環境污水微生物處理方法應用研究

馬文峰

(中國石油大學勝利學院 化學工程學院，山東 東營 257061)

1 引言

環境問題是當今我國非常關注的問題之一，水環境的污染問題很難避免發生，水體的污染問題已經成為阻礙工業經濟發展和人們日常生活的重要問題之一。目前隨著經濟全球化的不斷深入，促進我國經濟發展的同時，也帶來了新的污染物質，包含增塑劑、洗滌劑、農藥等。使用物理方法清除水中一部分的污染物質，針對亞硝酸鹽、氨氮等化學污染物質很難使用物理辦法進行去除，化學方法經常會產生二次污染的問題[1]。微生物在污水處理中的作用是非常重要的，微生物自身的體積很小，具有超強的繁殖能力，自身的比表面積非常大，可以與外界完成能量交換，眾多優點非常適合處理污水中的氨氮、亞硝酸鹽等污染物質。污染物當中含有很多的有機物，含量也非常高，微生物的日常繁殖的營養來源都出自這里。

2 微生物處理污水的機理

微生物處理污水的原理如下。

圖1 微生物處理污水原理

在微生物處理的過程中，污水處理系統處于微生物生態系統之內，各種微生物群落之間相互作用，可以真正地實現物質的循環和重新生成[2]。污水中BOD5含量較高時，污水到污水處理裝置中，微生物在好氧環境中，營養物質、有毒物質可以成為微生物的生長的營養物質，不斷的促進微生物的生長，隨著時間不斷推移，微生物的生長同時也會呈現出生老病死的整個過程，整個系統每時每刻都處于不斷更新中[3]。水中的有機物和毒物被氧化、轉化、分解和吸附沉降，可以將污染物分解和沉降，經過處理后的BOD5的污水，可以向河道中排放。經過好氧微生物處理以后產生的廢渣為活性污泥，污泥中含有的BOD5的含量比處理前的污水含量更高，可以進行厭氧處理，產生有用的沼氣和有機肥料。

3 微生物凈化污水的原理

微生物用在污水的處理通常需要將污水中的有害有機物進行轉化、降解，最終實現污水的凈化，其凈化機理是如下。

(1)降解作用。好氧革蘭氏陰性球菌和桿菌可以有效去除石油烴、氯苯、有機磷農藥等重污染物質[4]。霉菌也可以將石油烴、撲草凈、敵百蟲等有害有機物進行有效去除。藻類可以將酚類化合物做到有效去除。

(2)共代謝。微生物代謝是可以分解有機物的基質，但是其缺點也非常的明顯，不能使用該基質當作組成元素和能源，這個需要重新研究。

(3)去毒作用。微生物在經過礦化、聚合、降解、轉化等反應，可以將污染物內的物質結構進行改變，實現去除毒性和降低毒性的目的。

微生物的作用雖然比較廣泛，但是也需要重點注意，微生物在凈化的過程中不能忽視的毒化作用，將會產生二次的污染。三氯乙烯在微生物的作用下轉成氯乙烯，該物質具有強致癌性。密切監視有機物分解中間產物和最終產物的毒性和含量等。

4 微生物處理污水的方法

微生物按照在降解產生產物的區別，可以將微生物的處理方法分成厭氧處理法、好氧處理法和氧化塘法。

4.1 好氧微生物法

好氧微生物需要氧氣特別充足，才能實現好氧微生物最大的效能，能將水中的有機物實現完全氧化，細胞物質可以合成，細胞物質也會實現自我分解和氧化，常見的好氧微生物處理辦法也可以細化為以下2個方法。

4.1.1 活性污泥法

活性污泥法又稱為日曝氣法。是運用好氧微生物中的活性污泥，在氧氣充足的情況下凈化污水的過程，這個方法應用廣泛，工藝也比較成熟，是目前運行比較廣的工藝。曝氣池需要大量充氣，將污水中的有機物和污泥進行充分混合，水中的有機物被吸附，然后被氧化，少部分流到沉淀池中。污泥在沉淀池中充分沉淀，最終流出清水。沉淀的污泥可以回流到曝氣池，少部分的剩余污泥被排除。曝氣池根據方法的差異性可以將其分為完全混合曝氣法、旋流式曝氣法、逐步曝氣法和純氧曝氣法等。活性污泥處理辦法不僅可以運用在生活污水的具體處理上，在煉油、石油化工、農藥、造紙、印染等工業廢水也可以使用活性污泥處理的辦法，處理效果也非常顯著，經過統計BOD的去除效率可以達到90%以上。活性污泥通常使用人工培育、馴化，在污水處理時可以實現重新接種。活性污泥是一個很小的絨絮狀物質，具體可以分為有機和無機膠體、菌膠團形成菌以及懸浮物等組成。常見的活性污泥包含細菌、原生動物、真菌、藻類等，主要的存在方式是細菌，其次是原生東西，他們的分類是纖毛類。細菌的種類有菌膠團、桿菌、絲狀菌等。活性污泥的最大不足是會產生大量的剩余污泥，剩余污泥是目前困擾活性污泥法推廣的重要制約因素之一，需要快速解決。

4.1.2 生物膜法

生物膜的主要組成部分是好氧微生物，其可以凈化污水。生物膜中生物以菌膠團為主，還有少量的藻類、浮游球衣等，這些微生物在污水處理時可以凈化污水穩定水質，生物膜中的生物包含鐘蟲、獨縮蟲等顧著型的纖毛蟲，還有尖毛蟲、斜管蟲、豆型蟲等游泳型的纖毛蟲，這些微生物可以明顯增強污水的處理能力和處理效率。微生物可以將濾池內的污泥進行有效去除，防止出現污泥多而堵塞的情況發生。處理裝置根據實際情況會有一些改變，有生物轉盤法、濾池法、生物接觸氧化池法、懸浮顆粒生物膜法、流化床生物膜法等，在石油加工、造紙、印染、食品加工、農藥等污水處理中有良好的處理效果。生物膜時污水和載體BOD5相互接觸后而產生的。生物膜經歷了出生、生長、成熟的過程，載體的表面生物膜的厚度為2mm，隨著污水處理過程的不斷推進，生物膜的厚度也不斷增加，老化后剝落，跟隨廢水流向沉淀池中，然后新生物膜開始新的生長，不斷更新。生物膜法產生的污泥量比活性污泥法少很多，可以廣泛推廣。

4.2 厭氧微生物處理法

這個方法在污水中的沉淀污泥效果很好，處理高濃度的有機廢水效果也比較明顯。在厭氧和兼性厭氧的環境中，常見的厭氧菌有擬桿細菌、棱菌屬、真細菌、雙歧桿菌、革蘭氏陰性細菌等，兼性厭氧菌包含鏈球菌、腸道菌等，這些細菌的作用下可以實現污泥中有機物的分解，產生二氧化碳和甲烷等氣體，這些氣體具有很高的經濟價值，沼氣可以在農村當作燃料，污泥經過處理后含有的致病菌量也大大減少，便于處理。

4.3 氧化塘法

氧化塘法又稱為生物塘法。氧化塘是運用較適合的人工池塘和自然池塘，使用不同的工作原理和凈化原理，比如好氧、厭氧、兼性厭氧等多種辦法 ，將污水中的污染物去除。氧化塘中水的凈化原理是：池塘內的藻類經過光合作用，提高池水中溶解氧的濃度，細菌可以分解污水中的有機物，經過反應變成CO2、NO3-等無機物，這些無機物容易被藻類吸收。污染物質沉積到水底之中，可以通過厭氧菌的化學反應分解成硫化氫、甲烷，然后被藻類所吸收，實現污水凈化的目的，通過處理可以實現微生物的細胞在污水中懸浮并生存。氧化塘的效率很低，同時需要非常大的空間，氧化有機物過程的氧氣供給量往往不足，需要有足夠的空間位置，經常因為空間不足而產生惡臭味。氧化塘是一個開放的空間，其處理的效果隨著季節的變化而變化，因此這個系統在溫度較高的地區使用效果較好。

5 微生物在污水處理中的優點

微生物治理污水處理效果好，是日后污水處理主要發展方向，應用前景較好，主要表現在如下幾個方面：①可以節約水源，降低能量消耗；②使用細菌原液進行處理時凈化槽內處理的污水可以減少曝氣的時間，明顯增強處理效果；③治理污染物的效果很好，有機氮、渾濁度、COD、金屬離子、BOD、SS等參數都可以降至國家污水處理的標準值，水質改善非常明顯；④處理污水中的重金屬效果也非常明顯，降低重金屬的毒害作用；⑤可以有效抑制病原菌，降低異味，對改善周邊的空氣質量具有明顯的效果；⑥可以清除糞便帶來的惡臭氣味，改善生態環境，最大程度地降低禽畜帶來的異味，減少蚊蠅等害蟲的滋生；⑦相對成本比較低，不會產生二次污染，一些微生物轉化機能的方法也比較專一；⑧含有很多種的代謝類型，代謝物質可以轉化為環境中含有的原有天然物質，微生物的繁殖能力強、生存能力也非常強，產生新的化合物，就會逐漸通過自身和誘導因素產生的新的酶系，同時具有新的代謝功能，從而轉化和降低新產生的化合物。

6 結論

使用微生物可以將環境治理和污水處理工作廣泛地推廣到國內的污水處理企業，但是微生物說到底是天然的微生物，有的處理效果也不理想，這樣會導致很多問題出現。使用輻射誘變和化學誘變方法可以選擇對污水有非常高處理能力的微生物，這也是微生物未來的發展方向和發展趨勢，我國以后的發展前景也非常廣。首先，是可以培養較新的特效物種，盡最大能力提高其應用效率，減少成本的使用量；其次，使用有關的技術不斷的優化有關組合，實現能耗較低、效率較高、很容易普及的特種微生物與特殊工藝的很好結合；三是，加強和不同學科、專業之間的交流與合作，可以將微生物學、毒理學和環境學的相關知識進行結合；四是，需要重點考慮從源頭消除污染源，考慮問題從本質出發，實現人和自然的和諧發展，最終實現廢物可以重新利用。