高效微生物菌劑在水環境治理中的應用

錢 丹，于 淼，武 軼，胡聖蓉，張 力

（天津江河弘元環境技術研究有限公司，天津 300202）

在自然界的各類水體及土壤中，存在很多能夠降解污染物質的微生物，這也是水體和土壤具有一定自凈能力的主要原因［1-2］。高效微生物技術就是基于此類微生物的易繁殖及強降解特性，篩選自然界中的各種優勢微生物菌群，通過技術措施進行分離、馴化、提純及擴大培養，并根據待處理水體的污染物種類及含量合理選用相應的菌種應用于工程實際［3-4］。技術應用過程中，強勢菌群在生物酶及微量元素的刺激下，可在較差的水環境中迅速增殖，利用水中的COD，N，P等作為自身生長、繁殖的營養物質，快速降解水中有機污染物。

除水中污染物之外，底泥也是造成水體污染難以根治的重要原因之一。底泥首先是水中污染物的蓄積庫，水體中大量的污染物會富集在底泥中，提高水體對污染物的容納量。但當污染物飽和后，底泥會向水中釋放污染物，反向污染水體［5-6］。底泥疏浚雖然可快速消解一部分底泥，但疏浚后的底泥中仍然存在高濃度的污染物。大量研究表明［7-9］，對有機污染的底泥，理想辦法不是清淤，而是依靠微生物在原地直接分解污染物，將污泥中的有機物轉化為水和二氧化碳，達到消減底泥的目的，從而降低清淤頻率，減少清淤量，避免疏浚時底泥再懸浮、運輸時底泥流失等過程引起的二次污染問題，不需要額外的場地對疏浚底泥進行堆放或處理，也無需對處置設施（如填埋場）進行長期監測，所需費用低，易于推廣。

1 研發現狀

自20世紀70年代以來，歐美各國的環保從業者及相關領域學者開始致力于生物處理技術的研究，而生物處理的本質則是通過篩選、馴化得到適應環境快、降解能力強的優勢菌來分解污染物，并已規模化生產，但成本較高，且由于污染環境與污染物的地域差異，處理效果也無法保證［10-11］。

國內環保用微生物菌劑的研究和應用主要集中在高等院校、科研院所和部分企業，雖起步較晚，但依然取得了較好成果。中科院成都生物研究所篩選出了300多株高效降解功能菌株，并形成了8個系列的微生物菌劑，主要應用于工業廢水處理及污染河流或湖泊修復，并對菌劑產品及其應用進行了安全性評價，其綜合性能優于國外同類產品［12-13］。天津江河弘元環境技術研究有限公司在有效控制污染源的情況下，首先利用微生物對污染環境的強適應性及高效代謝性，快速減少水體中污染物含量；然后利用微生物與生物酶的有機結合，可原位降解底泥中的污染物，使底泥重新回到非飽和狀態，不但能解決底泥反滲的問題，還能增加水體對污染物的容納量；最后構建合理的微生物—植物—動物生態系統，恢復水體良性循環和自凈能力。

2 應用現狀

將多種具有不同降解功能的微生物與活性生物酶及微生物營養鹽相結合，培育生產出活菌制劑用于環境修復的產品稱為微生物菌劑［10，14］。微生物菌劑具有特異性強、成活率高、適應環境快、無二次污染及成本較低等優點，現已廣泛應用于農業、石化、印染、食品加工業、醫藥和環保等領域，尤其是在水污染治理、大氣污染治理、土壤修復及固廢資源化方面發揮著重要作用。莊景等［15］采用梅花式接種法，在無徹底截污和清淤的情況下，將土著微生物擴大培養后直接投加到主要受生活污水污染的黑臭河道中，對無錫市滸溪河進行污染防治。研究表明：投加微生物菌劑一段時間后，河道水體DO含量提升至2mg/L以上，NH3-N，TP，COD的去除率分別為58%、56%和43%，初步消除河道黑臭。李海明［16］將固定化微生物技術應用于蘇州古城區污染河道中，并研究其對污染河水的凈化效果及規律，結果表明微生物對，TN，TP均有較好的去除效果。樊佳［17］匯總分析了ANAMMOX菌、喹啉降解菌及苯酚降解菌應用于焦化廢水深度處理的實際降解效果，認為采用微生物技術處理焦化廢水經濟有效、易操作，具有較大潛力。徐偉超等［18］將實驗分離出的1株喹啉降解菌應用于好氧池焦化廢水環境中，結果表明該降解菌對于難降解喹啉具有一定的降解效果，并能相應提高COD去除率。

3 優勢與局限性

高效微生物技術無需將水體抽出治理，可對地表水體進行原址修復，短期內即可恢復水體的自凈能力，一次治理后，在控源截污或污水流入量不超過水體納污能力的情況下，可長期保持水體清潔。該技術可直接作用于地表水體底泥，降解底泥中有機污染物，壓縮底泥體積，阻止底泥反向污染水體，同時還可消除因氮、磷等營養物質過剩造成的水體藻類大量繁殖的現象，提升水體溶解氧含量，間接提高水生動物的免疫力，且操作簡單，可搭配生態浮島、生物膜等設施使用，適應多種地表水情況。

但由于缺乏市場監管及相關行業和國家標準的不健全，目前國內環保用微生物菌劑使用情況較為混亂，菌種來源、組分特點、處理效果等差異較大。一些菌劑生產廠家以次充好，以化學藥劑或僅含有少量微生物的產品充當微生物菌劑，擾亂市場秩序；由于生產水平參差不齊，不同廠家生產的菌劑在菌種活性、有效微生物含量等指標上差異較大，導致處理效果穩定性不高。除此之外，微生物菌劑在實際應用過程中尚存在著一定的局限性，還有較多問題有待解決。

微生物受溫度、pH值、溶解氧等外界環境影響較大，尤其是溫度，低溫或高溫都會影響微生物活性，在實際應用過程中常會受季節因素限制。研究表明［19-20］，微生物對于以有機污染為主的水體處理效果較好，而對于含有重金屬水體的應用仍處于試驗研究階段，要實現廢水處理的工業化、規模化仍需加快研究進度。

微生物菌劑是技術含量較高的精細化產品，雖然產品在增多，性能并未有大的提升，同質化在加劇，深層次的研究進展緩慢。

4 結論與建議

從目前國內外治理水體污染的發展狀況看，微生物技術依然具有相當可觀的市場需求。隨著基因工程尤其是分子生物學技術的不斷發展，一些特異性菌株被選育出來，微生物菌劑正在由單一菌種單一功能向復合微生物菌群多功能性方向發展，功能也越來越強大。但仍有一些問題急需解決，本文給出如下建議：

（1）對污染物質越來越復雜、越來越難以降解的現狀，挖掘、篩選、拓展新的功能性菌種，選育具有針對性、適應性的優良菌種，實現應用效果的穩定。

（2）低溫嚴寒、高溫、含放射性物質等極端環境下發生的污染，重視選育含有良好抗逆性 （如耐干燥、耐酸堿、耐鹽分、耐低溫、耐高溫）的菌種，加強菌種資源多功能性研究與高含量菌劑的開發。

（3） 我國微生物技術研究缺乏深度及市場混亂的情況，一方面要深入進行理論研究和指導，加強應用生態學方面的探索，加快研發成果的應用及推廣；另一方面要健全生產規范和使用規范，完善市場監管體制，加強行業自律。