水处理生物消毒技术研究现状及展望

水处理生物消毒技术研究现状及展望吴敏,杨健,马小杰,吴一蘩(同济大学环境科学与工程学院,上海200092)摘要:新型的生物消毒剂能有效杀灭水中的有害微生物,且具有对人体健康无害、广谱杀菌、对环境无影响、使用安全方便、成本相对低廉等特点,是一种符合人类社会可持续发展理念的生态环保型水处理消毒方法,具有重要的应用价值。关键词:水处理;生物消毒技术;生物酶;生物活性物质中图分类号:TU991.2文献标识码:B文章编号:1000-4602(2004)08-0034-02CurrentStatusandProspectforResearchofBiologicalDisinfectionTechnologyinWaterTreatmentWUMin,YANGJian,MAXiao2jie,WUYi2fan(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Thenew2stylebiologicaldisinfectantisabletokillharmfulmicroorganismsinwatereffective2lyandisharmlesstohumanbodies.Ithasadvantagessuchasbroad2spectrum,nonegativeenvironmentalef2fect,safeandconvenientuse,andrelativelylowcostetc..Therefore,itisgoodfortheprotectionofecologicalenvironmentandaccordswiththeconceptionofsustainabledevelopmentofhumansociety,andithasimportantapplicationvalue.Keywords:watertreatment;biologicaldisinfectiontechnology;bio2enzyme;bioactivesubstance人们很早就认识到自然界中一些生物能够对某些有害微生物起到抑制或者杀灭作用,而又不对环境产生任何持续性的破坏作用,并受到这些生物特殊功能的启发,发展了利用这些生物及其代谢产物进行消毒灭菌的生物消毒法。早期的生物杀毒主要直接利用生物尤其是微生物机体本身进行消毒。在中国古代,人们很早就认识到一些特殊的植物具有帮助人们增强体质,抵抗疾病的医学功能,因而一些中草药可以说是最早的生物消毒剂。最近几十年,国外已经有研究者利用噬菌体和致弧菌来进行水的消毒。又例如,在水处理领域,当水进行砂滤时可通过生物在新陈代谢过程中产生的生物膜将微生物滤除。此类传统的生物消毒技术一般直接使用生物体进行消毒,过程较为缓慢,对有害生物的杀灭效果尚不完全可靠,尤其对抵抗力较强的细菌芽孢一般无杀灭作用。此外还存在消毒效果难以确定、消毒效率不高以及不利于规模化应用等问题,难以达到现代水处理工业中水消毒的技术要求。1水处理生物消毒技术的发展近年来随着生物科技的发展以及对生物消毒机理认识的深化,人们认识到这些生物之所以具有消毒作用,是因为这些生物能够分泌一些特定的生物化学活性物质来消灭病菌、病毒或使其丧失活性,因此人们开始研究提取、利用和制备这些活性物质并用于水的消毒。目前比较有代表性的是一些以某种有消毒特性的酶为主要活性成分的生物消毒剂,包括应用现代生物基因工程技术生产的细菌胞壁溶解酶、酵母胞壁溶解酶、霉菌胞壁溶解酶、溶葡萄菌酶等活性物质[1、2]。当这些活性物质投加到水中时各种酶通过裂解或破碎细胞壁、细胞膜和各种病毒的外壳蛋白,直接作用于水中有害细菌和病毒的遗传·43·中国给水排水2004Vol.20CHINAWATER&WASTEWATERNo.8物质,裂解其DNA或RNA,达到杀灭这些有害细菌和病毒的目的。试验研究表明,以这些生物酶活性物质为主要成分的生物消毒剂有良好的消毒作用,在国外已有某些品种的生物消毒剂实现了工业化生产,并主要应用于水的卫生消毒中。由于生物酶消毒剂的成本相对较高以及其他一些原因,目前还不能广泛应用于水处理行业。由于生物酶消毒剂涉及现代生物基因工程,其研制过程的艰巨性和复杂性可想而知。另一方面,目前通过对多种生物(如桉树、辣椒、无脊椎动物等)的生物化学研究[3],人们已经提取获得了诸如有机酸、无机酸、内酯、酚类、萘醌类、吲哚类等的几十种具有消毒活性的天然产物,这些生物活性物质都在一定程度上对有害微生物具有杀灭作用,且自身无毒,对环境不造成持续的不利影响。随着现代生物、化学分析技术的迅速发展,人们对这类生物活性物质特性和结构的了解不断深化,为将这些生物活性物