是把目的基因转移到病毒或霉菌上,通过病毒或霉菌感染植物来间接把目的基因转移到植物基因中,以此来高效表达;直接转移法是把目的基因直接整合到植物的基因中。可以利用基因工程进行育种,以此来获得抗虫、抗病、抗除草剂、抗倒伏的优良品种,不仅可以节约成本,还可以减少环境污染,具有很广的市场前景。
1.3 发酵工程
发酵工程在植物保护中的应用主要是通过生产抗生素来制造农药,杀死害虫以防对农作物产生危害。目前我国已经广泛使用抗生素来制作农药,其优点是生产成本低,安全性高,高效、无污染。在19世纪60年代我国就开始把苏云芽孢杆菌用于农药生产,随后又提练出了Bt菌株并应于实际生产,其主要优点就是安全性高,为新世纪绿色产品的生产提供了契机,尤其在无公害农产品项目上应用广泛。目前我国抗生素生产已经在国际上占有一席之地,特别是冈霉素和阿维菌素成为世界上最大的生产国,其中冈霉素主要用于水稻,大大提高了水稻的产量,为我国的粮食产业做出了巨大贡献,增加了农民的收入;阿维菌株主要用于生产杀虫剂,安全高效。
1.4 酶工程
生物技术在植物保护的应用中,生物学家利用酶工程来获得所需要的物质,其原理就是将酶或微生物细胞、植物细胞、细胞器等在一定的条件下,借助酶的催化功能,将相应的原料转化成有用的物质。目前最先进的是利用酶工程来制作生物农药,主要优点是无公害,并且不易产生抗药性,生产简单、成本低,主要应用于病虫害防治。例如把昆虫病毒基因插入到外源基因中,使其在昆虫体内得到表达,通过扰乱昆虫正常代谢,影响其活动,以此达到灭虫目的。由于无污染,具有很广的市场前景。
2 生物技术在植物保护中的应用展望
植物保护中生物技术的使用,突破了传统育种的界限,在原有育种的基础上整合新的基因,使传统技术与生物技术有机结合,降低了生产成本,提高了生产效益,不仅增加了植物的产量,同时也保证了植物的质量,在植物发展轨道上具有很大的发展前景。
生物技术在植物保护中的优点是不容置疑的,也创造了许多效益,一直处在快速的发展轨道上,安全性高、对自然生态平衡影响小,害虫不易产生抗性,但是它也有不足的一点,专一性太强,目前的生物农药只能针对一种害虫,对于具有多种害虫的农田具有不足之处。因此生物科学家应不断完善生物技术在植物保护中的应用,克服目前生物技术存在的缺点,可以利用基因工程把抗虫基因导入植物中,这样植物就具有了抗虫特性,也可以使植物散发一种气味,以此来驱散害虫,此种方法克服了生物农药针对的缺陷,减少了环境污染,更好地保护了植物。利用生物技术可以培育新品种,避免自然环境的污染。生物技术在植物保护中的应用还存在一些不足,需要我们去研究,使植物产业更好的发展,造福于人类。
3 结束语
总之,生物技术在植物保护中的使用,提高了我国农业发展的水平,加速了我国植物产业的发展,为人类增加了许多效益。将生物技术用于作物育种,保证了种子基因的纯度,基因工程培育了许多优良品种;发酵工程通过制作菌株来生产农药,减少了成本,同时还具有高效的作用;细胞工程利用植物细胞具有全能性的特点,可以有效除去植物基因中含有的病毒,培育花卉的优良品种;酶工程制作了生物农药,减少了农药的使用,缓解了环境污染,降低了生产成本;保护了大自然的环境,使人与自然和谐、可持续发展。
参考文献
随着科学技术的发展,生物技术得到了快速发展,尤其是近几年才兴起的新技术,具有投资少、产量多的优点,在农业种植领域中广泛应用生物技术具有十分重要的意义,不仅能有效提升我国农作物产量减少资金投入,也可以提高农产品产量,并且可以实现自然资源的综合利用,因此,生物技术对资源的利用具有重要影响,可以确保环境保护工作的有效开展。
2农业种植领域中生物技术的应用
随着生物技术不断的发展和进步,生物技术在农业种植中得到广泛应用,主要包括以下几个方面:
2.1转基因技术转基因技术应用到农业种植领域中,即通过将某一农作物的优良基因转移到另一农作物上,以达到提高农产品产量、产品质量的目的。转基因技术的工作原理是通过对某一农作物的基因进行改造,并重新组合,最终将其导入到生物体内,其中,目的基因的提取是转基因技术的核心,据调查了解,当前农业种植中应用最多的生物技术则属于转基因技术,转基因技术对农业种植具有十分重要的意义,在农业种植领域中,常用的基因有种子贮藏蛋白质基因、苏云金杆菌抗虫基因等,由于植物中提取的目的基因具有良好的性能,因此,利用转基因技术提取植物中的目的基因,并将其转移到另一农作物上,不仅可以促进农作物的生长,也可以提高农产品产量、质量,因此,转基因技术应用在农业种植中具有重要作用,其可以有效促进农业的可持续发展。随着我国对生物技术的不断研究,转基因技术将会得到进一步发展,并且转基因技术的应用规模也会逐渐扩大,据资料表明,当前转基因类植物的种植范围正在不断扩大,在我国农业种植中,利用转基因技术种植的植物面积呈进一步扩大的趋势。除此之外,在农业种植中生物技术最为突出的则属于杂交育种技术,杂交育种技术与转基因技术相比,其操作更为简单,在农业种植实践中,杂交育种技术已取得了良好的效果。
2.2组织培养技术组织培养主要工作原理是在细胞全能性的基础上利用人工诱导的组织培养技术,这就要求植物细胞需要处于无菌的状态下,才能确保植物细胞得到良好的发育,最终生长成完整的植株。将组织培养技术应用到农业种植中,既可以加快植物繁殖的速度,也可以在固定的时间内培育出满足符合当地农作物生长优良品种,同时还能够有效防止病毒对农作物幼苗的侵害,因此,针对组织培养技术对农作物生长的有利条件,在今后的农业种植中,应大力推广和运用组织培养技术,但是,组织培养技术在农业种植中,应注意以下几点:在植物组织培育中,培育植物的阳光温度、湿度等应满足植物组织培育的条件,并且培养基组成结构、pH值等化学条件也应符合标准要求,有效控制外界因素对植物组织培育的影响,为植物组织培养发育提供优质的条件,并且在初代培养外植体过程中应做好外植体褐变处理工作,由于外植体在接种过程中容易发生褐变现象,然而,褐变现象的出现将会影响植物外植体的培育,所以,做好褐变处理工作,以保证植物培养工作顺利进行。
3结语
关键词:生物技术 污水处理 应用 生物膜法 生物强化
0 引言
随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段。随着国家节能环保战略的深入,生物技术在各领域特别是污水处理方面产生了巨大的社会效益和经济效益,与传统的物理、化学处理手段相比,运用生物技术处理废水,具备低成本和高效率的双重优点,本文主要从原理、操作方法和技术特点等几方面对生物膜法技术和生物强化技术在污水处理中的应用进行简单分析。
1 生物膜法技术的主要特点
生物膜法是令微生物附着在惰性滤料上,形成膜状的生物污泥,从而对污水起到净化效果的生物处理方法。生物膜法技术在20世纪六十年代开始出现,起初主要应用于工业废水处理包括高负荷生物滤池、塔式生物滤池等方面,后来扩展到接触氧化法,并广泛运用在纺织、印染、化纤等化工行业的废水处理。其中,接触氧化法因填料做不到经久耐用、成本低廉,且对大型池的均匀布水布气存在技术困难等,在城市污水处理工程中无法得到广泛应用。研究结果显示,高负荷生物滤池/固体接触法和生物曝气滤池法等生物膜法技术的突破和投入使用,表明生物膜法在市政污水处理上的良好前景。
首先来看这两项技术的原理。高负荷生物滤池/固体接触,英文简称TF/SC,属于美国的城市污水处理标准技术,国内由国家市政工程西北设计研究院与兰州铁道学院联合开发,通过在试验室、中间试验和工程生产试验等各个环节实施全流程试验,获得完整的设计参数后,并建设两座污水量为10×104m3/d的规模处理厂投入实用。生物滤池则属于用卵石或塑料填料的深式、塔式滤池,国内研究结果表明,卵石填料的负荷是TF/SC工艺是否高效的关键指标,它的原理是拦截回流污泥,使之与生物滤池混合曝气,然后进行生物絮凝、生物吸附两种生物反应,把废水中的细小颗粒和凝聚能力较差的生物膜集合凝固,与此同时,还能吸附、降解掉其中的有机污染物,这种工艺处理污水时,在固体接触池中的停留时间不长,美国为30分钟左右,国内设计时长多为45分钟。
其次,由于生物滤池、固体接触池和絮凝沉淀池都处于高负荷状态,停留时间短,所以工程造价低,能耗少。数据显示,运用TF/SC工艺处理污水的工程总投资比传统的活性污泥法降低约20%,而且污泥量减少20%多,大量节省了污泥处理费用。
其三,除成本降低外,生物膜法还具备耐冲击、运行稳定、操作简单等特点。
由于我国城市污水处理厂数量少,污水处理率低,需要大量建设,而目前城建资金来源不足,必须采用新技术降低工程造价,所以,生物膜法在国内城市污水处理的应用前景十分广阔。
2 生物强化技术的主要特点
生物强化技术是一种利用生物治理废水的高效技术,在废水治理中具有广阔的应用前景。与传统的活性污泥法相比,生物强化技术更体现出易于操作、针对性强等优点,这种废水处理技术主要研究并投放特殊菌种进入污水,通过其新陈代谢,将分解并吸收废水中的一些物质,净化污水,具有明显的低成本、高效率等特点,所以在近期成为废水处理领域的重要研究方向。
首先来看其技术原理。所谓生物强化技术,就是以生物制住生物,以菌制菌,向自然菌群中投入特殊的微生物以增强生物力量,并对污水等特定环境或特殊污染物加以反应。按投入菌种与底质之间的不同作用,可分为直接作用与共代谢作用两种方式。
其中,直接作用是以驯化、筛选、诱变、基因重组等一系列关键技术的实施,获得一批以污水为主要能源的微生物,然后复制投入一定数量,对目标物质进行降解,达到去除污染的目标,这种技术方法使用的菌株大多通过质粒育种和基因工程获取。共代谢作用则是针对废水中的一些有害物质,在一定条件下降解,改变其化学结构,从而降低物质的有害性,主要包括菌株通过新陈代谢将二级基质共同氧化、不同微生物之间的协同作用、休眠细胞对污染物降解等三种类型。这三种类型所采取的原理有所不同,例如不同微生物协同,是因为有些污染物的降解必须以两种甚至多种微生物共同作用才能完成,通过几种微生物的交替作用,微生物制造氧化物,然后氧化物再被另一种微生物降解,多次作用后彻底消除污染物。再如休眠细胞降解,由于处于休眠状态的微生物在含有不同有机物的污水中会产生不同的酶,在一定条件下可以相互作用,降解废水中的不同有机物。
其次来看其应用。生物强化技术作用用于焦化废水、印染废水和制药废水等几个领域。焦化废水因成分复杂,无机物和有机物的种类多,被列为难以降解工业废水,一般通过投放高效菌种,以固定化、高效降解微生物法等强化技术来进行处理。而印染废水中的有机物含量非常大,以前采用生物膜法来处理,无法有效去除其中的有机物,通过应用高效脱氧色菌和PVA降解菌,加快生物膜的形成速度,稳定性好,效率高。对于制药废水,近年通常以混合菌种加以处理,并得到广泛推广。因为混合菌比单一菌种具备更强的降解能力,降解速度和降解效率明显提升,并且在稳定性和抑制其他杂菌生长等方面有大幅改善,这些特性单靠单一菌种根本无法完成。
总的说来,由于成本低廉、操作简单、效率较高,生物技术在污水处理领域不断得到推广,并取得显著效果。随着对生物膜法和生物强化等生物技术的深入研究,发展出越来越多污水处理技术,成本降低和效益提升日渐突出,我们只有不断吸收国际上先进的生物技术信息,勇于创新,敢于实践,才能逐渐提高国内污水处理的系统性水平。
参考文献:
[1]蔺向阳.小议污水处理中生物技术的应用分析[J].今日科苑. 2010(4).
[2]杨敦培,李雅婕.谈焦化废水的生物处理技术[J].广东化工. 2011(2).
[3]陈瑛.论生物强化技术在污水处理中的应用[J].北方环境.
2011(11).
关键词:现代生物技术废水生物处理生物修复水处理剂
引言
随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段,主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。
1现代生物技术的内容与特点
现代生物技术是指以DNA技术为先导,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[1,2]。其中每个方面都有其特定的理论基础和不同的应用领域,但它们之间又相互补充和衔接,形成一个完整的体系。
生物技术的特点大致有[3]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。
2现代生物技术在废水处理中的应用
废水生物处理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,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以,这里只介绍固定化等新兴技术。
2.1固定化微生物技术固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧—好氧—生物滤池”工艺流程中,处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用[4]。
2.2生物强化处理技术为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果[5]。②生物—铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉),形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除1~3gCOD,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。
2.3生物反应器技术生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。目前,2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低,造价较高,但其管理方便,运行费用低,所以欧美地区约有7%的污水处理厂采用该技术[6]。
3生物修复技术
生物修复技术[7]是利用生物,特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解,但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程,常常采用许多强化措施,使自然生态系统维持原状的前提下,使受污染的环境得以修复。研究表明,生物修复与传统的物化法相比具有以下优点:①经济,仅为物化法30%-50%;②对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少;③最大限度地降低污染物的浓度;④修复时间较短,就地修复,操作方便。
生物修复中主要涉及两大问题,即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平,需发展鉴定微生物的分子生物技术,以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。
4微生物水处理剂
微生物水处理剂主要集中在以下几个方面:①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂,已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用,为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发,已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向,主要有两大类:一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物;另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂,这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好,成本低,无二次污染等。目前,已筛选出19种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展,微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。
现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为,今后应从四个方面进行深入研究:①分离、筛选和培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;②构建高效反应器,优化运行条件,探索新技术新方法;③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂;④着力实践和推广生物修复示范工程,为生态环境建设提供有力的技术支持。
参考文献:
[1]李亚一.生物技术[M].北京:中国科学技术出版社.1994.1.
[2]王凯军.发达国家环境生物技术研究规划简介[J].给水排水.1996.22(9):7-9.
关键词:现代生物技术 废水生物处理 生物修复 水处理剂
0 引言
随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段,主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。
1 现代生物技术的内容与特点
现代生物技术是指以dna 技术为先导,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[1,2]。其中每个方面都有其特定的理论基础和不同的应用领域,但它们之间又相互补充和衔接,形成一个完整的体系。
生物技术的特点大致有[3]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。
2 现代生物技术在废水处理中的应用
废水生物处理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,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以,这里只介绍固定化等新兴技术。
2.1 固定化微生物技术 固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧—好氧—生物滤池 ”工艺流程中,处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用[4]。
2.2 生物强化处理技术 为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果[5]。②生物—铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉),形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除 1~3gcod ,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。
2.3 生物反应器技术 生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。目前,2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低,造价较高,但其管理方便 ,运行费用低,所以欧美地区约有 7%的污水处理厂采用该技术[6]。
3 生物修复技术
生物修复技术[7]是利用生物,特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为co2和h2o或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解,但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程,常常采用许多强化措施,使自然生态系统维持原状的前提下,使受污染的环境得以修复。研究表明 ,生物修复与传统的物化法相比具有以下优点:①经济,仅为物化法30%-50%;②对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少;③最大限度地降低污染物的浓度;④修复时间较短,就地修复,操作方便。
生物修复中主要涉及两大问题,即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平,需发展鉴定微生物的分子生物技术,以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。
4 微生物水处理剂
微生物水处理剂主要集中在以下几个方面:①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂,已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用,为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发,已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向,主要有两大类:一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物;另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂,这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好,成本低,无二次污染等。目前,已筛选出19种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8 种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展,微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。
现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为,今后应从四个方面进行深入研究:①分离、筛选和培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;②构建高效反应器,优化运行条件,探索新技术新方法;③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂;④着力实践和推广生物修复示范工程,为生态环境建设提供有力的技术支持。
参考文献:
[1]李亚一.生物技术[m].北京:中国科学技术出版社.1994.1.
[2]王凯军.发达国家环境生物技术研究规划简介[j].给水排水.1996.22(9):7-9.
环境生物技术主要是通过对生物或者生物体的一些部分功能的直接或间接的利用,来对污染物进行消除的一种工艺,对环境污染问题能够做到高效的解决,而且在解决污染问题的同时还会产生出有用物质,这种工程技术在当前的环境治理中发挥着重要的作用,而且与可持续发展的思想是相一致的,有着消耗低、速度快以及效率高等特点。
一、环境生物技术在固体废弃物处理中的应用
利用环境生物技术处理固体废弃物中的生活垃圾、农业废弃物,可以采取卫生填埋的方法,它将城市生活垃圾存积在一起放入卫生填埋场,下层设置不透水的自然或人工的隔水层[1]。在处理过程中还要增加排气口与监测设备的设置,在当天的垃圾填埋结束之后在上面铺设一层土壤,然后利用科学的管理方法来对垃圾场地貌以及生态平衡状态进行恢复,主要的应用理由就是微生物对垃圾中的有机物实行分解,然后用填埋的方式还能够产生沼气进行二次利用。环境生物技术在堆肥中的应用,主要就是使废弃物在一定的温度环境中发酵,这种方法对生活垃圾的处理比较有效,处理步骤就是先对废弃物实行预处理,然后进行堆肥,后期处理之后存放,堆肥技术具有安全性高、成本低的优点。沼气发酵的手段是将牲畜禽类的粪便与农作物秸秆、污水等结合在一起,利用微生物所具备的厌氧发酵的特性,最终产生沼气,主要在农村地区具备比较大的发展优势。沼气能够在照明以及燃料等方面得到很好的利用,还可以利用沼气建立生态农场养殖模式,为绿色农业的发展做出贡献。
二、环境生物技术在水污染治理中的应用
环境生物技术中对微生物实行降解来处理水中污染物的形式,被叫作生化处理或生物降解,在生化反应中会因为微生物的差别,采取的处理技术也不同[2]。其中好氧降解技术中的生物膜法就是通过在污水处理的反应器中加入介质来实现的,介质可以承载微生物,使其获得继续的生长,进而转变成为粘液状的膜,最终会利用这种膜来对污水进行净化,在处理中膜会逐渐增厚,成为一个完整的微生态环境,这一技术不需要进行污泥的回流,而且产生的膜的生物性较高,在生化反应中比较稳定。除此之外还有生物自然的净化技术类型,比如生物塘、人工湿地等方法,生物塘就是通过太阳能作为基础能源,然后在其中种植水生植物,通过对水体中污染物进行吸收来得到净化的效果,在生物塘中可以种植水生植物,也可以加入曝气,对于水体生物的好氧降解有促进作用,现代化复合生态系统的建立使得生物塘的技术功能更加强大。人工湿地对于化工、纸浆等多种污水类型都可以进行净化处理,主要是通过自然生态系统中化学、物理及生物这三个方面的作用来操作的,污水中存在的有机物在湿地所具备的过滤、沉淀作用下进行截流,再次利用,其中可溶性的有机物在植物生物膜的反应下会被吸收、分解,湿地的再生与更换则可以通过填料来实现。
三、环境生物技术在废气和大气污染治理中的应用
环境生物技术对废气进行处理,及时将其中的有机污染物或恶臭物质降解或转化,达到净化空气的效果,属于一项空气污染处理的新技术[3]。环境生物技术对气体类的污染物的处理主要有生物过滤法和洗涤法、植物修复法等几种手段,生物过滤法就是通过活性物质的填充对废气进行加压与预湿,然后在生物滤池中使得气体中含有的污染物与生物膜相结合吸收,最后被降解从滤池的顶部排出。这一处理方式具有操作简便、设备投入少、效率高等优点,但是通常需要较大的占地面积。生物洗涤法要经过废气吸收与悬浮再生两个环节,由洗涤器与生物反应器组成,废气与生物悬浮液相互反应被分解净化后在反应池上部排出,然后对生物悬浮液进行充氧,产生的废气就会被微生物氧化、利用,而悬浮液也会在处理中实现再生,属于一个反复的过程。
四、未来环境生物技术的应用发展探究
环境生物技术在废水处理技术中的应用已比较成熟,实现了广泛的发展。好氧与厌氧工艺实现了相结合的发展以及无害化的生产处理过程,自动化程度不断提升,在今后的发展中针对不容易降解污染物的生物基因库的建设与特殊功能微生物的培养实验是主要的研究趋势。在当前科技的进步中,分子生物技术在传感器研究领域有着重要的支持作用,传感器能够使环境达到自动、连续的观测,判断环境污染状态,还可以对讲解规律进行分析,得出污染的发生原因,促进环境生物技术更全面的进步。另外,环境生物技术在发展中还需要不断的与相关科技相结合。将环境生物技术与光、声、电搭配,可提升技术作用效率,对高浓度的有害、难降解废水有效的处理,如电化学高级氧化-高效生物处理技术、辐射分解-生物处理组合技术等,这也是环境生物的未来发展趋势。
环境生物技术在环境治理中的应用效果逐渐凸显,这种高新技术的应用可以产生很大的环境效益,我国现阶段的社会发展中污染问题逐渐严峻,而且正处在一个经济转型的重要阶段,因此工业企业与政府、学术研究部门应该加强相互间的合作,在我国所具备的资源优势的基础上引进先进的技术与经验,推动环境生物技术的进步,为我国生态环境的可持续发展做出贡献。
关键词:环境污染;治理;新技术;探讨
中图分类号:X5 文献标识码:A文章编号:
世界经济的发展和科学技术水平的提高使人们的生活水平和生活质量也随之提高,但是资源匮乏和环境污染也成为了人们不能逃避的问题。1987年,联合国提出了可持续发展的概念。自此各国开始重视经济发展和环境问题的协调发展。自然、社会、人三者的协调发展也深入人心。对环境污染的治理也逐渐发展成为一项专门的工程。环境污染治理工程的管理是治理环境污染的重要方面,它既是一项独立具体的管理工作,又有自己本身的特殊性质。 生物技术作为一项有效的环境污染治理措施受到越来越多的关注,其在环境污染治理、生物修复技术方面都得到了广泛的应用并取得了一定效果。随着技术的进步,对难以生物降解的有机物可利用微生物的共代谢作用进行污染物降解;还可利用微生物诱变育种、原生质体融合和基因工程创建高效工程菌应用于环境污染治理等,这些都是环境污染生物治理的有效手段。环境污染的治理和控制将随着新理论、新方法的运用而日臻完善。
1 现代生物技术的概况
现代生物技术是应用现代生物科学及工程原理,利用生命有机体来发展新产品或新工艺的一种技术体系。目前生物技术应用到农业医药卫生、食品工业和化学工业的发展,并在解决人类面临的粮食危机、环境污染和能源危机中起到了重要作用。因此,在世界各国均重视高技术发展的当代,生物技术最被人们看好,被列为优先发展的领域,已成为21世纪最重要的技术支柱之一。
生物技术在环境污染治理中,具有效率高、成本低、无二次污染等显著优点,它在对环境保护领域中一直起巨大作用,污染治理提供了条十分有效的途径。应用生物技术对解决目前日益严重的气体污染、固体污染有着无可比拟的作用,它还能在生态修复中发挥巨大的功效。目前利用生物技术治理环境污染,与化学、物理等其他技术比较,环境生物技术具有效率高、成本低、反应条件以及无二次污染等显著优点,能有效的遏制生态恶化趋势,促进自然资源的可持续利用。生物技术是最安全和最彻底消除污染的方法,同时还可以增强自然环境的自我净化能力;是有机废物资源化的首选技术,将有机污染物转化为沼气、酒精、有机材料、蛋白等;能改造传统生产工艺,实现清洁生产过程的生态化或无废化。
2 生物技术在环境保护中的应用
2.1 生物技术在废水处理中的应用
利用生物技术,将利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术,称为自然生物处理法,该法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,该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。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,如吸附-降解生物处理技术、厌氧折流板反应器生物处理技术、间歇式活性污泥法生物处理技术、LINDE生物处理技术、升流式厌氧污泥床生物处理技术、废水生物脱氮除磷技术等都得到了充分开发[1]。
2.2 生物技术在废气净化处理中的应用
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,国内外运用现代生物技术对废气净化处理得到了较为理想的效果。美国学者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;德国研究者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。魏在山等利用生物膜填料塔对橡胶再生脱硫过程所产生的低浓度有机废气处理试验结果表明: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。
2.3 生物技术在固体废弃物处理中的应用
目前,国内外固体废弃物常规处理方法主要有固积、掩埋、焚烧,其缺点是建设投资和运行费用高,在处理的过程中有同时对空气、土壤都有不同程度的污染。固体废弃物进行“无害化、资源化、减量化”处理,使其成为可用于农田的土壤改良肥料,以达到变废为宝的目的。经过生物技术处理的城市生活垃圾可作为作物生长的优质有机肥料,实现城市生活垃圾的部分资源化有利于生态环境的良性循环。近年来,国外采用机械快速堆肥工艺,发展用蚯蚓床处理有机垃圾和粪便、处理城市垃圾,不仅可以将城市有机废弃物转变为肥效高且无臭味的蚯蚓粪土而且还能获得大量蚯蚓作医药原料,加上蚯蚓体内蛋白质含量与鱼类相当,是畜禽和水产养殖业的优良饲料,可以收到一举数得之效果。
2.4 生物技术在环境污染修复中的应用
生物修复是指在不破坏自然生态系统,维持其原貌的前提下,有效地利用自然净化能力并强化其分解污染物的能力,使其得以修复。该法是利用生物的生命代谢活动减少存在于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化,从而使污染了的环境能够部分或完全恢复到原初状态的过程,它包含有植物修复和微生物修复两种。
生物修复技术是80年代以来产生和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术,生物特有的分解有毒有害物质的能力,去除污染环境如土壤中的污染物,达到治埋环境污染的目的。生物修复技术最成功的例子是应用投加营养和高效降解菌对油轮泄漏造成的污染进行处理,取得非常明显的效果,使得近百公里海岸的环境质量得到明显改善。此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。国外对生物修复技术非常重视,研究证明采用微生物分解有毒有害物质的生物修复技术是治理大面积污染区域的一种有价值的、可行的、有效的和优越的方法。随着生物技术的发展,生物修复的内涵也不断丰富,近年来还研发了真菌修复、植物修复以及无机污染物的生物修复等技术。生物修复的种类也日益增多,可分为土壤生物修复、地下水生物修复、沉积物生物修复和海洋生物修复等。
2.5利用生物技术处理塑料、橡胶制品、医疗废物、危险废物等难处理的污染物
传统的生物处理技术是将自然生长的生物或微生物群体加以驯化、繁殖后再加以利用。它的代谢过程复杂,能量利用率较低,处理速度不太快。因此需要有较好的技术来加以改进。还有许多的废物不能完全处理好,采用新的技术和生物种类来进行处理、适当加大生物用量和添加流程步骤是改进废物处理技术的关键所在。基因工程就是通过基因分离和重组技术,将人类需要的目的基因片段转移到受体生物细胞中并表达出来,使受体生物具有该目的基因表达后显现出来的特殊性状。达到改进生物物种的目的。利用基因工程构建的高效菌种来治理污染,尤其是除草剂、杀虫剂和塑料、橡胶制品等人工合成物质的污染,是现代环境生物技术发展的热点之一,更是未来环境生物技术发展的趋势所在。
3 结束语
在我国过去几十年的经济发展中,由于忽视了发展中的环境保护,目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施,但环境质量下降的趋势仍在继续,我国成为世界上环境污染最为严重的国家之一。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。由现代生物技术和环境工程技术相结合的环境生物技术已在环境治理上发挥着重要的作用。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。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。
参考文献:
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