生物技术在污水处理中的应用
来源：广州超禹膜分离技术有限公司
发布时间：2020-07-06 09:02
在水质检测与污水处理中生物技术发挥着显著的优势，成本较低同时较为环保，在目前污水处理过程中得到了大量的推广应用。
1、生物技术在水质检测中的应用：
在城市水质检测中主要运用到的技术有聚合酶链反应(PCR)技术与荧光原位杂交(FISH)技术。
1.1、聚合酶链反应 (PCR) 技术的运用：
PCR 技术即Polymerase Chain Reaction聚合酶链式反应技术，是一对特异寡核苷酸引物，对污水进行 DNA体外合成反应，具有 25 ～ 30 个反应循环次数。具有操作简便、特异性强以及高灵敏度的运用优势。运用的前提条件是存在微生物特定核酸，在琼脂糖凝胶电泳的检验与纯化作用之下生成 PCR 扩增产物。在运用过程中产生了一些 PCR 衍生技术， 包括竞争 PCR、PCR-DGGE技术、巢式 PCR 技术、RT-PCR 技术与 PCR-SSCP 技术等。在污水微生物的群落特征的研究过程中利用 PCR 技术能够达到良好的菌株定性鉴定效果，对污水生物处理微生物的检测和鉴定不断创新与发展着新的技术，但是难以检测分辨微生物的活性。
1.2 、荧光原位杂交(FISH)技术的应用：
FISH 技术即Fluorescence In Situ Hybridization 荧光原位杂交技术，在不同的微生物个体的鉴定方面发挥着较大的作用，具有显微镜的可视性与分子生物学的精确性，对污水微生物的原位生理学、数量与空间分布情况等能够进行较为准确的分析与统计。在特异的互补核酸序列与细胞内杂交的过程中充分运用了荧光标记的探针作用，在检测对未知的核酸序列过程中借助了激发杂交探针的荧光来检测信号的积极作用。
在氨氮含量比较高的活性污泥混合液的检测过程中运用 FISH 法能够达到较为良好的检测效果。但是在河水检测与氨氮含量比较低的污水厂出水的检测过程中效果比较有限。荧光原位杂交(FISH)技术主要运用在影响氨氧化的主要功能菌群的探明过程中、聚磷菌(PAOs)中生化特性与微生物特性的分析、活性污泥中硝化细菌群落的空间分布特征与数量研究、反硝化除磷菌(DN-PAOs)的种群在不同电子受体条件下的变化、厌氧微生物群落的多样性与空间分布特征的研究等。对污水水质的处理过程中能够发挥重要的价值。
2、生物技术在污水处理中的应用:
生物技术在污水处理中的应用包括比较污水中微生物种群、运用生物技术对污水除磷、运用生物膜工艺处理污水、在生物强化中运用菌株鉴定技术。
2.1、比较污水中微生物种群：
活性污泥种群结构受到不同污水种类的影响，在污水处理过程中应当分析不同污水的膜生物反应器污泥中的种群结构，通过 16SrDNA 克隆测序的建立分析并比较氨氧化细菌与总细菌。不同类型污水的微生物种属中存在着各自独特的种属。顶级地位的种属为氨氮降解起的细菌群落，亚硝化单胞菌属为一种比较常见的氨氧化菌属，在生物处理时会产生多种硝化与脱氮途径。在微生物群落间的差异比较过程中 16SrRNA 技术与 PCR-DGGE 技术具有显著的作用，污水处理的监测与控制过程中能够发挥较好的效果，能够对不同类型污水活性污泥工艺处理达到良好的改进效果。表 1 为微生物种群结构分析中的主要分子生物技术。在水质检测与污水处理中生物技术发挥着显著的优势，成本较低同时较为环保，在目前污水处理过程中得到了大量的推广应用。
2.2、运用生物技术对污水除磷：
对污水起着重要不良影响作用的化学成分之一是磷，对水体的营养会产生一定程度的破坏作用，在水体营养富集的情况下可能会出现水华现象，使得水中生物因为缺少氧气而死亡。磷的大量存在也会影响土壤的质量。因此在污水处理过程中应当运用生物技术对污水除磷，PCR-DGGE 技术在这一过程中具有显著的作用，与传统的除磷方法相比能够更加高效地除去污水中的过量的磷，实用性更强。PCR-DGGE 技术运用过程中能够在较短的时间内快速集中污水中的各种菌体，从而对其进行有效处理，能够在很大程度上提升污水的处理效率 。
2.3、运用生物膜工艺生成膜状活性污泥：
在同源性分析、条带统计分析与切胶测序过程中 PCR-DGGE 技术发挥着重要的作用，运用生物膜工艺能够生成膜状的活性污泥，在微生物的作用之下将其附着在填料与载体表面之上。在序批式生物膜反应器(SBBR)的运用之下能够有效分析出细菌多样性，在污水处理过程中具有重要的应用价值。厌氧氨氧化细菌、反硝化细菌、硝化细菌以及好氧反硝化细菌等多种类型的细菌可以在SBBR 中同时存在，由此促进了反应过程的优化，厌氧氨氧化、全程硝化反硝化以及同步硝化反硝化等三种不同形式的脱氮方式可以在反应器中同步进行，对污水处理达到较为良好的效果。
2.4、在生物强化中运用菌株鉴定技术：
在活性污泥菌株鉴定中大量运用到了前文提到过的 FISH 技术，能够充分检测未知的核酸序列，在对信号的检测方式上运用到了激发杂交探针的荧光，具有良好的可视性效果，实现了在荧光显微镜下进行观察分析。DGGE 法运用过程中能够检测到 Nitrosomonas ol-igotropha 菌群，FISH 法在运用之下则能够同时分析出Nitrosomonas oligotropha 菌群与Nitrosomonas europaea菌群。16SrDNA 克隆测序技术的运用能够从活性污泥中分离出喹啉降解菌株，并通过系统树的建立分析出具体菌属，从而对降解喹啉的性能在实验之下进行有效验证。采用生物强化方法能够建立并优化废水生物处理系统，采用PCR-TGGE 技术分析微生物菌群结构微生物菌群结构，从而有效讲解污水中含有的苯系物、醛酮类、苯与酯类物质等，实现高于 70% 的长链烷烃去除率 。
3、结束语：
运用生物技术能够对污水处理得到事半功倍的效果，本文分析了聚合酶链反应(PCR)技术与荧光原位杂交(FISH)技术两种主要的污水水质监测方式，提出运用生物技术比较污水中微生物种群、对污水除磷，运用生物膜工艺处理污水，在生物强化中运用菌株鉴定技术，能够充分分析微生物群体的多样性、功能特点与实际生存状态，为污水处理提供了新的视角。
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