第一篇：陶瓷超濾膜在冷軋濃油廢水處理中的應(yīng)用實(shí)踐[最終版]

陶瓷超濾膜在冷軋濃油廢水處理中的應(yīng)用實(shí)踐

【摘 要】本文對(duì)陶瓷超濾膜在含鐵含油較高的廢水處理中應(yīng)用工藝進(jìn)行闡述，并對(duì)應(yīng)用過(guò)程中的污堵問(wèn)題進(jìn)行分析解決，提出利用化學(xué)絡(luò)合的原理來(lái)解決重金屬鐵的沉積堵塞問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】濃油廢水；陶瓷膜；污堵；絡(luò)合0.引言

在含油工業(yè)廢水中，油一般以三種形式存在：浮油、溶解油、乳化油。冷軋濃油廢水中三種油并存，以乳化油和浮油為主。對(duì)于浮油，通常采用漩渦分離或氣浮處理令其上浮，利用刮油器即可有效去除；對(duì)于溶解油，則要視其物化性質(zhì)加以確定處理方法；對(duì)于乳化油，由于其添加乳化劑，油在水中的物化性質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定，乳化油的分離則比較困難，目前工業(yè)中用的較多方法則采用化學(xué)破乳去除或超濾過(guò)濾除油法。

本文所探討的是采用超濾法來(lái)處理冷軋濃油廢水，超濾是膜分離技術(shù)的一種，我國(guó)早在20世紀(jì)80年代初就開(kāi)始采用超濾法處理冷軋乳化液廢水[1]。而陶瓷膜因其具有耐酸耐堿性能強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、孔徑分布均勻、耐溫性能好、使用壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛注意，并在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用[2]。因此，在處理冷軋廢水時(shí)首先考慮采用無(wú)機(jī)陶瓷超濾膜進(jìn)行濃含油廢水的處理。

第二篇：基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

李孟 廖改霞

（武漢理工大學(xué)市政工程系，湖北 武漢 430070）

【摘要】基因工程技術(shù)是在DNA分子水平上按照人們的意愿進(jìn)行的定向改造生物的新技術(shù)。利用基因工程技術(shù)提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。本文介紹了基因工程技術(shù)的原理、特點(diǎn)和主要研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)闡述了基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用,并對(duì)其研究方向作了展望。關(guān)鍵詞：基因工程 技術(shù) 廢水處理 應(yīng)用

The application of gene engineering technique to wastewater treatment

Li Meng

Liao Gaixia(Department of Municipal Engineering, Wuhan University of Technology, Hubei Wuhan 430070)Abstract: Gene engineering technique was the new technique for modifying living beings according to human wishes on the DNA molecular level and the key technique for wastewater treatment by improving the purifying environment ability of microbes.The paper introduced the principle, characteristic, main research content of gene engineering technique, emphasized on formulating the application of gene engineering technique in wastewater treatment, and discussed its research orientation in the end.Key words: gene engineering

technique

wastewater treatment

application

利用基因工程技術(shù)提高微生物凈化污染物的能力是現(xiàn)代生物技術(shù)用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。20世紀(jì)50年代初,由于分子生物學(xué)和生物化學(xué)的發(fā)展,對(duì)生物細(xì)胞核中存在的脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)和功能有了比較清晰的闡述。20世紀(jì)70年代初實(shí)現(xiàn)了DNA重組技術(shù),逐步形成了以基因工程為核心內(nèi)容,包括細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程的生物技術(shù)。這一技術(shù)發(fā)展到今天,正形成產(chǎn)業(yè)化并列為世界領(lǐng)先專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域之一,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、能源和國(guó)防等許多部門(mén),并日益顯示出其巨大的潛力,將為世界面臨的水污染等問(wèn)題的解決提供廣闊的應(yīng)用前景[1]。基因工程技術(shù)概述

基因工程技術(shù)是一種按照人們的構(gòu)思和設(shè)計(jì),在體外將一種生物的個(gè)別基因插入病毒、質(zhì)粒或其他載體分子,構(gòu)成遺傳物質(zhì)的重組,然后導(dǎo)入到原先沒(méi)有這類(lèi)分子的受體細(xì)胞內(nèi)，能持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行無(wú)性繁殖,使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),產(chǎn)生出人類(lèi)所需要的基因產(chǎn)品的操作技術(shù)?；蚬こ碳夹g(shù)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的高新生物技術(shù),它具有高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、低耗、可持續(xù)發(fā)展、預(yù)見(jiàn)性和準(zhǔn)確性等特點(diǎn)[2]。一個(gè)完整的基因工程技術(shù)流程一般包括目的基因的獲得、載體的制備、目的基因與載體的連接、基因的轉(zhuǎn)移、陽(yáng)性克隆的篩選、基因的表達(dá)、基因工程產(chǎn)品的分離提純等過(guò)程[1]?；蚬こ碳夹g(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

基因工程技術(shù)應(yīng)用于廢水處理是水處理領(lǐng)域一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的新興技術(shù)。常規(guī)的廢水處理方法有物化法、生物法等。由于一般的物化方法只是污染物的轉(zhuǎn)移，不能從根本上治理，且容易造成二次污染，成本也較高，生物法逐漸成為廢水處理的主要方法。但是由于廢水的多樣性及其成分的復(fù)雜性，自然進(jìn)化的微生物降解污染物的酶活性往往有限，如果能利用基因工程技術(shù)對(duì)這些菌株進(jìn)行遺傳改造，提高微生物酶的降解活性，并可大量繁殖，就可以定向獲得具有特殊降解性狀的高效菌株，方便有效地應(yīng)用于水污染處理。因此，構(gòu)建基因工程菌成為現(xiàn)代廢水處理技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，且日益受到人們的重視。

2.1 利用基因工程菌富集廢水中的重金屬離子

近幾十年來(lái),經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展導(dǎo)致各種有毒、有害金屬污染物,經(jīng)生產(chǎn)和使用過(guò)程中的各種渠道進(jìn)入環(huán)境。高穩(wěn)定性和高脂溶性使其在環(huán)境中具有停留時(shí)間長(zhǎng)、能沿著食物鏈富集等特點(diǎn),嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的健康和生存。隨著國(guó)家對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求日益嚴(yán)格,單純使用傳統(tǒng)生物法處理這類(lèi)重金屬?gòu)U水在適應(yīng)性和高效性等方面存在局限性。針對(duì)這一問(wèn)題,一些新型生物處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,其中利用基因工程菌代替普通微生物處理重金屬是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。此法采用生物工程技術(shù)將微生物細(xì)胞中參與富集的主導(dǎo)性基因?qū)敕敝沉?qiáng)、適應(yīng)性能佳的受體菌株內(nèi),大大提高了菌體對(duì)重金屬的適應(yīng)性和處理效率。

X.W.Zhao等[3]研究發(fā)現(xiàn),宿主菌在Hg2+濃度為1mg/L的LB培養(yǎng)液中生長(zhǎng)嚴(yán)重受抑,而基因工程菌E.coliJM109在Hg2+濃度為7.4mg/L時(shí)仍能增殖,且Hg2+富集量為2.97mg/g(細(xì)胞干重),去除率達(dá)96%以上。

Carolina Sousa等[4]構(gòu)建了表達(dá)酵母金屬硫蛋白(CUP1)、哺乳動(dòng)物金屬硫蛋白(HMT-1A)和外膜蛋白LamB的融合蛋白的基因工程菌E.coli,該菌種的Cd2+富集能力比原始宿主菌提高15～20倍。K.Kuroda[5]等在釀酒酵母細(xì)胞壁處的凝集素蛋白中表達(dá)了含His的寡肽,增強(qiáng)了酵母對(duì)Cu2+的抗性和吸附能力,其Cu2+富集能力比對(duì)比菌株提高了8倍多。

X.Deng等[6]構(gòu)建了同時(shí)表達(dá)鎳轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和金屬硫蛋白的基因重組菌E.coliJM10,將其用于處理含鎳廢水的試驗(yàn)研究時(shí),發(fā)現(xiàn)其對(duì)Ni2+的富集能力比原始宿主菌增加了6倍多。

趙肖為等[7]利用基因工程菌E.coli SE5000 對(duì)水體中的鎳離子進(jìn)行富集研究。菌體細(xì)胞對(duì)Ni2+的富集速率很快,富集過(guò)程滿足Langmuir 等溫線模型。經(jīng)基因改造的基因工程菌不僅最大鎳富集容量與原始宿主菌相比增加了4倍多,而且對(duì)pH值的變化呈現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。袁建軍等[8]利用構(gòu)建的高選擇型基因工程菌生物富集模擬電解廢水中的汞離子。模擬電解廢水中除含有3.0 mg·L-1的汞離子外, 還含有十種以上的其它金屬離子。實(shí)驗(yàn)表明,與重組菌對(duì)只含汞離子的水溶液的處理結(jié)果比較, 電解廢水中其它組份的存在意外地增大了重組菌富集汞離子的作用速率, 但同時(shí)卻使細(xì)菌的最大汞富集量降低了約30%。

張迎明等[9]利用基因重組技術(shù)構(gòu)建出基因工程菌Staphylococcus aureusATCC6538，該工程菌在IPTG用量為1.00mmol·L-1,誘導(dǎo)時(shí)間為4 h的條件下培養(yǎng)對(duì)鎳離子的富集能力最高。在不同鎳離子濃度時(shí),基因工程菌對(duì)溶液中Ni2+的平衡富集量為11.33mg·g-1,與原始宿主菌相比提高了3倍。對(duì)基因工程菌吸附鎳和鈷的實(shí)驗(yàn)表明,Staphylococcus aureusATCC6538的NiCoT對(duì)鎳具有較高的特異性和富集容量,屬于第Ⅲ類(lèi)鎳鈷轉(zhuǎn)運(yùn)酶。

2.1 利用基因工程菌降解廢水中的有機(jī)污染物

生物處理法是廢水中有機(jī)污染物降解的主要方法，但是部分難降解有機(jī)污染物需要不同降解菌之間的協(xié)同代謝或共代謝等復(fù)雜機(jī)制才能最終得以降解,這無(wú)疑降低了污染物的降解效率。首先,污染物代謝產(chǎn)物在不同降解菌間的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是耗能過(guò)程,對(duì)細(xì)菌來(lái)說(shuō)這是一種不經(jīng)濟(jì)的營(yíng)養(yǎng)方式；其次,某些污染物的中間代謝產(chǎn)物可能具有毒性，對(duì)代謝活性有抑制作用；此外,將不同種屬、來(lái)源的細(xì)菌的降解基因進(jìn)行重組,把分屬于不同菌體中的污染物代謝途徑組合起來(lái)以構(gòu)建具有特殊降解功能的超級(jí)降解菌,可以有效地提高微生物的降解能力[10]。

Satoshi Soda等[11]將基因工程菌P.putidaBH(pSl0-45)接種到SBR反應(yīng)器的活性污泥中,用于處理500mg/L的苯酚廢水,在大大提高苯酚去除率的同時(shí)改善了污泥沉降性能。南京大學(xué)、揚(yáng)子石油化工有限責(zé)任公司、香港大學(xué)、國(guó)家環(huán)?？偩帜暇┉h(huán)境科學(xué)研究所聯(lián)合完成了跨界融合構(gòu)建基因工程菌處理石化廢水的生物工程技術(shù)。在優(yōu)化調(diào)控技術(shù)的基礎(chǔ)上,該菌株對(duì)二甲苯、苯甲酸、鄰苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和對(duì)苯二甲酸的降解率分別高達(dá)86%、94%、99%、97%和94%,比原工藝提高了20%～30%,總有機(jī)碳去除率達(dá)到了94%；污水經(jīng)過(guò)處理后,銅、錳、鋅、硒的濃度符合國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn),生物毒性明顯降低。

劉春等[12]以生活污水為共基質(zhì),考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反應(yīng)器中對(duì)阿特拉津的生物強(qiáng)化處理效果,以及生物強(qiáng)化處理對(duì)污泥性狀的影響。結(jié)果表明,基因工程菌在MBR中對(duì)阿特拉津具有很好的生物強(qiáng)化處理效果,阿特拉津平均出水濃度為0.84 mg/L,平均去除率為95%,最大去除負(fù)荷可以達(dá)到70mg/(L·d)。生物強(qiáng)化的MBR對(duì)生活污水中COD的平均去除率為71%,COD平均出水濃度65mg/L。

陳俊等[13]采用跨界原生質(zhì)融合技術(shù),構(gòu)建基因工程特效菌Fhhh,實(shí)現(xiàn)廉價(jià)工業(yè)化生產(chǎn)Fhhh菌劑,在10m3/d精對(duì)苯二甲酸廢水處理實(shí)驗(yàn)裝置中,容積負(fù)荷率達(dá)到3.0 kg/(L·d)以上,生物負(fù)荷率達(dá)到1.42d-1,出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)裝置相比,生物負(fù)荷率處于先進(jìn)水平。

蔣建東等[14]采用同源重組法成功構(gòu)建了分別含1個(gè)和2個(gè)mpd 基因插入到rDNA位點(diǎn)且不帶入外源抗性的多功能農(nóng)藥降解基因工程菌株CDS2mpd和CDS22mpd?；蚬こ叹z傳穩(wěn)定,能同時(shí)降解甲基對(duì)硫磷和呋喃丹。甲基對(duì)硫磷水解酶(MPH)的比活在各生長(zhǎng)時(shí)期均高于原始出發(fā)菌株,比活最高達(dá)6.22mu/μg。

劉智等[15]采用基因工程技術(shù)構(gòu)建出具有耐鹽、降解苯乙酸和水解甲基對(duì)硫磷的功能的基因工程菌H2pKT2MP和H2pBBR2MP,其中H2pBBR2MP水解酶活性與親本菌株甲基對(duì)硫磷降解菌(Pseudomonas putida)DLL2E4相當(dāng),而H2pKT2MP水解酶活性要提高1倍左右。

呂萍萍等[16]研究發(fā)現(xiàn)，克隆有苯降解過(guò)程中的關(guān)鍵基因——甲苯加雙氧酶的基因工程菌E.coli.JM109(pKST11)對(duì)苯具有較高的降解效率和降解速度,應(yīng)用于固定化細(xì)胞反應(yīng)器中效果突出。在較短的水力停留時(shí)間內(nèi),可以將1500mg/L苯降解70%,降解速度為1.11mg/(L·s),延長(zhǎng)水力停留時(shí)間,可以使去除率達(dá)到95%以上。該反應(yīng)器對(duì)高濃度的苯具有突出的處理效果。同時(shí)所得到的產(chǎn)物為環(huán)己二烯雙醇,可以被野生非高效菌W3快速利用。展望

隨著基因工程菌的出現(xiàn),基因工程技術(shù)將不斷應(yīng)用于更多的廢水治理工程中。培養(yǎng)出新的特效物種并進(jìn)一步提高其應(yīng)用效率、降低應(yīng)用成本；運(yùn)用各種相關(guān)技術(shù)加以優(yōu)化組合,尤其是高效、低能耗、易普及的特種微生物與特殊工藝的最佳結(jié)合；加強(qiáng)不同專(zhuān)業(yè)、不同學(xué)科之間的合作,如將毒理學(xué)和微生物學(xué)和環(huán)境工程學(xué)相結(jié)合；從根本上消除污染源,充分協(xié)調(diào)人與自然之間的關(guān)系,充分實(shí)現(xiàn)廢水資源化,引入DNA 擴(kuò)增和其它生物技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法等將是基因工程技術(shù)研究的側(cè)重方向。基因工程技術(shù)作為一種新興技術(shù)以極快的速度發(fā)展。以下兩方面的研究將對(duì)水資源保護(hù)有著重要意義。一是對(duì)基因工程菌的深入研究,如基因工程菌對(duì)污染物的代謝途徑、控制目的基因表達(dá)的啟動(dòng)子基因序列、降解基因表達(dá)的調(diào)控條件的優(yōu)化等方面的研究；二是對(duì)環(huán)境中微生物的習(xí)性及基因工程菌與環(huán)境中微生物和污染物之間的相互作用進(jìn)行研究。目前的研究主要是利用單一的基因工程菌對(duì)污染物進(jìn)行處理,隨著研究的不斷深入,利用多種基因工程菌相結(jié)合對(duì)污染物進(jìn)行處理,將對(duì)水資源保護(hù)起到更為重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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2003,23(1)：12-15

第三篇：基因工程在廢水處理中的應(yīng)用與展望

基因工程在廢水處理中的應(yīng)用狀況及展望

摘要：本文對(duì)現(xiàn)代基因工程技術(shù)在污水生物處理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了概述, 利用基因工程技術(shù)提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。筆者就基因工程技術(shù)的原理、研究?jī)?nèi)容和在污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述了，并對(duì)其研究方向作了展望。

關(guān)鍵字：基因工程，污水處理，應(yīng)用

The application status of gene engineering technique to wastewater

treatment and its prospects

Abstract: The application of gene engineering technique in wastewater treatment process had been discussed in this paper, and gene engineering technique was the key technique for wastewater treatment by improving the purifying environment ability of microbes.The author formulated the principle, main research content of gene engineering technique, and the application of gene engineering technique in wastewater treatment, and discussed its research orientation in the end.Key words: gene engineering, wastewater treatment, application

生物法處理生活污水如今已被廣泛的應(yīng)用，但揭示污水中復(fù)雜微生態(tài)系統(tǒng)方面存在很大的局限性，并且有些特殊污水用自然界中自然進(jìn)化的微生物難于降解，基因工程的引進(jìn)開(kāi)辟了培育高降解能力的新品菌種方法，利用基因工程技術(shù)檢測(cè)微生物性狀、提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。基因工程的定義

基因工程（genetic engineering）是指重組DNA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用，包括上游技術(shù)和下游技術(shù)兩大組成部分。上游技術(shù)指的是基因重組、克隆和表達(dá)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建（即重組DNA技術(shù)）；而下游技術(shù)則涉及到基因工程菌或細(xì)胞或基因工程生物體的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產(chǎn)物的分離純化過(guò)程。基因工程是利用重組技術(shù)，在體外通過(guò)人工“剪切”和“拼接”等方法，對(duì)各種生物的核酸（基因）進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入微生物或真核細(xì)胞內(nèi)，使重組基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類(lèi)需要的基因產(chǎn)物，或者改造、創(chuàng)造新特性的生物類(lèi)型。

一個(gè)完整的、用于生產(chǎn)目的的基因工程技術(shù)程序包括的基本內(nèi)容有：（1）外源目標(biāo)基因的分離、克隆以及目標(biāo)基因的結(jié)構(gòu)與功能研究。這一部分的工作是整個(gè)基因工程的基礎(chǔ)，因此又稱(chēng)為基因工程的上游部分。（2）適合轉(zhuǎn)移、表達(dá)載體的構(gòu)建或目標(biāo)基因的表達(dá)調(diào)控結(jié)構(gòu)重組。（3）外源基因的導(dǎo)入。（4）外源基因在宿主基因組上的整合、表達(dá)及檢測(cè)與轉(zhuǎn)基因生物的篩選。（5）外源基因表達(dá)產(chǎn)物的生理功能的核實(shí)。（6）轉(zhuǎn)基因新品系的選育和建立，以及轉(zhuǎn)基因新品系的效益分析。（7）生態(tài)與進(jìn)化安全保障機(jī)制的建立。（8）消費(fèi)安全評(píng)價(jià)。基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

環(huán)境污染已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自然界微生物的凈化能力，已成為人們十分關(guān)注的問(wèn)題。尤其是在污水處理方面，生物法逐漸成為廢水處理的主要方法。但是由于廢水的多樣性及其成分的復(fù)雜性，自然進(jìn)化的微生物降解污染物的酶活性往往有限。20世紀(jì)90年代后期問(wèn)世的DNA改組技術(shù)可以創(chuàng)新基因，并賦予表達(dá)產(chǎn)物以新的功能，創(chuàng)造出全新的微生物，就可以定向獲得具有特殊降解性狀的高效菌株，方便有效地應(yīng)用于水污染處理。因此，構(gòu)建基因工程菌成為現(xiàn)代廢水處理技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，且日益受到人們的重視。

2.1 基因工程技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1.1 聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction)是20世紀(jì)80年代后期由K.Mullis等建立的一種體外酶促擴(kuò)增特異DNA片段的技術(shù)，PCR是利用針對(duì)目的基因所設(shè)計(jì)的一對(duì)特異寡核苷酸引物，以目的基因?yàn)槟０暹M(jìn)行的DNA體外合成反應(yīng)。由于反應(yīng)循環(huán)可進(jìn)行一定次數(shù)(通常為25~30個(gè)循環(huán))，所以在短時(shí)間內(nèi)即可擴(kuò)增獲得大量目的基因。這種技術(shù)具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。PCR技術(shù)的基礎(chǔ)是只有在微生物特定核酸存在的條件下，重復(fù)性酶促DNA合成和擴(kuò)增才能夠發(fā)生。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物可通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳來(lái)檢驗(yàn)和純化，也可以被用來(lái)克隆、轉(zhuǎn)化和測(cè)序.在具體應(yīng)用中往往采用經(jīng)過(guò)修正的或與其它技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的PCR衍生技術(shù)，如RT-PCR、競(jìng)爭(zhēng)PCR、PCR-DGGE、PCR-SSCP和巢式PCR等。

PCR通過(guò)對(duì)待測(cè)DNA片段的特異性擴(kuò)增，一方面作為菌株定性鑒定的重要手段，同時(shí)也為定性和定量研究微生物的群落特征提供幫助。自PCR技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，通過(guò)其自身的不斷完善以及同其它相關(guān)技術(shù)的聯(lián)用，在污水生物處理微生物的檢測(cè)和鑒定方面得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，為該領(lǐng)域的研究提供了一個(gè)高效、靈敏、簡(jiǎn)便的研究工具。應(yīng)用PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction Denaturing Gradient Gel Electrphoreses)方法對(duì)環(huán)境微生物進(jìn)行研究可以不經(jīng)過(guò)培養(yǎng)，直接從樣品中提取細(xì)菌的DNA，再將編碼有16SrDNA的基因進(jìn)行擴(kuò)增。通過(guò)這種方法能夠直接了解樣品中微生物分布結(jié)構(gòu)，并能大致比較相同條件下單一菌群的生物量。王峰等采用PCR-DGGE技術(shù)來(lái)分析活性污泥與生物膜中微生物種群的結(jié)構(gòu)，可以不經(jīng)過(guò)常規(guī)培養(yǎng)而直接從活性污泥和生物膜樣品中提取DNA；Marsh等利用PCR-DGGE分析并獲得了活性污泥中真核微生物的種群變化情況；Nicolaisen等利用PCR-DGGE技術(shù)發(fā)現(xiàn)Nitrosomonas-like細(xì)菌是上流式好氧流化床顆粒污泥中的主要氨氧化菌。以上的事實(shí)均說(shuō)明，PCR-DGGE結(jié)合測(cè)序技術(shù)是一種完全可行的適于環(huán)境樣品微生物研究的快速分析方法。

2.1.2 熒光原位雜交技術(shù)(FISH)技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

熒光原位雜交技術(shù)(Fluorescence In Situ Hybridization，F(xiàn)ISH)結(jié)合了分子生物學(xué)的精確性和顯微鏡的可視性，能夠在自然的微生物環(huán)境中檢測(cè)和鑒定不同的微生物個(gè)體，并提供污水處理過(guò)程中微生物的數(shù)量、空間分布和原位生理學(xué)等信息。FISH技術(shù)的基本原理是通過(guò)熒光標(biāo)記的探針在細(xì)胞內(nèi)與特異的互補(bǔ)核酸序列雜交，通過(guò)激發(fā)雜交探針的熒光來(lái)檢測(cè)信號(hào)從而對(duì)未知的核酸序列進(jìn)行檢測(cè)。

Nielsen等(2001)對(duì)工業(yè)廢水處理廠活性污泥的細(xì)菌表面疏水性進(jìn)行了原位檢測(cè)，并應(yīng)用FISH技術(shù)結(jié)合細(xì)胞表面微球體分析研究了絲狀細(xì)菌的胞外聚合物。Konuma等(2001)運(yùn)用FISH法來(lái)測(cè)定氨氧化菌(ammonia-oxidizing bacteria)的數(shù)量，結(jié)果表明，F(xiàn)ISH法對(duì)氨氮含量高的活性污泥混合液檢測(cè)結(jié)果較好，但對(duì)氨氮含量低的污水廠出水和河水的檢測(cè)效果不佳。表1列舉了FISH技術(shù)的一些應(yīng)用實(shí)例。

表1 FISH技術(shù)在廢水中微生物檢測(cè)的具體應(yīng)用實(shí)例

Table1 The applications of FISHin the microorganism detections in wastewater 應(yīng)用

檢測(cè)活化污泥反應(yīng)器中的Microthrix parvicella 在EBPR系統(tǒng)中,考察聚磷菌(PAOs)的微

生物特性和生化特性

探明廢水處理濕地生物膜中影響氨氧化的主要功能菌群

揭示UASB反應(yīng)器中高溫和中溫顆粒污泥的厭氧微生物群落的空間分布和多樣性 鑒定了活性污泥中硝化細(xì)菌群落的數(shù)量和空間分布

SBR反應(yīng)器內(nèi),不同電子受體條件下,反 硝化除磷菌(DNPAOs)的種群變化

文獻(xiàn)來(lái)源（Eberlet al.,1997)(Minoet al.,1998)(Silyn-Robertset al.,2001)(Sekiguchiet al.,2002;Syutsuboet al.,2001)(Coskuneret al.,2002)(Johuanet al.,2002)

2.1.3 DNA重組技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

DNA重組技術(shù)的實(shí)質(zhì)是，將兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的DNA片段連接起來(lái)產(chǎn)生一個(gè)能在特定宿主中自主復(fù)制的DNA分子。其基本程序是:外源DNA的獲得；選擇載體并進(jìn)行處理；將目的DNA片段和處理后的載體連接；將連接產(chǎn)物導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞內(nèi)，使重組DNA分子在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制擴(kuò)增；將轉(zhuǎn)化菌落在平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)成單個(gè)菌落，篩選獲得含有重組DNA的陽(yáng)性克隆。在廢水的處理過(guò)程中僅靠分離和篩選的功能性微生物是不夠的。在混合的微生物群體中篩選特定的微生物菌種時(shí)往往得不到預(yù)期的結(jié)果；特定的微生物可能難以培養(yǎng)，從而無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際的生物反應(yīng)器中；人類(lèi)排放到環(huán)境中的污染物越來(lái)越復(fù)雜且難以處理。因此，有必要通過(guò)基因工程技術(shù)并根據(jù)具體的需要構(gòu)建有效的基因工程菌或培育出可高效降解復(fù)雜多樣的有害污染物的細(xì)菌來(lái)解決以上的問(wèn)題。

2.2 利用基因工程菌降解廢水中的有機(jī)污染物

生物處理法是廢水中有機(jī)污染物降解的主要方法，但是部分難降解有機(jī)污染物需要不同降解菌之間的協(xié)同代謝或共代謝等復(fù)雜機(jī)制才能最終得以降解,這無(wú)疑降低了污染物的降解效率。首先,污染物代謝產(chǎn)物在不同降解菌間的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是耗能過(guò)程,對(duì)細(xì)菌來(lái)說(shuō)這是一種不經(jīng)濟(jì)的營(yíng)養(yǎng)方式；其次,某些污染物的中間代謝產(chǎn)物可能具有毒性，對(duì)代謝活性有抑制作用；此外,將不同種屬、來(lái)源的細(xì)菌的降解基因進(jìn)行重組,把分屬于不同菌體中的污染物代謝途徑組合起來(lái)以構(gòu)建具有特殊降解功能的超級(jí)降解菌,可以有效地提高微生物的降解能力。

Satoshi Soda等[11]將基因工程菌P.putidaBH(pSl0-45)接種到SBR反應(yīng)器的活性污泥中,用于處理500mg/L的苯酚廢水,在大大提高苯酚去除率的同時(shí)改善了污泥沉降性能。南京大學(xué)、揚(yáng)子石油化工有限責(zé)任公司、香港大學(xué)、國(guó)家環(huán)保總局南京環(huán)境科學(xué)研究所聯(lián)合完成了跨界融合構(gòu)建基因工程菌處理石化廢水的生物工程技術(shù)。在優(yōu)化調(diào)控技術(shù)的基礎(chǔ)上,該菌株對(duì)二甲苯、苯甲酸、鄰苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和對(duì)苯二甲酸的降解率分別高達(dá)86%、94%、99%、97%和94%,比原工藝提高了20%～30%,總有機(jī)碳去除率達(dá)到了94%；污水經(jīng)過(guò)處理后,銅、錳、鋅、硒的濃度符合國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn),生物毒性明顯降低。

劉春等以生活污水為共基質(zhì),考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反應(yīng)器中對(duì)阿特拉津的生物強(qiáng)化處理效果,以及生物強(qiáng)化處理對(duì)污泥性狀的影響。結(jié)果表明,基因工程菌在MBR中對(duì)阿特拉津具有很好的生物強(qiáng)化處理效果,阿特拉津平均出水濃度為0.84 mg/L,平均去除率為95%,最大去除負(fù)荷可以達(dá)到70mg/(L·d)。生物強(qiáng)化的MBR對(duì)生活污水中COD的平均去除率為71%,COD平均出水濃度65mg/L。

呂萍萍等研究發(fā)現(xiàn)，克隆有苯降解過(guò)程中的關(guān)鍵基因——甲苯加雙氧酶的基因工程菌E.coli.JM109(pKST11)對(duì)苯具有較高的降解效率和降解速度,應(yīng)用于固定化細(xì)胞反應(yīng)器中效果突出。在較短的水力停留時(shí)間內(nèi),可以將1500mg/L苯降解70%,降解速度為1.11mg/(L·s),延長(zhǎng)水力停留時(shí)間,可以使去除率達(dá)到95%以上。該反應(yīng)器對(duì)高濃度的苯具有突出的處理效果。同時(shí)所得到的產(chǎn)物為環(huán)己二烯雙醇,可以被野生非高效菌W3快速利用。

2.3 基因工程技術(shù)在處理重金屬?gòu)U水中的應(yīng)用

將基因工程技術(shù)應(yīng)用于重金屬?gòu)U水的治理，就是通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將外援基因轉(zhuǎn)入到微生物細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)，使之表現(xiàn)出一些野生菌沒(méi)有的優(yōu)良的遺傳性狀。2.3.1基因工程菌強(qiáng)化生物化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水

生物化學(xué)法指通過(guò)微生物處理含重金屬?gòu)U水,將可溶性離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學(xué)法,該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過(guò)異化的硫酸鹽還原作用,將硫酸鹽還原成H2S,重金屬離子和H2S反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除,同時(shí)H2SO4的還原作用可將SO2-4轉(zhuǎn)化為S2-而使廢水的pH值升高,從而形成重金屬的氫氧化物而沉淀。中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內(nèi)分離篩選出35株菌株,從中獲得高效凈化Cr(VI)復(fù)合功能菌。

袁建軍等利用構(gòu)建的高選擇型基因工程菌生物富集模擬電解廢水中的汞離子,發(fā)現(xiàn)電解廢水中其他組分的存在可以增大重組菌富集汞離子的作用速率,且該基因工程菌能在很寬的pH范圍內(nèi)有效地富集汞。但高濃度的重金屬?gòu)U水對(duì)微生物毒性大,故此法有一定的局限性,不過(guò),可以通過(guò)遺傳工程、馴化或構(gòu)造出具有特殊功能的菌株,微生物處理重金屬?gòu)U水一定具有十分良好的應(yīng)用前景。2.3.2 基因工程強(qiáng)化生物絮凝法處理重金屬?gòu)U水

生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的具有絮凝能力的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。生物絮凝劑又稱(chēng)第三代絮凝劑，是帶電荷的生物大分子，主要有蛋白質(zhì)、黏多糖、纖維素和核糖等。目前普遍接受的絮凝機(jī)理是離子鍵、氫鍵結(jié)合學(xué)說(shuō)。前述硅酸鹽細(xì)菌處理重金屬?gòu)U水可能的機(jī)理之一就是生物絮凝作用。目前對(duì)于硅酸鹽細(xì)菌絮凝法的應(yīng)用研究已有很多[，有些已取得顯著成果[7]。運(yùn)用基因工程技術(shù)，在菌體中表達(dá)金屬結(jié)合蛋白分離后，再固定到某些惰性載體表面，可獲得高富集容量絮凝劑。

Mehran Pazirandeh等人將含金屬結(jié)合肽(Cys．Gly．Cys—Cys．GIy)的基因與麥芽糖結(jié)合蛋白的基因進(jìn)行融合，并將融合蛋白在E．coli細(xì)胞膜處表達(dá)，表達(dá)該融合蛋白的基因工程菌對(duì)人工合成廢水中Cdz+和H +的去除率有很大的提高，Cdz 和H +的富集能力分別達(dá)到每毫克濕細(xì)胞1．1和1．3nmol，而對(duì)照菌株(缺少金屬結(jié)合肽)的富集能力低于每毫克濕細(xì)胞0．1 nmol Masaaki Terashima 等利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)使 E.coli表達(dá)麥芽糖結(jié)合蛋白（pmal）與人金屬硫蛋白（MT）的融合蛋白pmal-Ml并將純化的 pmal-MT 固定在Chitopeara 樹(shù)脂上，研究其對(duì) Ca2+和 Ga2+的吸附特性，該固定了融合蛋白的樹(shù)脂具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，并且其吸附能力較純樹(shù)脂提高十倍以上。展望

自2000年，國(guó)際上提出基于系統(tǒng)生物學(xué)原理的基因工程概念后，基因工程被應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，并且手段日新月異。在環(huán)境領(lǐng)域當(dāng)中，基因工程正迅速應(yīng)用到廢水檢測(cè)和廢水治理當(dāng)中，培養(yǎng)出新的特效物種并進(jìn)一步提高其應(yīng)用效率、降低應(yīng)用成本。隨著分子生物學(xué)技術(shù)、環(huán)境工程檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展并結(jié)合我們已經(jīng)掌握的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能方面的知識(shí),我們逐漸了解到污水生物處理系統(tǒng)中微生物群體的多樣性、實(shí)際生存狀態(tài)、功能特點(diǎn),并更有效地對(duì)其加以開(kāi)發(fā)和利用。此外，基因工程菌的出現(xiàn)，使以往的一些難降解有機(jī)廢水、制藥廢水、石油廢水、重金屬污染廢水以及其他有毒有害廢水等都得到了有效地治理，還會(huì)實(shí)現(xiàn)廢水資源化。當(dāng)下引入DNA 擴(kuò)增和其它生物技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法等將是基因工程技術(shù)研究的側(cè)重方向。

基因工程技術(shù)作為一種新興技術(shù)以極快的速度發(fā)展。以下兩方面的研究將對(duì)水資源保護(hù)有著重要意義。一是對(duì)基因工程菌的深入研究,如基因工程菌對(duì)污染物的代謝途徑、控制目的基因表達(dá)的啟動(dòng)子基因序列、降解基因表達(dá)的調(diào)控條件的優(yōu)化等方面的研究；二是對(duì)環(huán)境中微生物的習(xí)性及基因工程菌與環(huán)境中微生物和污染物之間的相互作用進(jìn)行研究。目前的研究主要是利用單一的基因工程菌對(duì)污染物進(jìn)行處理,隨著研究的不斷深入,利用多種基因工程菌相結(jié)合對(duì)污染物進(jìn)行處理,將對(duì)水資源保護(hù)起到更為重要的作用。參考文獻(xiàn)

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第四篇：協(xié)管沉淀池工藝在電路板廢水處理中的應(yīng)用

快沉池工藝路板廢水處理中的應(yīng)用

目前在污水處理工藝當(dāng)中，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可將沉淀池分為：平流式沉淀池、豎流式沉淀池、副流式沉淀池和協(xié)管式沉淀池。在不同的工藝中，根據(jù)廢水的處理水量及廢水水質(zhì)的不同而使用不同的沉淀池。本文中主要是介紹協(xié)管沉淀池工藝在線路板廢水處理中的應(yīng)用。

協(xié)管沉淀池是近20年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的一種高效沉淀工藝。而根據(jù)實(shí)際的廢水處理工藝驗(yàn)證，協(xié)管沉淀池不僅處理效果符合要求，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

第五篇：世韓CSM超濾膜在污水回用處理中的應(yīng)用

世韓CSM超濾膜在污水回用處理中的應(yīng)用世韓CSM超濾膜產(chǎn)品是能將水深度處理的水處理配件。其應(yīng)用十分廣泛,食品工業(yè)、制藥工業(yè)等，可以作為藥物、果汁、乳品等的濃縮提純，純凈水、礦泉水凈化等，超濾設(shè)備具有過(guò)濾效果好，出水量大，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。

試驗(yàn)通過(guò)使用孔徑為0.25μm聚丙烯腈微濾膜和切割分子量為10000的中空纖維的世韓CSM超濾膜產(chǎn)品，對(duì)機(jī)場(chǎng)污水進(jìn)行了試驗(yàn)及結(jié)果分析，同時(shí)為使試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有普遍意義，還對(duì)北石橋污水處理中心的出水和興慶湖入口處水樣作了對(duì)比試驗(yàn) 試驗(yàn)流程如下：超濾：原水→格柵→原水泵→保安過(guò)濾器→超濾膜組件→濾后水(濃縮水)微濾：原水→格柵→ 原水泵→ 微濾膜組件→濾后水(濃縮水)

主要結(jié)論如下：

微濾膜和超濾膜對(duì)于二級(jí)生化處理后的生活污水的深度處理都有非常穩(wěn)定的表現(xiàn)。對(duì)于機(jī)場(chǎng)水，超濾膜對(duì)濁度的去除率能達(dá)到99%對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)到55%-85%微濾膜的相應(yīng)的去除率分別為80% 和45%-70%。對(duì)于濁度和有機(jī)物都較小的北石橋污水，出水的效果比機(jī)場(chǎng)污水差，而且微濾膜與超濾膜對(duì)有機(jī)物的去除率差別不大，這與進(jìn)水有機(jī)物顆粒的粒徑分布和膜切割分子量的選擇有關(guān)。

(2)膜的污染與清洗是膜工藝中一個(gè)非常重要的操作環(huán)節(jié)。本試驗(yàn)中，膜組件每工作1h用機(jī)場(chǎng)自備井水進(jìn)行反沖洗,運(yùn)行10d后采用5% 的氫氧化鈉溶液與5%的鹽酸溶液進(jìn)行化學(xué)清洗，能達(dá)到恢復(fù)94%的透水通量的效果.。在對(duì)不同污水試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)對(duì)壓力及透水通量的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)物對(duì)膜的污染起著很大的作用，進(jìn)水的有機(jī)物含量越高，膜越容易被污染。

(3)超濾膜工藝的操作簡(jiǎn)便..在一定的操作條件下，即每次運(yùn)行時(shí)間為1h然后用水反沖20min每10d用化學(xué)清洗劑進(jìn)行一次較徹底清洗.在這種情況下,對(duì)膜工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析,結(jié)果UF和MF 的單位運(yùn)行費(fèi)用分別為.2.14元/m.和12 元/m 計(jì)算發(fā)，膜組件的透水通量，總流量，出流率以及原水的水質(zhì)等對(duì)總費(fèi)用都有很大的影響，其中，透水通量的影響最為明顯。

(4)混凝作為膜工藝的預(yù)處理，能對(duì)污水的處理起到積極的作用，通過(guò)對(duì)超濾處理機(jī)場(chǎng)污水，微濾膜處理興慶湖水的分析濛可以看到混凝對(duì)濁度和有機(jī)物的去除都有一定的作用，選擇適當(dāng)混凝劑的投藥量以及適當(dāng)孔徑的膜組件，不

僅能夠提高出水的水質(zhì)，而且還能夠在一定程度上緩解透水通量的下降，從而延長(zhǎng)膜組件的壽命，降低膜工藝的生產(chǎn)成本，在本試驗(yàn)的條件下，分子量為10000 的超濾膜在使用硫酸鋁作為混凝劑對(duì)機(jī)場(chǎng)污水預(yù)處理效果不明顯;孔徑為0.25μm的微濾膜在最佳投藥量為60mg/時(shí)，對(duì)興慶湖水的處理能達(dá)到比較理想的結(jié)果。