第一篇：陶瓷超濾膜在冷軋濃油廢水處理中的應用實踐[最終版]

陶瓷超濾膜在冷軋濃油廢水處理中的應用實踐

【摘 要】本文對陶瓷超濾膜在含鐵含油較高的廢水處理中應用工藝進行闡述，并對應用過程中的污堵問題進行分析解決，提出利用化學絡合的原理來解決重金屬鐵的沉積堵塞問題。

【關鍵詞】濃油廢水；陶瓷膜；污堵；絡合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；對于溶解油，則要視其物化性質加以確定處理方法；對于乳化油，由于其添加乳化劑，油在水中的物化性質相對比較穩(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破乳去除或超濾過濾除油法。

本文所探討的是采用超濾法來處理冷軋濃油廢水，超濾是膜分離技術的一種，我國早在20世紀80年代初就開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、機械強度高、孔徑分布均勻、耐溫性能好、使用壽命長等突出優(yōu)點，已經引起了國內外的廣泛注意，并在許多領域得到了應用[2]。因此，在處理冷軋廢水時首先考慮采用無機陶瓷超濾膜進行濃含油廢水的處理。

第二篇：基因工程技術在廢水處理中的應用

基因工程技術在廢水處理中的應用

李孟 廖改霞

（武漢理工大學市政工程系，湖北 武漢 430070）

【摘要】基因工程技術是在DNA分子水平上按照人們的意愿進行的定向改造生物的新技術。利用基因工程技術提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項關鍵技術。本文介紹了基因工程技術的原理、特點和主要研究內容，重點闡述了基因工程技術在廢水處理中的應用,并對其研究方向作了展望。關鍵詞：基因工程 技術 廢水處理 應用

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

利用基因工程技術提高微生物凈化污染物的能力是現(xiàn)代生物技術用于廢水治理的一項關鍵技術。20世紀50年代初,由于分子生物學和生物化學的發(fā)展,對生物細胞核中存在的脫氧核糖核酸(DNA)的結構和功能有了比較清晰的闡述。20世紀70年代初實現(xiàn)了DNA重組技術,逐步形成了以基因工程為核心內容,包括細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程的生物技術。這一技術發(fā)展到今天,正形成產業(yè)化并列為世界領先專業(yè)技術領域之一,廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工、農業(yè)、環(huán)保、能源和國防等許多部門,并日益顯示出其巨大的潛力,將為世界面臨的水污染等問題的解決提供廣闊的應用前景[1]?；蚬こ碳夹g概述

基因工程技術是一種按照人們的構思和設計,在體外將一種生物的個別基因插入病毒、質?；蚱渌d體分子,構成遺傳物質的重組,然后導入到原先沒有這類分子的受體細胞內，能持續(xù)穩(wěn)定地進行無性繁殖,使重組基因在受體細胞內表達,產生出人類所需要的基因產品的操作技術?；蚬こ碳夹g是一項極為復雜的高新生物技術,它具有高效、經濟、清潔、低耗、可持續(xù)發(fā)展、預見性和準確性等特點[2]。一個完整的基因工程技術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、基因的轉移、陽性克隆的篩選、基因的表達、基因工程產品的分離提純等過程[1]?；蚬こ碳夹g在廢水處理中的應用

基因工程技術應用于廢水處理是水處理領域一項具有廣泛應用前景的新興技術。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雜性，自然進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對這些菌株進行遺傳改造，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，方便有效地應用于水污染處理。因此，構建基因工程菌成為現(xiàn)代廢水處理技術的一個重要研究方向，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,經濟的高速發(fā)展導致各種有毒、有害金屬污染物,經生產和使用過程中的各種渠道進入環(huán)境。高穩(wěn)定性和高脂溶性使其在環(huán)境中具有停留時間長、能沿著食物鏈富集等特點,嚴重威脅著人類的健康和生存。隨著國家對污染物排放標準的要求日益嚴格,單純使用傳統(tǒng)生物法處理這類重金屬廢水在適應性和高效性等方面存在局限性。針對這一問題,一些新型生物處理技術應運而生,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研究的熱點。此法采用生物工程技術將微生物細胞中參與富集的主導性基因導入繁殖力強、適應性能佳的受體菌株內,大大提高了菌體對重金屬的適應性和處理效率。

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)液中生長嚴重受抑,而基因工程菌E.coliJM109在Hg2+濃度為7.4mg/L時仍能增殖,且Hg2+富集量為2.97mg/g(細胞干重),去除率達96%以上。

Carolina Sousa等[4]構建了表達酵母金屬硫蛋白(CUP1)、哺乳動物金屬硫蛋白(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]等在釀酒酵母細胞壁處的凝集素蛋白中表達了含His的寡肽,增強了酵母對Cu2+的抗性和吸附能力,其Cu2+富集能力比對比菌株提高了8倍多。

X.Deng等[6]構建了同時表達鎳轉運系統(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研究時,發(fā)現(xiàn)其對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 對水體中的鎳離子進行富集研究。菌體細胞對Ni2+的富集速率很快,富集過程滿足Langmuir 等溫線模型。經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pH值的變化呈現(xiàn)出更強的適應性。袁建軍等[8]利用構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。實驗表明,與重組菌對只含汞離子的水溶液的處理結果比較, 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, 但同時卻使細菌的最大汞富集量降低了約30%。

張迎明等[9]利用基因重組技術構建出基因工程菌Staphylococcus aureusATCC6538，該工程菌在IPTG用量為1.00mmol·L-1,誘導時間為4 h的條件下培養(yǎng)對鎳離子的富集能力最高。在不同鎳離子濃度時,基因工程菌對溶液中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。對基因工程菌吸附鎳和鈷的實驗表明,Staphylococcus aureusATCC6538的NiCoT對鎳具有較高的特異性和富集容量,屬于第Ⅲ類鎳鈷轉運酶。

2.1 利用基因工程菌降解廢水中的有機污染物

生物處理法是廢水中有機污染物降解的主要方法，但是部分難降解有機污染物需要不同降解菌之間的協(xié)同代謝或共代謝等復雜機制才能最終得以降解,這無疑降低了污染物的降解效率。首先,污染物代謝產物在不同降解菌間的跨膜轉運是耗能過程,對細菌來說這是一種不經濟的營養(yǎng)方式；其次,某些污染物的中間代謝產物可能具有毒性，對代謝活性有抑制作用；此外,將不同種屬、來源的細菌的降解基因進行重組,把分屬于不同菌體中的污染物代謝途徑組合起來以構建具有特殊降解功能的超級降解菌,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改善了污泥沉降性能。南京大學、揚子石油化工有限責任公司、香港大學、國家環(huán)?？偩帜暇┉h(huán)境科學研究所聯(lián)合完成了跨界融合構建基因工程菌處理石化廢水的生物工程技術。在優(yōu)化調控技術的基礎上,該菌株對二甲苯、苯甲酸、鄰苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和對苯二甲酸的降解率分別高達86%、94%、99%、97%和94%,比原工藝提高了20%～30%,總有機碳去除率達到了94%；污水經過處理后,銅、錳、鋅、硒的濃度符合國家規(guī)定排放標準,生物毒性明顯降低。

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

陳俊等[13]采用跨界原生質融合技術,構建基因工程特效菌Fhhh,實現(xiàn)廉價工業(yè)化生產Fhhh菌劑,在10m3/d精對苯二甲酸廢水處理實驗裝置中,容積負荷率達到3.0 kg/(L·d)以上,生物負荷率達到1.42d-1,出水水質達到國家一類標準,與國內外同類裝置相比,生物負荷率處于先進水平。

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

劉智等[15]采用基因工程技術構建出具有耐鹽、降解苯乙酸和水解甲基對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硫磷降解菌(Pseudomonas putida)DLL2E4相當,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)，克隆有苯降解過程中的關鍵基因——甲苯加雙氧酶的基因工程菌E.coli.JM109(pKST11)對苯具有較高的降解效率和降解速度,應用于固定化細胞反應器中效果突出。在較短的水力停留時間內,可以將1500mg/L苯降解70%,降解速度為1.11mg/(L·s),延長水力停留時間,可以使去除率達到95%以上。該反應器對高濃度的苯具有突出的處理效果。同時所得到的產物為環(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),基因工程技術將不斷應用于更多的廢水治理工程中。培養(yǎng)出新的特效物種并進一步提高其應用效率、降低應用成本；運用各種相關技術加以優(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合；加強不同專業(yè)、不同學科之間的合作,如將毒理學和微生物學和環(huán)境工程學相結合；從根本上消除污染源,充分協(xié)調人與自然之間的關系,充分實現(xiàn)廢水資源化,引入DNA 擴增和其它生物技術的環(huán)境監(jiān)測方法等將是基因工程技術研究的側重方向。基因工程技術作為一種新興技術以極快的速度發(fā)展。以下兩方面的研究將對水資源保護有著重要意義。一是對基因工程菌的深入研究,如基因工程菌對污染物的代謝途徑、控制目的基因表達的啟動子基因序列、降解基因表達的調控條件的優(yōu)化等方面的研究；二是對環(huán)境中微生物的習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行研究。目前的研究主要是利用單一的基因工程菌對污染物進行處理,隨著研究的不斷深入,利用多種基因工程菌相結合對污染物進行處理,將對水資源保護起到更為重要的作用。

參考文獻

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[3]Zhao, X.W., M.H.Zhou, Q.B.Li, et al.Simultaneous mercury bioaccumulation and cell propagation by genetically engineered Escherichia coli[J].Process Biochemistry,2005, 40(5):1 611-1 616 [4]Carolina,S., K.Pavel,R.Tomas,et al.Metalloadsorption by escherichia colicells displaying yeast and mammalian metallo thioneins anchored to the outer membrane protein lamb[J].Journal of Bacteriology,1998,180(9):2 280-2 284 [5]Kuroda,K.,S.Shibasaki,M.Ueda,et al.Cell surface-engineered yeast displaying a histidine oligopeptide(hexa-His)has enhanced adsorption of and tolerance to heavy metal ions[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2001,57(5—6):697-701 [6]Deng,X.,Q.B.Li,Y.H.Lu,et al.Bioaccumulation of nickel from aqueous solutions by genetically engineered Escherichia coli[J].Water Research,2003,37(10):2 505-2 511 [7]趙肖為,李清彪,盧英華,等.高選擇性基因工程菌E.coli SE5000生物富集水體中的鎳離子.環(huán)境科學學報.2004年3月,第24卷,第2期:231-232 [8]袁建軍,盧英華.高選擇性重組基因工程菌治理含汞廢水的研究.泉州師范學院學報(自然科學).2003年11月,第21卷,第6期:71-72 [9]張迎明,尹華,葉錦韶,等.鎳鈷轉運酶NiCoT基因的克隆表達及基因工程菌對鎳離子的富集.環(huán)境科學, 2007年4月,第28卷,第4期:918-923 [10]郭 楊,王世和.基因工程菌在重金屬及難降解廢水處理中的應用.安全與環(huán)境工程.2007年12月,第14卷,第4期:58-59 [11]Satoshi, S., I.Michihiko.Effects of inoculation of a genetically engineered bacterium on performance and indigenous bacteria of a sequencing batch activated sludge process

treating phenol[J].Journal of Fermentation and Bioengineering,1998,86(1):90-96.[12]劉春,黃霞,孫煒,王慧.基因工程菌生物強化MBR工藝處理阿特拉津試驗研究.環(huán)境科學,2007年2月,第28卷,第2期:417-421 [13]陳俊,程樹培,王洪麗,等.基因工程菌在精對苯二甲酸廢水處理中的應用.工業(yè)用水與廢水,2006年2月,37(1):32-35 [14]蔣建東,顧立鋒,孫紀全,等.同源重組法構建多功能農藥降解基因工程菌研究.生物工程學報.2005年11月,21(6):884-891 [15]劉智,洪青,徐劍宏,等.耐鹽及苯乙酸、甲基對硫磷降解基因工程菌的構建.微生物學報,2003年10月,43(5):554-559 [16]呂萍萍,王慧,施漢昌,等.基因工程菌強化芳香化合物的處理工藝.中國環(huán)境科學

2003,23(1)：12-15

第三篇：基因工程在廢水處理中的應用與展望

基因工程在廢水處理中的應用狀況及展望

摘要：本文對現(xiàn)代基因工程技術在污水生物處理系統(tǒng)中的應用進行了概述, 利用基因工程技術提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項關鍵技術。筆者就基因工程技術的原理、研究內容和在污水處理領域中的應用進行了闡述了，并對其研究方向作了展望。

關鍵字：基因工程，污水處理，應用

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用，但揭示污水中復雜微生態(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化的微生物難于降解，基因工程的引進開辟了培育高降解能力的新品菌種方法，利用基因工程技術檢測微生物性狀、提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項關鍵技術?；蚬こ痰亩x

基因工程（genetic engineering）是指重組DNA技術的產業(yè)化設計與應用，包括上游技術和下游技術兩大組成部分。上游技術指的是基因重組、克隆和表達的設計與構建（即重組DNA技術）；而下游技術則涉及到基因工程菌或細胞或基因工程生物體的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產物的分離純化過程?；蚬こ淌抢弥亟M技術，在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對各種生物的核酸（基因）進行改造和重新組合，然后導入微生物或真核細胞內，使重組基因在細胞內表達，產生出人類需要的基因產物，或者改造、創(chuàng)造新特性的生物類型。

一個完整的、用于生產目的的基因工程技術程序包括的基本內容有：（1）外源目標基因的分離、克隆以及目標基因的結構與功能研究。這一部分的工作是整個基因工程的基礎，因此又稱為基因工程的上游部分。（2）適合轉移、表達載體的構建或目標基因的表達調控結構重組。（3）外源基因的導入。（4）外源基因在宿主基因組上的整合、表達及檢測與轉基因生物的篩選。（5）外源基因表達產物的生理功能的核實。（6）轉基因新品系的選育和建立，以及轉基因新品系的效益分析。（7）生態(tài)與進化安全保障機制的建立。（8）消費安全評價?；蚬こ碳夹g在廢水處理中的應用

環(huán)境污染已遠遠超出了自然界微生物的凈化能力，已成為人們十分關注的問題。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雜性，自然進化的微生物降解污染物的酶活性往往有限。20世紀90年代后期問世的DNA改組技術可以創(chuàng)新基因，并賦予表達產物以新的功能，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，方便有效地應用于水污染處理。因此，構建基因工程菌成為現(xiàn)代廢水處理技術的一個重要研究方向，且日益受到人們的重視。

2.1 基因工程技術在污水檢測中的應用

2.1.1 聚合酶鏈反應(PCR)技術在污水檢測中的應用

聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction)是20世紀80年代后期由K.Mullis等建立的一種體外酶促擴增特異DNA片段的技術，PCR是利用針對目的基因所設計的一對特異寡核苷酸引物，以目的基因為模板進行的DNA體外合成反應。由于反應循環(huán)可進行一定次數(shù)(通常為25~30個循環(huán))，所以在短時間內即可擴增獲得大量目的基因。這種技術具有靈敏度高、特異性強、操作簡便等特點。PCR技術的基礎是只有在微生物特定核酸存在的條件下，重復性酶促DNA合成和擴增才能夠發(fā)生。PCR擴增產物可通過瓊脂糖凝膠電泳來檢驗和純化，也可以被用來克隆、轉化和測序.在具體應用中往往采用經過修正的或與其它技術聯(lián)合應用的PCR衍生技術，如RT-PCR、競爭PCR、PCR-DGGE、PCR-SSCP和巢式PCR等。

PCR通過對待測DNA片段的特異性擴增，一方面作為菌株定性鑒定的重要手段，同時也為定性和定量研究微生物的群落特征提供幫助。自PCR技術問世以來，通過其自身的不斷完善以及同其它相關技術的聯(lián)用，在污水生物處理微生物的檢測和鑒定方面得到了長足的發(fā)展，為該領域的研究提供了一個高效、靈敏、簡便的研究工具。應用PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction Denaturing Gradient Gel Electrphoreses)方法對環(huán)境微生物進行研究可以不經過培養(yǎng)，直接從樣品中提取細菌的DNA，再將編碼有16SrDNA的基因進行擴增。通過這種方法能夠直接了解樣品中微生物分布結構，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技術來分析活性污泥與生物膜中微生物種群的結構，可以不經過常規(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技術發(fā)現(xiàn)Nitrosomonas-like細菌是上流式好氧流化床顆粒污泥中的主要氨氧化菌。以上的事實均說明，PCR-DGGE結合測序技術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(FISH)技術在污水檢測中的應用

熒光原位雜交技術(Fluorescence In Situ Hybridization，F(xiàn)ISH)結合了分子生物學的精確性和顯微鏡的可視性，能夠在自然的微生物環(huán)境中檢測和鑒定不同的微生物個體，并提供污水處理過程中微生物的數(shù)量、空間分布和原位生理學等信息。FISH技術的基本原理是通過熒光標記的探針在細胞內與特異的互補核酸序列雜交，通過激發(fā)雜交探針的熒光來檢測信號從而對未知的核酸序列進行檢測。

Nielsen等(2001)對工業(yè)廢水處理廠活性污泥的細菌表面疏水性進行了原位檢測，并應用FISH技術結合細胞表面微球體分析研究了絲狀細菌的胞外聚合物。Konuma等(2001)運用FISH法來測定氨氧化菌(ammonia-oxidizing bacteria)的數(shù)量，結果表明，F(xiàn)ISH法對氨氮含量高的活性污泥混合液檢測結果較好，但對氨氮含量低的污水廠出水和河水的檢測效果不佳。表1列舉了FISH技術的一些應用實例。

表1 FISH技術在廢水中微生物檢測的具體應用實例

Table1 The applications of FISHin the microorganism detections in wastewater 應用

檢測活化污泥反應器中的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菌群落的數(shù)量和空間分布

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

文獻來源（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重組技術在污水檢測中的應用

DNA重組技術的實質是，將兩個或多個單獨的DNA片段連接起來產生一個能在特定宿主中自主復制的DNA分子。其基本程序是:外源DNA的獲得；選擇載體并進行處理；將目的DNA片段和處理后的載體連接；將連接產物導入合適的宿主細胞內，使重組DNA分子在宿主細胞內復制擴增；將轉化菌落在平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)成單個菌落，篩選獲得含有重組DNA的陽性克隆。在廢水的處理過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往往得不到預期的結果；特定的微生物可能難以培養(yǎng)，從而無法應用到實際的生物反應器中；人類排放到環(huán)境中的污染物越來越復雜且難以處理。因此，有必要通過基因工程技術并根據(jù)具體的需要構建有效的基因工程菌或培育出可高效降解復雜多樣的有害污染物的細菌來解決以上的問題。

2.2 利用基因工程菌降解廢水中的有機污染物

生物處理法是廢水中有機污染物降解的主要方法，但是部分難降解有機污染物需要不同降解菌之間的協(xié)同代謝或共代謝等復雜機制才能最終得以降解,這無疑降低了污染物的降解效率。首先,污染物代謝產物在不同降解菌間的跨膜轉運是耗能過程,對細菌來說這是一種不經濟的營養(yǎng)方式；其次,某些污染物的中間代謝產物可能具有毒性，對代謝活性有抑制作用；此外,將不同種屬、來源的細菌的降解基因進行重組,把分屬于不同菌體中的污染物代謝途徑組合起來以構建具有特殊降解功能的超級降解菌,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改善了污泥沉降性能。南京大學、揚子石油化工有限責任公司、香港大學、國家環(huán)?？偩帜暇┉h(huán)境科學研究所聯(lián)合完成了跨界融合構建基因工程菌處理石化廢水的生物工程技術。在優(yōu)化調控技術的基礎上,該菌株對二甲苯、苯甲酸、鄰苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和對苯二甲酸的降解率分別高達86%、94%、99%、97%和94%,比原工藝提高了20%～30%,總有機碳去除率達到了94%；污水經過處理后,銅、錳、鋅、硒的濃度符合國家規(guī)定排放標準,生物毒性明顯降低。

劉春等以生活污水為共基質,考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反應器中對阿特拉津的生物強化處理效果,以及生物強化處理對污泥性狀的影響。結果表明,基因工程菌在MBR中對阿特拉津具有很好的生物強化處理效果,阿特拉津平均出水濃度為0.84 mg/L,平均去除率為95%,最大去除負荷可以達到70mg/(L·d)。生物強化的MBR對生活污水中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)，克隆有苯降解過程中的關鍵基因——甲苯加雙氧酶的基因工程菌E.coli.JM109(pKST11)對苯具有較高的降解效率和降解速度,應用于固定化細胞反應器中效果突出。在較短的水力停留時間內,可以將1500mg/L苯降解70%,降解速度為1.11mg/(L·s),延長水力停留時間,可以使去除率達到95%以上。該反應器對高濃度的苯具有突出的處理效果。同時所得到的產物為環(huán)己二烯雙醇,可以被野生非高效菌W3快速利用。

2.3 基因工程技術在處理重金屬廢水中的應用

將基因工程技術應用于重金屬廢水的治理，就是通過轉基因技術，將外援基因轉入到微生物細胞中進行表達，使之表現(xiàn)出一些野生菌沒有的優(yōu)良的遺傳性狀。2.3.1基因工程菌強化生物化學法處理重金屬廢水

生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水,將可溶性離子轉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法,該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過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反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除,同時H2SO4的還原作用可將SO2-4轉化為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。中國科學院成都生物研究所從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內分離篩選出35株菌株,從中獲得高效凈化Cr(VI)復合功能菌。

袁建軍等利用構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范圍內有效地富集汞。但高濃度的重金屬廢水對微生物毒性大,故此法有一定的局限性,不過,可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株,微生物處理重金屬廢水一定具有十分良好的應用前景。2.3.2 基因工程強化生物絮凝法處理重金屬廢水

生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的具有絮凝能力的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方法。生物絮凝劑又稱第三代絮凝劑，是帶電荷的生物大分子，主要有蛋白質、黏多糖、纖維素和核糖等。目前普遍接受的絮凝機理是離子鍵、氫鍵結合學說。前述硅酸鹽細菌處理重金屬廢水可能的機理之一就是生物絮凝作用。目前對于硅酸鹽細菌絮凝法的應用研究已有很多[，有些已取得顯著成果[7]。運用基因工程技術，在菌體中表達金屬結合蛋白分離后，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等人將含金屬結合肽(Cys．Gly．Cys—Cys．GIy)的基因與麥芽糖結合蛋白的基因進行融合，并將融合蛋白在E．coli細胞膜處表達，表達該融合蛋白的基因工程菌對人工合成廢水中Cdz+和H +的去除率有很大的提高，Cdz 和H +的富集能力分別達到每毫克濕細胞1．1和1．3nmol，而對照菌株(缺少金屬結合肽)的富集能力低于每毫克濕細胞0．1 nmol Masaaki Terashima 等利用轉基因技術使 E.coli表達麥芽糖結合蛋白（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 樹脂上，研究其對 Ca2+和 Ga2+的吸附特性，該固定了融合蛋白的樹脂具有較強的穩(wěn)定性，并且其吸附能力較純樹脂提高十倍以上。展望

自2000年，國際上提出基于系統(tǒng)生物學原理的基因工程概念后，基因工程被應用于社會各個領域，并且手段日新月異。在環(huán)境領域當中，基因工程正迅速應用到廢水檢測和廢水治理當中，培養(yǎng)出新的特效物種并進一步提高其應用效率、降低應用成本。隨著分子生物學技術、環(huán)境工程檢測技術的發(fā)展并結合我們已經掌握的微生物群落結構和功能方面的知識,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、實際生存狀態(tài)、功能特點,并更有效地對其加以開發(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，還會實現(xiàn)廢水資源化。當下引入DNA 擴增和其它生物技術的環(huán)境監(jiān)測方法等將是基因工程技術研究的側重方向。

基因工程技術作為一種新興技術以極快的速度發(fā)展。以下兩方面的研究將對水資源保護有著重要意義。一是對基因工程菌的深入研究,如基因工程菌對污染物的代謝途徑、控制目的基因表達的啟動子基因序列、降解基因表達的調控條件的優(yōu)化等方面的研究；二是對環(huán)境中微生物的習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行研究。目前的研究主要是利用單一的基因工程菌對污染物進行處理,隨著研究的不斷深入,利用多種基因工程菌相結合對污染物進行處理,將對水資源保護起到更為重要的作用。參考文獻

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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用

快沉池工藝路板廢水處理中的應用

目前在污水處理工藝當中，根據(jù)結構的不同，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用。

協(xié)管沉淀池是近20年來逐步發(fā)展起來的一種高效沉淀工藝。而根據(jù)實際的廢水處理工藝驗證，協(xié)管沉淀池不僅處理效果符合要求，并且具有良好的經濟效益。

第五篇：世韓CSM超濾膜在污水回用處理中的應用

世韓CSM超濾膜在污水回用處理中的應用世韓CSM超濾膜產品是能將水深度處理的水處理配件。其應用十分廣泛,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，超濾設備具有過濾效果好，出水量大，穩(wěn)定性強等特點。

試驗通過使用孔徑為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超濾膜產品，對機場污水進行了試驗及結果分析，同時為使試驗數(shù)據(jù)具有普遍意義，還對北石橋污水處理中心的出水和興慶湖入口處水樣作了對比試驗 試驗流程如下：超濾：原水→格柵→原水泵→保安過濾器→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)

主要結論如下：

微濾膜和超濾膜對于二級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)。對于機場水，超濾膜對濁度的去除率能達到99%對有機物的去除率達到55%-85%微濾膜的相應的去除率分別為80% 和45%-70%。對于濁度和有機物都較小的北石橋污水，出水的效果比機場污水差，而且微濾膜與超濾膜對有機物的去除率差別不大，這與進水有機物顆粒的粒徑分布和膜切割分子量的選擇有關。

(2)膜的污染與清洗是膜工藝中一個非常重要的操作環(huán)節(jié)。本試驗中，膜組件每工作1h用機場自備井水進行反沖洗,運行10d后采用5% 的氫氧化鈉溶液與5%的鹽酸溶液進行化學清洗，能達到恢復94%的透水通量的效果.。在對不同污水試驗時，通過對壓力及透水通量的檢測發(fā)現(xiàn)，有機物對膜的污染起著很大的作用，進水的有機物含量越高，膜越容易被污染。

(3)超濾膜工藝的操作簡便..在一定的操作條件下，即每次運行時間為1h然后用水反沖20min每10d用化學清洗劑進行一次較徹底清洗.在這種情況下,對膜工藝進行經濟技術分析,結果UF和MF 的單位運行費用分別為.2.14元/m.和12 元/m 計算發(fā)，膜組件的透水通量，總流量，出流率以及原水的水質等對總費用都有很大的影響，其中，透水通量的影響最為明顯。

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

僅能夠提高出水的水質，而且還能夠在一定程度上緩解透水通量的下降，從而延長膜組件的壽命，降低膜工藝的生產成本，在本試驗的條件下，分子量為10000 的超濾膜在使用硫酸鋁作為混凝劑對機場污水預處理效果不明顯;孔徑為0.25μm的微濾膜在最佳投藥量為60mg/時，對興慶湖水的處理能達到比較理想的結果。