原位生物修复

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生物修复指微生物催化降解有机物、转化其它污染物从而消除污染的受控或自发进行的过程。
中文名
原位生物修复
技    术
微生物催化降解有机物
本    质
受控或自发进行的过程
出    现
20世纪70年代

原位生物修复进展

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20世纪70年代以来,环境生物技术和环境生物学的发展突飞猛进,这种势头一直延续到今天。虽然“生物修复”的出现只有十几年的历史,但是“生物修复”已经成为环境工程领域技术发展的重要方向,生物修复技术将成为生态环境保护最有价值和最有生命力的生物治理方法。
1989年美国阿拉斯加海滩溢油后成功的生物修复是公认的里程碑事件,从此“生物修复”得到了政府环保部门的认可,并被多个国家用于土壤、地下水、地表水、海滩、海洋环境污染的治理。最初的“生物修复”主要是利用细菌治理石油、有机溶剂、多环芳烃、农药之类的有机污染。现在,“生物修复”已不仅仅局限在微生物的强化作用上,还拓展出植物修复(phytoremediation) 、真菌修复 (mycoremediation)等新的修复理论和技术。
自1991年3月,在美国的圣地亚哥举行了第一届原位生物修复国际研讨会,学者们交流和总结了生物修复工作的实践和经验,使生物修复技术的推广和应用走上了迅猛发展的道路。美国推出所谓的超基金项目,投入项目费用由1994年的2亿美元增加到2000年的28亿美元,增幅14倍之多。中国的生物修复研究在过去的十年中水平也有很大的提高。

原位生物修复概念

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不同的研究者对“生物修复”的定义有不同的表述。例如,“生物修复指微生物催化降解有机物、转化其它污染物从而消除污染的受控或自发进行的过程”,“生物修复指利用天然存在的或特别培养的微生物在可调控环境条件下将污染物降解和转化的处理技术”,“生物修复是指生物(特别是微生物)降解有机污染物,从而消除污染和净化环境的一个受控或自发进行的过程”。从中可知,生物修复的机理是“利用特定的生物 (植物、微生物或原生动物) 降解、吸收、转化或转移环境中的污染物”, 生物修复的目标是“减少或最终消除环境污染,实现环境净化、生态效应恢复”。
按生物类群可把生物修复分为微生物修复、植物修复、动物修复和生态修复,而微生物修复是通常所称的狭义上的生物修复。
根据污染物所处的治理位置不同,生物修复可分为2类:
原位生物修复(in-situ bioremediation)指在污染的原地点采用一定的工程措施进行;异位生物修复(ex-situ bioremediation)指移动污染物到反应器内或邻近地点采用工程措施进行。异位生物修复中的反应器类型大都采用传统意义上“生物处理”的反应器形式。

原位生物修复修复措施

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生物修复是生物修复理论在实际中的应用,注重从工程学的角度解决和控制污染问题。这项技术的创新之处在于,一是精心选择、合理设计的环境条件中促进或强化在天然条件下发生很慢或不能发生的降解和转化过程,二是能治理更大面积的污染。
在地表水体(江河、湖泊、海洋、景观水、养殖水等)污染治理中,常用的原位生物修复措施有:投加高效降解菌(或基因工程菌)、人工爆气复氧、投加营养物或生物表面活性剂、添加电子受体等。除了考虑利用土著微生物外,驯化和培养具有高效降解性能的微生物成了研究的热点,并形成了一个环境微生物菌剂的新兴市场。为了防止流动水体中菌体的流失,研究机构和生产者研发出固定化微生物(将微生物附着在载体上)的工艺。

原位生物修复作用原理

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水体中是以碳水化合物,蛋白质,脂肪为主的有机物,这些有机物均能在微生物的作用下分解转化.如蛋白质可在微生物细胞蛋白水解酶的作用下分解为多肽,氨基酸;氨基酸进入微生物细胞后一部分被用来合成细胞自身物质,其余的则在酶的作用下进一步分解成水,二氧化碳并释放出氨;在好氧条件下氨被具有硝化功能的微生物进一步转化为亚硝酸盐,硝酸盐,之后又可以在反硝化细菌的作用下转化为氮气而去除.见图一;
图一 有机物的生物地球化学循环

原位生物修复关键技术

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成功进行原位生物修复,取决于三个方面,一要有快速的水质测试方法,二要有合适的微生物,三要有合适的环境。
快速的水质测试方法
广州市沃特尔水处理科技有限公司生产的系列产品,是特别为非专家而设计的,操作简单易懂,只需几毫升水样,加几滴试剂,根据水样颜色变化,几分钟内即可完成水质指标的测定。解决快速、价廉水质监测问题。
原位生物修复合适的微生物
生态系统由生产者(主要是植物)、消费者(主要是动物)和分解者(主要是微生物)三者组成,三者之间的能流和物流处于一种平衡状态,见图二。但当人类活动过份激烈破坏了这种平衡时,通常表现为分解者无法完成分解任务,污染速度大于净化速度,污染物不断积累,生态系统受到破坏。
图二 有机物的分解
添加合适微生物制剂强化分解作用,修复养殖水环境的技术已经得到普遍认同和采用。合适微生物的加入强化了系统中污染物的降解、转化作用以及对营养元素的利用,保持了养殖生态系统能量流动、物质循环的畅通。一般认为微生物制剂对水质净化的作用至少有两方面:第一,降低有机负荷,去除氨氮、亚硝酸氮、硫化氢等有毒物,改善养殖环境;第二,形成有益菌优势种群,竞争性排斥病原菌。
到目前为止,已有乳杆菌属、双歧杆菌属、弧菌属、假单孢菌属、芽孢杆菌属的众多种类及硝化细菌、光合细菌等应用于原位生物修复。
广州市沃特尔水处理科技有限公司主要微生物制剂已投入市场。
原位生物修复合适的环境调控技术
作为一种生物处理技术,原位生物修复能否取得成功,由多种相关因素共同决定。因此要达到好的污染去除效果,必须因地制宜、设计有针对性的原位生物修复方案。 决定原位生物修复效果的技术参数较多,包括具有活性的专性微生物及形成生物膜的载体、适宜生物生长并发挥作用的处理场地、持水容量和酸碱度适中的水环境、充足并投放合理的营养供应、充分的氧气与电子受体、发达并往往具有特殊效应的植物根圈以及有机质含量、颗粒含量、养分保有力、pH值、温度、可利用肥料含量等土壤物化因素。 具体原位生物修复方案的制定,应立足于上述的各种环境因素。以微生物修复为例,首先应根据水环境现状的实际情况,通过一个重要环节——微生物接种,引入与土著微生物群落有关、具有独特或专性代谢功能的微生物;如果种引入是科学高效的,则能优化微生物群落结构、增加区域内的微生物生物量、改善其生物可降解程度、催化良好的降解作用过程、增加土著微生物活性,特别是显著地影响污染物的生态化学行为及归宿。
广州市沃特尔水处理科技有限公司对以下因子:DO、NO2-N、NH4-N、PH、KH、PO4-P、NO3-N、COD、BOD、温度、盐度、透明度、水色等进行大量试验基础上。已掌握影响因子及调控技术,为微生物构建特定的生态位,在养殖水,景观水,生活污水,畜禽废水,鱼粉厂废水,餐饮废水成功实现水体的原位生物修复。
词条标签:
理学