隨著社會工業化和城鎮化的不斷推進,在提升我國人民物質生活水平的同時,生態環境也承受著較大程度的污染壓力,進而對我國的經濟發展形成一定程度的制約。環境工程作為治理環境污染以及改善人類生存環境的重要學科,在當下的受重視程度已經不斷提升。相較于物理和化學處理技術,微生物處理技術不易產生二次污染,更有益于提升環境工程的應用效果。應積極將微生物處理技術廣泛地應用于處理污水、固廢等污染物,以其污染物的處理過程不產生新環境問題的優點,實現人與自然的和諧發展。
1、環境工程的含義
環境工程在當下被越來越多的人所認知,從環境工程的含義來看,其屬于環境科學的一種表現形式,是人類在長期的環境污染治理、環境保護以及生存環境的不斷改善中所形成的一門綜合性極強的學科"。從環境工程的內容來看,其包括預防環境污染、治理環境污染以及提升環境質量等。由于環境關乎人類社會發展,這也使得環境工程的建設成為全社會建設的重要組成部分。由于環境工程的系統性較強,在具體開展的過程中涉及的內容較多,涉及的部門和人員也較多,需在建設環境工程的過程中,立足于宏觀角度完善頂層設計、做好統籌規劃工作,才能提升環境工程建設的質量。
2、造成環境污染的主要因素
2.1 人類生活對環境污染的影響
在城鎮化的推動下,城鎮中的人口數量在不斷增加,所產生的生活垃圾數量也隨之顯著增加,給自然環境造成極大的影響,其中部分污染屬于不可逆的污染,給環境工程治理帶來極大的難度。盡管大部分地區人們的環境保護意識相較于早前已經有了較大程度上的提升。但在部分地區,由于受到經濟發展以及傳統因素的制約,人們在環境保護意識上仍舊較為淡薄,在生產和生活中不注意保護環境,進一步增加了環境污染的治理成本。環保意識的缺失反映了相關環境保護宣傳工作做得不足,沒有使得人們認識到環境污染給人類社會發展所造成的影響,也使得人類生活成為環境污染的重要因素之一。
2.2 工業生產對環境污染的影響
工業作為一個國家經濟發展的支柱型產業,工業發展水平對于國民經濟發展水平的提升可起到至關重要的作用。在我國,隨著對工業發展投入程度的不斷加大,極大地提升了工業發展水平。為促進近四十年來我國經濟發展作出了無法取代的貢獻。但由于工業生產的自身特點,其在生產的過程中時常不可避免地產生有毒有害廢棄物,并且產生的廢水、廢氣以及固體廢棄物的種類和數量日益增加,若這些廢棄物沒有經過處理即排放到外環境中,則對水、土壤及空氣等自然環境均可造成嚴重的影響。
3、微生物處理技術在環境工程中的應用
3.1 微生物吸附技術
在微生物處理技術中,微生物吸附技術占據其中重要的組成部分,其利用微生物在結構上的特點,與自身物質、分泌物或者污染物中的物質可進行結合,利用吸附技術來將物質進行吸附,并利用人工分離的方式將其固液態進行分離。微生物吸附技術由于應用效果較好且成本較低,在應用范圍上較廣,特別是對重金屬離子的吸附和分離的應用。但微生物吸附技術也具有一定的局限性,其在具體應用的過程中受外界因素影響較大。從具體影響因素來看,首先為溫度因素,在污水處理中,一旦溫度出現變化,可使得金屬物質的結構或者成分出現變化,對于微生物的吸附作用造成較大的影響。其次為酸堿值的影響,酸堿值一旦發生變化,也可對于污染物中的成分結構造成影響,無法真正發揮微生物吸附技術的積極作用”。與此同時,微生物吸附技術受吸附時間的影響也較大,通常來說,在應用微生物吸附技術處理污水的過程中,一般時間需要在3個小時左右,適當增加吸附時間可提升吸附效果。但需做好時間的控制工作,若時間過長也可導致污染物吸附效率下降。由于污水中的成分較為復雜,共存離子也是需要考慮的影響因素,吸附過濾有害物質,保留無害物質才能達到污水凈化、提升水質的目的。
3.2 微生物絮凝技術
微生物絮凝技術在微生物處理技術中單獨運用并不常見,但作為降解技術的補充十分普遍,從其處理原理上來看,微生物絮凝技術利用微生物在開展新陳代謝中可產生多糖線性有機物的原理,這些有機物具有一定的絮凝作用,來對污水中的污染物質進行絮凝沉降,從而達到降低污染的作用。而在微生物絮凝技術中,除微生物本身所產生的有機物可起到絮凝作用之外,部分微生物自身也可直接作為絮凝劑來使用。在微生物絮凝技術的應用范圍上,一般在農業污水的處理上配合降解技術對污水進行脫色更為常用。在處理農業污水中,由于農業污水中生化需氧量數值高,用其他物化技術處理難度較大,無法實現處理效果的全面提升。而應用微生物絮凝配合降解技術,可有效提升處理效果。
另一方面,在廢水脫色中,微生物絮凝技術處理效果也極為顯著,許多污水中由于成分較為復雜,在色素含量上較高,利用微生物絮凝技術可對污水進行脫色,降低污水色度,提升污水的透明度。并且這種微生物絮凝技術在應用上較為安全,雖應用尚不普遍,但前景較好。總的來說,微生物絮凝技術在單獨應用的過程中還是存在一定的局限性,例如其需要投入較多的成本,并且對于操作人員的技術要求也較高,因此在推廣上也受到一定的限制。
3.3 高效降解菌技術
在將微生物處理技術運用到污染物的處理中,高效降解菌技術也是今后發展的主要方向之一。從高效降解菌的技術原理來看,其可針對不同所需處理的污染物,對于一些具備降解功能的細菌進行人工培養,提升其降解功能和適應性。利用這種方式所培養出的優勢菌種,在繁殖力以及適應力上均有著較大程度上的提升,在污水處理效果上提升也較為明顯。而在細菌的培養中,由于針對不同污染物的細菌的種類較多,在培養方式上可選擇多種細菌共同培養的方式進行,提升培養效率,并在培養的過程中不斷選擇更為合適的方法來處理污水。
以固體污染物的處理為例,在人們生產和生活的過程中,固體垃圾的數量巨大,若不經過處理直接將其排放到自然環境中,不僅對環境造成影響,還會滋生大量的有害病菌,遺留下極大的安全隱患。而在傳統垃圾處理技術中,無法完全消除其中的病菌,還會增加環境的二次污染的出現概率。而應用微生物處理技術中的高效降解菌技術,可在固體污染物中放置一些嗜熱微生物或者硝化細菌異界纖維來將固體垃圾進行分解。由于部分細菌對于溫度的變化較為敏感,許多微生物無法進行繁殖,而嗜熱微生物由于耐高溫性強,且隨著環境溫度升高其活性反而有所提升,可利用這種微生物來將一些固體的生活垃圾轉變為化肥應用到農業生產的過程中,不僅降低了固體垃圾對于環境的污染,更實現了資源的二次利用,符合當下可持續發展的各項要求。
3.4 固定化微生物技術
固定化酶技術與固定化細菌技術均屬于固定化微生物技術,其處理原理為在微生物活性較高的時期,結合所需分離的微生物,將其在特定的載體上進行固定,使得微生物在濃度上大幅提升,并可反復、多次進行利用。在固定化酶技術以及細菌技術中,其應用方法較多,如包埋法、交聯法等,由于固定化酶技術與固定化細菌技術在操作上較為簡單,且所需投入的成本較低,在土壤污染處理以及水污染處理中應用較為廣泛6。并且固定化酶技術與固定化細菌技術在應用的過程中各方面的限制較少,應用效果也較好。在污水處理中,因其設備占地小,受限制少,安全性高,不易產生二次污染,可以盡可能減少對周圍群眾正常生產生活所造成的影響,使得固定化酶技術與固定化細菌技術均被廣泛應用。
在應用固定化微生物處理技術中,首先需要選擇合適的微生物種群,在特定的環境下,保證微生物自身的生存條件和活性不能被破壞。使微生物處于高度密集狀態,微生物將保持快速繁殖的狀態,從而促進微生物的活性以及濃度的不斷增加。在反應完成之后,可利用固液分離的方式來降低處理時間。從已經研究的結果可以看出,微生物在條件馴化處理之后,相較于常規狀態下的微生物,在應用上更為高效,在特殊酸堿值以及溫度等特殊條件下的適應能力上更強,可有效提升微生物的降解能力。以廢水處理為例,利用密度較高的經馴化的反硝化細菌來處理含氮的污水,在處理效果上極為明顯,大大提高反硝化作用。
3.5 電極生物膜技術
電極生物膜技術在應用原理上,其可將微生物在電極表面進行固定,并利用微生物的吸附技術,在電極表面上形成生物膜類的物質,連接電流后,借助微生物的吸附作用來使得污水中的雜質與電流相接觸,在接觸一段時間之后,可將雜質分解為其他成分的物質。在應用實踐中,電極生物膜技術在處理有害物質以及有毒物質上效果極為顯著。實際成套設備的應用中步驟比較少,操作較為簡單,所需投入的成本較少,在城鄉污水等氮磷化合物的處理中應用逐漸廣泛。但電極生物膜技術也存在一定程度上的局限性,例如其在應用中需要借助一定的設備進行,對于設備的要求較高,對于專業性的要求也較高,并且在通電的過程中電流的強弱程度的控制對于微生物污水處理效果和處理效率會產生至關重要的影響。因此,在應用電極生物膜技術的過程中,需要專業的公司提供專業的設備設施以及配備專業水平較高的人員來進行維護和指導,才能最大限度發揮電極生物膜技術的優勢。
3.6 微生物檢測技術
在水質檢測的過程中,也可利用微生物處理技術來進行檢測。相較于傳統水質檢測方式來說,利用微生物處理技術來檢測水質準確度較高。比如一些地方飲用水消毒凈化不徹底會仍含有較多數量的細菌,如大腸桿菌等,而大腸桿菌在水中進行發酵,將使得水質呈現酸性,人們飲用這種不潔凈的水會對身體健康造成不利影響。應用微生物檢測技術對水質進行檢測,可利用分析大腸桿菌在水中的存在比率,再與國家標準進行比對來判斷大腸桿菌群的超標情況,以及時對不合格飲用水重新調整消毒凈化方案,進行更加嚴格處理。
除以上較常見的六種微生物處理技術外,還有其他運用技術正在被發掘,比如利用廢氣液相轉化后植入微生物的方式降解廢氣中污染物的運用,從公開的實驗成果,利用微生物處理技術在處理廢氣的去除率最高可達九成以上。
4、微生物處理技術在環境工程中應用的優勢說明
在開展環境工程建設中應用微生物處理技術,對于環境污染的治理能起到重要作用,相較于傳統物理以及化學治理方式來說,微生物處理技術在應用優勢上主要集中在以下幾個方面”。首先,由于微生物處理技術的吸附力較強,在降解能力以及沉降能力上均有較好表現,這也使得其在應用到環境工程的過程中制約因素較少。針對污染物的去除,微生物處理技術可利用其自身酶催化代謝進行降解,無論從處理效率和處理效果上都表現突出。特別是在處理污水的過程中,由于污水處理量通常較大,傳統處理方式不僅需要投入藥品、設備成本,還可能需要進行二次處理才能徹底去除污染物,而應用微生物處理技術,在資金投入上相對較少,經濟效益較高。
其次,由于微生物在種類上較多,自然環境中的微生物資源極為豐富,可選擇的代謝類型上也較多,可針對所要處理的目標污染物質,找到對應的微生物來將其進行轉化或者降解。并且微生物在培育上較為簡單,且繁殖周期較短,對于周圍環境的適應性較強,一旦在環境中產生出新的化合物或污染物,微生物自身的誘導作用可使得其自身產生出適應新的化合物或污染物的酶系,并且完善出代謝功能,實現對全新化合物或污染物的轉化以及降解。利用這種特性,在特定的條件下有針對性地培養微生物,可提升其對環境的適應能力和對特定污染物的處理能力。
最后,利用微生物處理技術,在處理污水的過程中,不僅可對污水中有毒有害物質進行去除,對于病原體等病毒也可起到較好的抑制作用,與此同時,微生物處理技術還可借助自身的吸附、沉降功能提升污水的透明度,降低其色度。
5、結語
環境污染對于人們正常的生產和生活造成負面的影響,最終制約了我國經濟社會的健康發展。所以,需高度重視并做好環境的治理工作。在環境治理過程中,要最大限度地發揮環境工程在改善環境質量中的積極作用,結合環境污染的實際情況,合理選擇和運用微生物處理技術來進行處理,不斷提升技術水平和處理效果,改善環境質量,實現我國社會的可持續發展。(來源:漳州市漳浦生態環境局)



