生物技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用-污水處理器

在水質(zhì)檢測與污水處理中生物技術(shù)發(fā)揮著顯著的優(yōu)勢，成本較低同時較為環(huán)保，在目前污水處理過程中得到了大量的推廣應(yīng)用。

1、生物技術(shù)在水質(zhì)檢測中的應(yīng)用

　　在城市水質(zhì)檢測中主要運(yùn)用到的技術(shù)有聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)與熒光原位雜交(FISH)技術(shù)。

1.1 聚合酶鏈反應(yīng) (PCR) 技術(shù)的運(yùn)用

　　PCR 技術(shù)即Polymerase Chain Reaction聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)，是一對特異寡核苷酸引物，對污水進(jìn)行 DNA體外合成反應(yīng)，具有 25 ～ 30 個反應(yīng)循環(huán)次數(shù)。具有操作簡便、特異性強(qiáng)以及高靈敏度的運(yùn)用優(yōu)勢。運(yùn)用的前提條件是存在微生物特定核酸，在瓊脂糖凝膠電泳的檢驗與純化作用之下生成 PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物。在運(yùn)用過程中產(chǎn)生了一些 PCR 衍生技術(shù)， 包括競爭 PCR、PCR-DGGE技術(shù)、巢式 PCR 技術(shù)、RT-PCR 技術(shù)與 PCR-SSCP 技術(shù)等。在污水微生物的群落特征的研究過程中利用 PCR 技術(shù)能夠達(dá)到良好的菌株定性鑒定效果，對污水生物處理微生物的檢測和鑒定不斷創(chuàng)新與發(fā)展著新的技術(shù)，但是難以檢測分辨微生物的活性。

1.2 熒光原位雜交(FISH)技術(shù)的應(yīng)用

　　FISH 技術(shù)即Fluorescence In Situ Hybridization 熒光原位雜交技術(shù)，在不同的微生物個體的鑒定方面發(fā)揮著較大的作用，具有顯微鏡的可視性與分子生物學(xué)的精確性，對污水微生物的原位生理學(xué)、數(shù)量與空間分布情況等能夠進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析與統(tǒng)計。在特異的互補(bǔ)核酸序列與細(xì)胞內(nèi)雜交的過程中充分運(yùn)用了熒光標(biāo)記的探針作用，在檢測對未知的核酸序列過程中借助了激發(fā)雜交探針的熒光來檢測信號的積極作用。

　　在氨氮含量比較高的活性污泥混合液的檢測過程中運(yùn)用 FISH 法能夠達(dá)到較為良好的檢測效果。但是在河水檢測與氨氮含量比較低的污水廠出水的檢測過程中效果比較有限。熒光原位雜交(FISH)技術(shù)主要運(yùn)用在影響氨氧化的主要功能菌群的探明過程中、聚磷菌(PAOs)中生化特性與微生物特性的分析、活性污泥中硝化細(xì)菌群落的空間分布特征與數(shù)量研究、反硝化除磷菌(DN-PAOs)的種群在不同電子受體條件下的變化、厭氧微生物群落的多樣性與空間分布特征的研究等。對污水水質(zhì)的處理過程中能夠發(fā)揮重要的價值。

2、生物技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

　　生物技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用包括比較污水中微生物種群、運(yùn)用生物技術(shù)對污水除磷、運(yùn)用生物膜工藝處理污水、在生物強(qiáng)化中運(yùn)用菌株鑒定技術(shù)。

2.1 比較污水中微生物種群

　　活性污泥種群結(jié)構(gòu)受到不同污水種類的影響，在污水處理過程中應(yīng)當(dāng)分析不同污水的膜生物反應(yīng)器污泥中的種群結(jié)構(gòu)，通過 16SrDNA 克隆測序的建立分析并比較氨氧化細(xì)菌與總細(xì)菌。不同類型污水的微生物種屬中存在著各自獨(dú)特的種屬。頂級地位的種屬為氨氮降解起的細(xì)菌群落，亞硝化單胞菌屬為一種比較常見的氨氧化菌屬，在生物處理時會產(chǎn)生多種硝化與脫氮途徑。在微生物群落間的差異比較過程中 16SrRNA 技術(shù)與 PCR-DGGE 技術(shù)具有顯著的作用，污水處理的監(jiān)測與控制過程中能夠發(fā)揮較好的效果，能夠?qū)Σ煌愋臀鬯钚晕勰喙に囂幚磉_(dá)到良好的改進(jìn)效果。表 1 為微生物種群結(jié)構(gòu)分析中的主要分子生物技術(shù)。

2.2 運(yùn)用生物技術(shù)對污水除磷

　　對污水起著重要不良影響作用的化學(xué)成分之一是磷，對水體的營養(yǎng)會產(chǎn)生一定程度的破壞作用，在水體營養(yǎng)富集的情況下可能會出現(xiàn)水華現(xiàn)象，使得水中生物因為缺少氧氣而死亡。磷的大量存在也會影響土壤的質(zhì)量。因此在污水處理過程中應(yīng)當(dāng)運(yùn)用生物技術(shù)對污水除磷，PCR-DGGE 技術(shù)在這一過程中具有顯著的作用，與傳統(tǒng)的除磷方法相比能夠更加高效地除去污水中的過量的磷，實用性更強(qiáng)。PCR-DGGE 技術(shù)運(yùn)用過程中能夠在較短的時間內(nèi)快速集中污水中的各種菌體，從而對其進(jìn)行有效處理，能夠在很大程度上提升污水的處理效率 。

2.3 運(yùn)用生物膜工藝生成膜狀活性污泥

　　在同源性分析、條帶統(tǒng)計分析與切膠測序過程中 PCR-DGGE 技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，運(yùn)用生物膜工藝能夠生成膜狀的活性污泥，在微生物的作用之下將其附著在填料與載體表面之上。在序批式生物膜反應(yīng)器(SBBR)的運(yùn)用之下能夠有效分析出細(xì)菌多樣性，在污水處理過程中具有重要的應(yīng)用價值。厭氧氨氧化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌以及好氧反硝化細(xì)菌等多種類型的細(xì)菌可以在SBBR 中同時存在，由此促進(jìn)了反應(yīng)過程的優(yōu)化，厭氧氨氧化、全程硝化反硝化以及同步硝化反硝化等三種不同形式的脫氮方式可以在反應(yīng)器中同步進(jìn)行，對污水處理達(dá)到較為良好的效果。

2.4在生物強(qiáng)化中運(yùn)用菌株鑒定技術(shù)

　　在活性污泥菌株鑒定中大量運(yùn)用到了前文提到過的 FISH 技術(shù)，能夠充分檢測未知的核酸序列，在對信號的檢測方式上運(yùn)用到了激發(fā)雜交探針的熒光，具有良好的可視性效果，實現(xiàn)了在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀察分析。DGGE 法運(yùn)用過程中能夠檢測到 Nitrosomonas ol-igotropha 菌群，F(xiàn)ISH 法在運(yùn)用之下則能夠同時分析出Nitrosomonas oligotropha 菌群與Nitrosomonas europaea菌群。16SrDNA 克隆測序技術(shù)的運(yùn)用能夠從活性污泥中分離出喹啉降解菌株，并通過系統(tǒng)樹的建立分析出具體菌屬，從而對降解喹啉的性能在實驗之下進(jìn)行有效驗證。采用生物強(qiáng)化方法能夠建立并優(yōu)化廢水生物處理系統(tǒng)，采用PCR-TGGE 技術(shù)分析微生物菌群結(jié)構(gòu)微生物菌群結(jié)構(gòu)，從而有效講解污水中含有的苯系物、醛酮類、苯與酯類物質(zhì)等，實現(xiàn)高于 70% 的長鏈烷烴去除率 。

3、結(jié)束語

　　運(yùn)用生物技術(shù)能夠?qū)ξ鬯幚淼玫绞掳牍Ρ兜男Ч?，本文分析了聚合酶鏈反?yīng)(PCR)技術(shù)與熒光原位雜交(FISH)技術(shù)兩種主要的污水水質(zhì)監(jiān)測方式，提出運(yùn)用生物技術(shù)比較污水中微生物種群、對污水除磷，運(yùn)用生物膜工藝處理污水，在生物強(qiáng)化中運(yùn)用菌株鑒定技術(shù)，能夠充分分析微生物群體的多樣性、功能特點與實際生存狀態(tài)，為污水處理提供了新的視角。