微生物處理技術在環境工程中運用與實踐

周珊嬋 許曉路

摘要：近年來，隨著我國經濟社會的不斷發展，人們對于保護環境的意識越來越強，在環境工程建設中，微生物處理技術的應用也越來越多，因此對于微生物處理技術在環境工程中的應用研究也有著非常重要的意義。在環境工程建設上，微生物的處理與科學的應用發揮出最大的作用。微生物學科發展的越來越迅速，推動了微生物技術在環境保護中的應用，尤其是對于環境污染問題進行處理。微生物技術所需要投入的資金較少，并且處理效果良好。微生物科學的發展有力的推動了生物工程應用領域的擴展，特別是在環保領域，利用微生物治理環境污染不僅具有成本低，而且不會產生二次污染，因此得到了廣泛的研究。

本文對環境工程建設產生的因素進行了研究，把微生物工程處理技術與在環境建設工程中起到的作用進行了探究。本文研究的重點就是分析在環境工程中，微生物處理技術在污水處理、環境監測以及微生物技術等方面的應用。

關鍵詞：微生物處理技術;環境工程;運用實踐

1微生物技術的研究進展

固定化微生物技術涉及廢水處理的各個領域，目前主要包括處理難降解有機廢水（如印染廢水、含酚廢水、含油脂廢水、芳香族類化合物廢水等）、高氨氮廢水、含重金屬廢水、富營養化水體修復、微污染水深度處理等，同時，該技術還被廣泛地應用于養殖業、農業、醫藥業等行業中[[68]，在新世紀污水處理中具有巨大的潛力。該技術目前被廣泛的應用在環境工程中，對于環境的改善以及相關環境工程的建設具有著一定的影響作用。

目前國內外應用固定化微生物處理垃圾滲濾液的相關研究較少，大部分是僅限于實驗室研究階段，實際應用的研究報道較少，且所采用的固定化微生物技術具有載體填充率高、需定期投加高效復合微生物菌種、需設置多級固定化微生物反應器等不足。

Isaka K等將硝化細菌包埋在聚乙二醇（PEG）凝膠載體內，在低溫下（10°C）成功實現了滲濾液高效穩定的硝化作用，一年后反應器每天總氮去除量可達到3.7 kgN/m3，通過變性梯度凝膠電泳（DGGE）和熒光原位雜交（FISH）實驗顯示，占主導地位的氨氧化菌是一種亞硝化菌。

Saetang J等利用兩種固定化白腐真菌處理垃圾滲濾液，進水BOD和COD濃度分別為5600 mg/L和34560 mg/L，結果表明反應最適pH為4，反應最佳接觸時間為10d，兩種固定化微生物對滲濾液BOD和COD的去除率分別為：69%和66%，57%和52%脫色60%-78%。

肖美蘭等采用四級固定化微生物處理電絮凝后的垃圾滲濾液，固定化微生物載體占池容容積的60%，每天向反應池中投加一定量的細菌，結果表明：當進水CODcr為1980 mg/L、氨氮為820 mg/L時，出水COD}r為130 mg/L，氨氮為0.80 mg/L。固定化微生物系統的抗沖擊負荷的能力較強，進水水質的變化對微生物的影響較小。

葉正芳等[73]采用六級固定化微生物一曝氣生物濾池（Immobilized microorganism-Biological Aerated Filter， I-BAF）處理垃圾滲濾液，并對固定化微生物與游離微生物的性能進行比較，固定化微生物載體填充率為40%，水力停留時間（Hydraulic Retention Time，HRT）為72 h時，COD去除率達到98.3%氨氮去除率達到99.9%，進水有機負荷較高時，固定化微生物仍具有較好的硝化作用。同時固定化微生物表現出的性能優于游離微生物。

吳大鵬采用I-BAF對垃圾滲濾液UASB出水進行了處理，研究pH和溶解氧（Dissolved Oxygen DO）對I-BAF硝化性能的影響，載體填充率約為60%，每天向反應器中投加1g高效微生物，結果表明，在水力停留時間為2d，進水pH為7.58.5，溶解氧濃度為4 mg/L時，系統中的硝化細菌活性好，氨氮去除率達到95%以上，但IBAF對COD的去除率較低，基本維持在30%左右。

2環境污染的主要因素

環境工程建設主要包括了環境保護以及環境污染的處理等相關內容，按照環境保護的要求我們也需要制定出相應的規則，并且根據環境保護的基本要求來實現環境資源的可持續發展，從而更好的維護我們生存和發展的環境空間。

2.1自然環境逐漸的惡化

隨著我國經濟的快速發展，工業生產過程中產生的大量廢氣、廢水、廢棄物，以及人們日常生活中產生的大量生活垃圾、污水等都直接對生活環境造成了一定的污染，給環境工程建設的開展帶來了極大的困難與阻礙。在社會經濟快速發展的過程中，工業生產以及人們的日常生活都會產生大量的廢物、廢氣以及廢水的污染，這些污染對于自然環境的破壞也越來越嚴重，因此環境工程開展的過程中也會存在很大的困難。環境污染造成了危害，就會導致自然環境不斷的惡化，直接影響著環境保護工作者的工作，環境污染問題的嚴重影響了環境工程工作者的工作，他們也會覺得這是一項長期的艱巨任務，很容易影響到工作者的心態，使其逐漸的失去了環境工程建設的耐心，如果工作狀態不好就很容易失去工作的耐心，阻礙了環境工程建設的開展。

2.2人為因素帶來的影響

在日常生活中人們對環境保護的意識完全不夠重視，向環境排放廢棄物的數量超過了環境的自凈能力，導致環境質量下降，棄置到環境中的廢物多而復雜，有些廢棄物在環境中幾乎不能降解。那么在環境工程建設過程中就會帶來阻礙，在發展過程中，還要進行邊治理邊污染的狀態。環境工程是自然環境和人文環境的統一，如果人們對環境保護的認識不到位，那么在工程建設過程中會出現邊治理邊污染的狀態。

因此，人為因素給環境建設工程帶來了一定的影響，相關人員要對其進行宣傳工作，讓人們能夠意識到環境變化所帶來的危害與危機，在日常活動中對污染進行減少，要對人為因素進行有效的控制，樹立保護環境的意識，才能更加有利于環境工程的開展。

一定要做好宣傳工作，讓人們意識到環境變化帶來的危機，減少人們在日常活動中給環境帶來的污染，及時控制和保護周邊環境，這樣環境工程的開展工作才會更加順利。

2.3生產因素帶來的危害

在我國的經濟發展中，工業發展起著至關重要的作用，工業對于社會發展起到了非常重要的推動作用，在工業快速發展的同時也對環境造成了一定的污染與傷害，由于在工業實際生產過程中，會產生一些有毒物質，例如一些有害氣體，或者是有害液體，這些有毒物質如果處理的不及時不到位，并且在工業發展中未能對環境保護具有高度的重視，人們在進行工業生產時所產生的大量有害物質都直接排放到了自然環境中，這樣也造成了大氣污染、水污染以及土地污染等多種問題。這直接影響著土地環境、水環境等，在開展的過程中未能對其進行嚴格的監督與管理，保護環境的意識越來越低。

特別是我國正處在經濟高速發展的時期，對于工業的依賴程度也相對較高，在這樣的情況下進行環境保護和治理也會存在著很大的困難。

2.4環境工程自身的因素

對環境進行較好的建設，是人類發展過程中必須要達到的一個目標，也是人們可以長期發展的一個關鍵性問題。環境工程建設不僅會受到其他外界因素的影響，同時自身也存在著一定的問題，針對環境工程的實際建設來講，除了有自然環境因素、工業生產因素、人為因素之外，還有環境工程自身的因素。比如，在實際建設的過程當中，建設水平不能滿足實際需求、環境管理水平有待提高以及所用到的一系列環境治理技術比較落后等等，這些都會從一定程度上影響環境工程的發展，如果不及時進行改進，那么環境工程建設的質量也達不到相應的要求。

3在環境工程中采用微生物處理技術的運用

3.1對水質情況進行監測

在環境工程中采用微生物處理技術，對水資源進行檢測，相對于傳統的方法更加準確、高效。目前，我國的飲用水內存在的細菌比較普遍，例如大腸桿菌是最常見的一種微生物細菌，在我國的水質檢測評價中具有高度的重視，并且制定了明確的規定。對水質的檢測過程中，可以利用微生物處理技術對大腸桿菌存活率進行檢測，再與國家標準的數據進行對比，如果一旦檢測出水質中存在著一定的問題，就要對污染水質進行嚴格的處理與保護。因此，微生物處理技術在水質的檢測中具有重要的作用。

利用微生物處理技術對工業廢水和人類生活廢水造成的環境污染治理，這種技術的應用成本相對較低，而且容易操作，對水質的凈化也非常好。微生物處理水質的方法有：

3.1.1厭氧處理法

厭氧微生物可以在無氧環境下生存，那么將這些微生物置入廢水中，就能夠讓廢水中存在的有機物分解成CO2和CH4等物質。具體過程大概經過三個步驟：第一，水解發酵。這個環節主要是廢水中的有機物在厭氧微生物的作用下被分解成較為簡單的有機物，比如纖維物質在厭氧菌的作用下轉化成蛋白質以及糖類等，然后再進一步轉換成脂類以及氨基酸等物質，接著進行轉換就能夠轉變成脂肪酸和甘油等物質。接著添加一些產酸菌，就能夠將這些物質進一步轉換成乙酸、丁酸以及醇類物質。參與這些發酵活動的微生物包括了擬桿菌屬、真細菌以及雙歧桿菌等厭氧微生物。第二，轉化成乙酸或者氫氣環節。這主要是利用產氫產酸菌將第一階段中間衍生物如丙酸和丁酸和各種醇類等進行轉換，形成乙酸和氫氣，同時伴隨二氧化碳氣體產生。第三，轉化成甲烷。在這個階段主要是運用產甲烷菌將第二階段生成的乙酸、氫氣以及二氧化碳進行發酵反應轉化成甲烷。其具體的處理方法包括了厭氧接觸法、升流式厭氧污泥層反應器以及生物膜等方法。

3.1.2好氧處理法

這種方法就是將好氧微生物放置在擁有大量氧環境下，使之快速繁殖，然后通過好氧微生物對污水中的有機物進行氧化分解，從而轉化成二氧化碳以及水和硝酸鹽等物質，這樣就能夠實現對污水的凈化。目前這種方法比較簡單，而且靈活性較強，比如有活性污泥法以及生物轉盤法等。

3.2對于固體廢料的處理

在日常生活中會產生大量的固體生活垃圾，同時工業生產中也會產生一些固體垃圾，相關部門及人員未能對產生的固體垃圾進行及時處理，給環境帶來一定的影響，造成巨大的污染。同時，固體垃圾會不斷的產生大量的病菌，傳統的固體垃圾處理方法與技術，無法對固體廢料進行徹底的處理，會導致環境二次污染。對于固體垃圾的處理，可以在這些固體廢物中置入大量的嗜熱的微生物以及硝化細菌、纖維分解微生物等，然后再為這些微生物的快速生長提供一定的環境，并能夠促進微生物反饋回路的形成。比如對于部分中溫微生物，如果溫度升高或者不能夠適應該種微生物生長時，就能夠變成負反饋機制，此時會抑制微生物的生長，然后嗜熱微生物的在高熱環境下活性增強，于是又再次形成正反饋回路，也就是高溫微生物的數量快速增長會讓溫度出現升高，但是如果溫度上升到一定程度，同樣也會對嗜熱菌構成負面影響，于是嗜熱菌的數量增長就會變緩，最終讓這個溫度保持在一定范圍之內。根據最新對不同微生物的研究表明，白腐真菌能夠很好的分解含苯有毒污染物，所以注意這類真菌的培養則能夠很好的分解固體垃圾。

但是采用微生物處理，可以對固體垃圾進行及時的處理，在固體垃圾處理過程中可以放置一些濕熱型微生物對其進行分解，在高溫的環境，對于微生物處理技術來講，就很難進行繁殖與生長，但是一旦溫度過高，就會使微生物的溫度造成了一定的極限，會給微生物的生長帶來一定的限制。因此，相關部門及人員要利用微生物發酵技術把生活及工業所產生的固體垃圾轉化成肥料，從而降低了環境的污染。

3.3運用微生物對廢氣進行凈化

微生物也能夠對廢氣進行凈化，對此第一，要對廢氣進行液相轉換，然后通過液相環境置入微生物從而實現對廢氣進行降解，其中產生的代謝物則能夠進入到液相環境中，部分可以作為細胞代謝能源，另一部分比如二氧化碳被析出。比如通過微生物凈化二甲苯就可以在室溫環境下進行，其中廢氣含有二甲苯的濃度達到了每立方米為250mg～2500mg之間，氣流量則為每小時100L～400L，廢氣在空塔中的時間為28s～83s，該塔的阻力將為12.8Pa～40.9Pa之間，根據實驗結果得出，該生物膜填料塔在處理含有二甲苯的廢氣具有良好的效果，總有效去除率達到了90%以上。

3.4固定化微生物技術

對于環境污染中的一些特殊的污染來講，傳統的處理技術未能滿足特殊污染源的發展需求，利用固定化微生物技術，仍然遵循自然的處理方式，降解能力的固定化微生物，更好的把特殊污染源進行處理。固定化微生物技術在處理過程中，首先要對微生物進行科學合理的挑選;其次就是要把微生物固定在，在載體上，讓微生物的密度保持在活躍的狀態下，不會遭到破壞，讓微生物進行大量的繁殖，結束之后更加有助于固液分離，降低了處理的時間。

這種方法能夠解決普通微生物難以處理的廢氣以及廢水問題。利用微生物固定化技術，將活炭核、海藻酸鈣、N-假絲酵母進行混合，形成混合菌群，然后將其放置在不同含氧環境下對廢水的凈化處理進行研究，該廢水主要是由生產土霉素產生，經過實驗結果得出：通過固定微生物，溫度和 pH 值的使用條件更加寬廣，同時對有機物的降解能力也好于普通微生物。另外著名專家袁志文在自己的論述中分析了運用固定化微生物處理技術，發現生物脫臭塔在處理臭氣的時間通常不大于13s，去除低濃度（每立方米小于1219mg）的甲硫醇氣體效果極佳，能夠達到99%以上。而且脫臭塔能夠有效消解廢氣濃度和進氣量增加可能引起的負荷沖擊，因此適應能力也更強。

4結語

綜上所述，隨著我國經濟的快速發展，工業污染給環境污染帶來了極其的嚴重性，微生物處理技術的出現給環境污染問題提供了更多的方便，不僅可以對水質情況進行及時的檢測，還可以對廢水及固體廢料進行有效的降解，針對于環境污染的各種因素都作出了巨大的貢獻。

微生物處理技術在環境保護領域的應用越來越廣，而且隨著微生物技術的不斷發展，未來微生物對于促進環保事業的發展無疑會做出越來越大的貢獻，而且經濟效益日益突出。在未來的發展過程中，應該不斷完善理論知識，提高技術水平，以國內實際狀況為基礎，探討出最科學的微生物技術，根治環境污染問題，保障生態環境。

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作者簡介：

周珊嬋，2000年1月1日，女，漢族，籍貫：浙江臺州，學歷：本科，職稱：無，研究方向：環境工程，浙江樹人大學在讀。

許曉路，1966年4月18日，男，漢族，浙江東陽，學歷：碩士，職稱：教授，研究方向：污染生態學，工作單位：浙江樹人大學。