浅谈生物工程在水资源保护中的应用

邓博元

摘要：随着社会的发展，对水资源的用量也变得越来越大，这也从一个角度上制约了经济的发展，在这一背景下，如何加强水资源保护成为各个国家关注的重点。本文针对生物工程技术在水资源保护中的应用进行分析。

关键词：生物工程技术；水资源保护；应用

社会经济的发展使得我国工业、农业和生活用水量的需求量逐年增加，而环境污染的加剧则导致水资源保护成为经济进一步发展的制约性因素。如何保证水资源的清洁和经济，成为党和政府亟待解决的问题。本文论述了生物工程技术的内涵和特点，提出了应用生物工程技术来解决水资源短缺和水质污染问题的策略，不失为一种解决水资源保护问题的有效方法。

一、生物工程技术的内涵

生物工程是自20世纪70年代发展起来的一门新兴的综合性应用学科，它建立在生物学、遗传学、生物化学和细胞学理论和技术的基础，融合了化工、机械、电子和计算机等现代工程技术，以发展生物学、改造生物物种为己任，大量应用生物遗传技术，培养具有某种特定功能的“工程菌”或“工程细胞株”，以遗传工程、细胞工程、微生物工程、生化工程和蛋白质工程为主要研究领域，形成了一个相互补充和衔接的完整体系。

生物工程技术以生物为研究对象，着眼于利用再生资源，能够在常温、常压下进行连续的操纵，解决常规方法和传统技术不能解决的问题，同时节省资源并保护生态环境。

二、应用生物工程技术保护水资源的策略

生物工程技术可以被应用于污水处理以保护水资源不受环境的侵害。

（1）应用固定化微生物技术来进行废水处理

固定化微生物技术是二十世纪八十年代后期研发的用于工业废水处理和生物降解的生物工程新技術，它主要改造某些特异性的上风菌种对诸如脱色菌、脱氮菌、脱磷菌和假单胞菌等高效专性菌种进行固定化处理，加强菌体的密度和处理效率，对难降解的有毒物质作用明显。例如，当我们利用固定化微生物技术把上风脱色菌种固定在活性污泥上，经“厌氧-好氧-生物滤池”工艺处理后，新产生的微生物会对印染废水具有高效的处理效果，有效地降低了废水的色度，保证了废水的回收利用。

（2）应用生物强化处理技术处理工业废水

应用生物强化处理技术可以巩固并加强工业废水的处理效果。一般人们都会选用天然的上风菌种或借用基因组合技术创造新的高效菌种，采用某种强化的方法来消除工业废水中存在的有害物质。常见的强化方法如下：

①高浓度活性污泥法：通过生物技术提高活性污泥的浓度和泥龄长度来加快其反应速度，加强对难分解物质的降解处理效果。例如，人们利用高浓度活性污泥法处理难降解的聚乙烯醇和粪便污水，效果明显

②生物-铁法：在普通活性污泥中加入适量的氢氧化铁或氧化铁粉等含铁无机盐，大幅提高了活性污泥的浓度，所形成的生物铁絮凝体活性污泥具有较好的除磷效果。

③生物-活性炭法：生物-活性炭法融合了微生物的氧化能力和活性炭优良的吸附能力，能够有效增强废水的毒性和废水的脱氮能力。

（3）生物反应器技术

生物反应器技术是在反应器内装配比表面大的载体以改善反应器内的供气或其他反应条件，让污染物与微生物充分接触，促进微生物的附着生长能力和生物膜的形成，增强微生物的分解和代谢能力。目前，承载能力达到2000立方米的大型生物反应器已经问世，虽然其废水处理能力还有待提高且价格昂贵，但是这种新型生物膜反应器技术已经成为现代生物工程技术发展的趋势。

（4）生物修复技术

生物修复技术是自二十世纪80年代以来研发出来的，利用生物尤其是微生物所特有的对有毒、有害物质的分解能力，去除环境中如土壤和水源中的污染物来达到治理环境污染的生物工程技术。研究证明，生物修复技术能够充分借助微生物的分解能力把地下水以及海洋中的污染物降解为C02和H20或转化为无害物质，降低金属化合物的毒性，对被污染的环境进行有效修复，且这种生物修复技术一般不会造成对环境的二次污染，应用的安全度较高。

（5）微生物水处理剂

微生物水处理剂包括微生态制剂、生物吸附剂和微生物絮凝剂等。微生态制剂由上风互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂等配制而成，是一种活性微生物制剂，主要应用于保健领域和环境的净化，具有无毒副作用，安全可靠的特点。生物吸附剂经常被用来处理工业废水，不仅可以利用高比表面积和高吸附率的生物体来吸附废水中的污染物；而且可以融合生物吸附和生物降解能力制成高效的生物吸附剂来实现污水的净化。高科技的生物吸附剂能够借助生物与离子交换的固化技术回收金属，实现了金属的二次利用。微生物絮凝剂是利用生物技术，经微生物发酵并提纯精制成的新型、高效、安全无毒副作用的廉价的水处理剂，具有无机或有机合成高分子絮凝剂所无法具备的优势。

综上所述，生物工程技术不仅能够利用微生物技术来筛选和培养高效降解菌，提高微生物的代谢和分解能力，增强多菌种的协同降解作用，提高降解难降解污染物的能力，且具有安全可靠的性能，在水污染治理方面已经显示出非常优异的处理效果，应用前景十分广阔。

（作者单位：四川大学附属中学）