淺談微生物在土壤修復和廢水治理中的應用

薛云龍

摘 要：近年來，隨著我國工業建設粗放式的發展，工業排放導致環境污染的情況也日益嚴重，環境污染的治理成為可持續發展的重點。隨著科學技術發展，微生物修復技術在環境污染治理中被大量的運用。本文簡述微生物有關土壤修復和廢水治理中的一些應用。

關鍵詞：微生物;土壤修復;應用;

一、微生物在土壤修復中的應用

1.微生物吸附法

此方法主要是以土壤中微生物吸附作用來降解那些重金屬，土壤中的微生物，具有粘液層及細胞壁，可以對一些難分解的金屬進行吸附作用，致使改變金屬的形態，通過長時間的作用下，可以有效改善土壤團粒結構，在一定程度上達到土壤修復的效果。而應用土壤中的微生物進行吸附作用，其吸附過程慢長且復雜。我們可以對微生物吸附作用分為兩個模塊，這兩個模塊一個為微生物累積、一個為微生物吸著。而微生物吸著作用，它主要是在微生物細胞的表面發生各種物理反應，如：表面靜電吸入、離子交換等等，都可以在一定程度上使生物體細胞壁表面產生羧基、氨基等化學基團結合。另一方面，微生物累積是微生物主動運輸將游離的重金屬離子運輸至細胞內，提高細胞內的金屬含量。微生物主動運輸金屬機制，主要以脂類過度氧化、滲透和離子泵等等。微生物吸著過程微生物累積過程要快的多。

2.微生物轉化法

微生物轉化法主要是通過微生物的氧化-還原作用、甲基化作用、脫烴作用以及重金屬的溶解和有機絡合配位等，改變金屬離子的生物特性，促使重金屬物質向無毒害形態或者低毒害形態轉化。如假單胞菌（Pseudomonad sp.）通過六價鉻離子轉化為三價鉻離子，可以使受到浸染的土壤毒性得到有效的降低;Frankenber等通過優化耕種、管理、添加添加劑等促使硒的原位生物產生甲基化，將其變成揮發態的硒而降低硒的毒性;相比來說，硫酸鹽的作用也是相當大的，它可以還原細菌，并加速推動硫酸鹽通過氧化還原反應，最終通過反應轉為硫化物，促使土壤中的重金屬離子快速沉淀，以達到修復土壤的目的。

3.微生物降解法

微生物降解法主要是微生物通過利用土壤之中的有機污染物為原料，將土壤中的有機污染物分解轉化為CO2、H2O、醇或酸等無毒或者低毒的小分子化合物。微生物降解法修復技術常用的有生物通氣法和投菌培養法。生物通氣法，其主要針對污染地段，通過各種手段人為干預進行氧化的方法，我們可以在污染地段建設幾個通風道，通過機械進行排氣，或者抽真空，將空氣中氧氣排入污染土壤中，然后在把污染地段內的空氣抽走。我們在進行生物通氣法工作時，要通過增加空氣中的氨氣，加快降解土壤中的污染物質，提高染土壤中降解菌株的活力。投菌培養法，其主要原理就是直接往受污染土壤中投放降解菌，促使受浸染土壤中的細菌能夠有一個快速生長的營養物質。加速生物降解菌將污染物徹底礦化為二氧化碳、水。

4.微生物——植物聯合修復法

其主要原理為利用微生物、植物和土壤環境的復合體系互惠共生，提高相互之間對土壤污染物的利用效率。微生物能夠利用污染土壤中的有機物，通過新陳代謝將其分解轉化成H2O、CO2、無機鹽等代謝產物，提高土壤肥力;并且在重金屬土壤污染修復中，微生物代謝可改變土壤中重金屬生物特性，降低其污染毒性。植物根系分泌的多糖、氨基酸、酸類物質等可以被微生物的代謝利用，促進其生長。微生物和植物聯合作用增強土壤修復效率。菌根真菌-植物聯合修復和根瘤菌-植物聯合修復是目前研究較多的。

二、微生物在廢水治理中的應用

1.活性污泥法

活性污泥主要是以微生物為主的混雜廢水中的有機物質在一起構成了復雜生物群落。主要是細菌、酵母菌、絲狀霉菌、單細胞藻類、輪蟲線蟲等。活性污泥法處理污水有兩個階段：第一個階段，活性污泥其巨大的比表面積和多糖類黏性物質將污水中的有機污染物有效的附和在菌膠團的表面。利用細菌胞外酶作用下，促進那些大分子能夠盡快的分解，通過分解，慢慢的轉換為小分子有機物;在下一階段，通過充足的氧氣作用下，一些微生物把有機物全部吸入，并有效的通過氧化進行分解，形成CO2和H2O。實質與自然界的水體凈化過程相似，微生物吸收分解水中的有機物使水體凈化，只是經過人工改造加速增強了微生物的凈化能力。

2.厭氧生物技術

厭氧生物技術的主要原理，是指在無氧、缺氧或硝態氮參與下，厭氧微生物將工業廢水中的有機物轉化為無機物，以及少量細胞物質的技術總稱。厭氧生物技術處理工業廢水的工藝復雜，處理過程中涉及到產乙酸菌、水解酸化菌和產甲烷菌等三大菌群的共同參與。具體包括：1）水解酸化階段：通過微生物胞外酶作用下，不溶性大分子分解為可溶性小分子，分解為乙酸、丙酸和丁酸等揮發性有機酸、醇類、醛類等;2）產氫產乙酸階段：產氫產乙酸細菌作用下水解酸化產物轉換成氫氣、乙酸、二氧化碳等。

3.生物膜法

生物膜法是由高度密集的復雜微生物群落附著的濾料或載體上，并在其上形成膜狀污泥--生物膜。污水通過載體表面時就會與生物膜進行接觸，微生物將溶解性的有機物直接吸收利用;不容性有機物被吸附，通過包外酶水解成小分子有機物，再被微生物吸收利用。常見的生物膜污水處理技術有生物濾池、生物轉盤等。

生物濾池工藝技術指的是用濾料、池壁、池底通風系統組成的排水系統將污水中的污染物進行降解的一項工藝。污水流經微生物膜間隙，有機物質被吸收使得污水凈化。生物濾池布置緊湊、占地小、耐沖擊負荷能力強、任何季節都可使用，在許多中小型城鎮污水處理工程中得到應用。生物轉盤由水槽和轉動橫軸、驅動裝置和浸沒于污水中的旋轉盤片組成。通過促使微生物膜與污水和空氣中的氧反復接觸槽，從而凈化污水。生物轉盤抗沖擊負荷能力強，結構緊湊，運行穩定，不產生環境污染，其主要應用范圍是在小城鎮中的生活污水處理方面，可以促進廢水處理后，有效的二次利用。可以促進一部分固定在填料上形成生物膜，一部分懸浮于水池中，通過人工曝氣充氧，污水與生物膜和懸浮微生物反復接觸，促進污水得到有效凈化。生物接觸氧化法對污水降解效率比較高、適用范圍廣、適應性強、掛模快、啟動迅速，大量運用于中小型生活污水處理和中水回用處理工藝中。生物流化床是以砂（或無煙煤、活性炭等）作填料并作為生物膜載體，生物膜、廢水、空氣呈流動狀態，利用填料沸騰狀態加大生物膜同廢水的接觸面積和充分供氧，強化廢水處理效率。生物流化床污水處理中耐負荷、傳質性能好、生化反應迅速、工藝效率高，在城市污水處理和工業廢水處理中都有很好的應用。

結束語：

總之，微生物法因技術條件限制或者成本原因等仍未得到大面積應用。隨著未來各種技術的突破，它們會被逐漸應用于實際的土壤及河道污染修復中。

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