環境污水處理中微生物的應用

陳蘇文，李志，蔣國龍(.浙江同澤環境科技有限公司，浙江 麗水 000；.麗水市環科環保咨詢有限公司，浙江 麗水 000；.浙江省工業環保設計研究院有限公司，浙江 杭州 0000)

0 引言

社會和經濟的發展會產生了大量的廢水和污水，例如：居民日常生活中產生的大量生活污水、各種工業和制造業日常生產產生的大量廢水、畜禽養殖業產生的大量養殖污水等等，如果這些污水得不到有效處理排入自然水體會造成自然水體富營養化進而導致水體缺氧引起水生動植物死亡最終形成黑臭水體，如果這些廢水和污水得不到有效治理必然會給生態環境安全和人民生命健康造成嚴重危害，也給水環境治理部門造成了巨大壓力，因此近年來國家和各級環保部門對污水處理工作高度重視[1]。

1 我國水污染治理現狀

長期以來水污染治理工作是我國環境污染治理工作的重中之重，以往我國在污水處理方面主要采用的是物理和化學處理方式，通過長期污水處理實踐發現物理和化學處理方式存在處理成本高，處理不夠徹底和二次污染的問題。隨著近年來科技水平的快速發展，新科技的不斷出現和應用在很大程度上改變了人們的工作和生活方式，其中微生物技術就是新科技的典型代表之一。微生物技術在污水處理方面有著諸多優點，在一些污水中通常含有大量的有機化合物和氮磷等物質為微生物技術的應用奠定了基礎，隨著對微生物技術在污水處理中的研究和應用不斷深入近年來受到國內外環境工作者的共同關注[2]。

2 微生物技術在污水處理中的作用機制

2.1 代謝作用

微生物具有生理代謝旺盛和生長繁殖速度快的特點，微生物在生理代謝和生長繁殖的過程中通常需要消耗大量的營養物質，一些污水中含有大量的有機物能夠為微生物生長繁殖提供賴以生存的能量來源，微生物技術便可以利用微生物這一特點對污水中的油脂等有機物進行降解從而實現對污水的處理并且處理過程中無二次污染物產生。

2.2 降解作用

微生物在生理代謝的過程中能夠將有機物質降解為無機物質，基于微生物的這一作用可以對污水中的有機物質進行降解使其轉化成為無機物質從而實現對污水的處理。同時，微生物降解后的無機物質可以作為資源參與到其它領域中實現物質的循環利用和動態平衡。需要注意的是，微生物技術的有效應用依賴于細菌和真菌等微生物的有效參與，因此，在實際應用中需要做好對微生物的選擇才能確保取得較好的污水處理效果。

2.3 去毒作用

污水中通常含有大量的無機磷類似污染物質導致污水具有一定的毒性，隨著無機磷類似污染物質的濃度升高污水毒性隨之加劇。無機磷類似污染物質的降解難度比較高，如果處理不達標排入自然水體中會造成水體富營養化對水體生態系統平衡造成破壞。利用微生物技術處理污水中無機磷類似污染物就是利用微生物的生理代謝作用將污水中的無機磷類似污染物進行吸收和凈化從而降低污水的毒性程度。

3 微生物技術應用于污水處理中的具體方式

3.1 微生物吸附技術

微生物吸附技術是利用微生物自身具有的或者微生物生理代謝產生的具有一定物理化學特性的物質與污水中的某些物質結合形成較為穩定的固態物質，然后利用某種人工技術手段將污水中的固態物質分離出來。微生物吸附技術是一種較為新穎的微生物污水處理方式，該技術方式具有成本較低的優點，目前在具有一定污染面積的重金屬污水處理方面應用比較廣泛[3]。經過實際應用發現，影響該技術方式處理效果的因素主要包括pH值、溫度和時間，實際應用發現當pH值和溫度發生變化時微生物的生理代謝活躍程度和污水中重金屬離子的物理化學狀態就會發生變化進而對微生物吸附作用造成影響。實踐還發現利用微生物吸附技術對污水中的重金屬離子進行吸附大概需要數個小時便可以得到比較明顯的效果，而且隨著吸附時間延長吸附的效果會越來越好，但是隨著吸附時間延長微生物的生理代謝活躍程度會逐漸降低，因此在實際應用時需要在平衡吸附時長和微生物生理代謝活躍程度的基礎上合理確定吸附時長。此外，污水成分通常較為復雜，重金屬污水中除了含有大量重金屬離子以外還含有大量無害的共存離子。在利用吸附法處理重金屬污水時需要注意對無害共存離子的保留，如果盲目應用不僅會造成不必要的浪費也會導致過度處理問題的出現。

3.2 微生物絮凝技術

微生物的生理代謝活動會產生一些多糖和糖蛋白等高分子有機物，這些高分子有機物具有良好的絮凝作用，而且部分微生物自身也具有與絮凝劑類似的化學結構，微生物絮凝技術就是利用微生物的絮凝作用來實現對污水的處理。目前微生物絮凝技術主要應用在農業污水處理和廢水脫色處理兩個方面，農業污水中的BOD含量通常較高，這也是農業污水處理工作最大的難點，應用傳統的物理化學方式處理農業污水處理效果往往不盡如人意，利用微生物絮凝技術能夠有效彌補傳統物理化學處理技術的缺陷取得良好的處理效果，實踐證明利用微生物絮凝技術對農業污水處理后TN和TOC分別下降了45%和75%，相比傳統處理技術處理效果得到顯著改善。在一些工業廢水中往往含有大量的可溶性色素，長期以來對這些工業廢水進行脫色處理是污水處理工作的難點，利用微生物絮凝技術能夠將此類工業污水中的可溶性色素進行絮凝形成絮凝沉淀物從而實現對工業廢水的脫色處理，實踐證實經過微生物絮凝劑處理后的工業污水的澄澈度得到顯著改善，而且微生物絮凝技術的安全性很高。

3.3 固定化微生物技術

固定化微生物技術是指將污水中較高活性的游離態微生物固定在限定的載體中使得污水局部范圍內的微生物濃度和活性顯著提高，利用高濃度和高活躍性微生物群對污水局部范圍內的有機污染物進行高效吸附最終實現對污水的凈化處理[4]。目前固定化微生物技術在實際應用中最常見的是固定化細菌技術和固定化酶技術兩種，常用的固定方式包括：自固定式、包埋式和交聯式等，固定化微生物技術的突出優勢在于處理設備小、處理成本降低、處理效率高、污泥量少和后續分離簡單，當前在污水處理中已經得到了較為廣泛的應用。固定化微生物技術還具有可設計性和指定性的優點，在應用固定化微生物技術時可以根據污中污染物的分布特點來設計固定化微生物處理區域。此外，微生物可以長時間保持較高的活性，在固定化微生物處理技術中可以重復數次使用，因此使得該處理技術的應用成本得以有效降低并且處理過程中安全環保無二次污染物產生。整體來看固定化微生物技術是一種適用面較廣的污水處理技術，但是在處理復雜污水時需要注意微生物和載體適應性的選擇以確保污水處理效果和微生物的有效再利用。

3.4 微生物轉換技術

微生物轉移技術利用的是微生物對重金屬離子和無機污染物的氧化還原作用、吸附作用和轉移作用來實現對污水中重金屬離子和無機污染物的凈化處理。有些污水中含有一定量的鐵、銅、鎘等重金屬離子和硫、磷等無機污染物，目前在實際應用微生物轉移技術時利用硫化微生物來實現多硫元素的轉移，利用蠟質芽孢桿菌來實現對磷元素的轉移，利用微生物的吸附作用來實現對鎘元素的處理，利用微生物的氧化還原作用將鐵、銅、等金屬離子氧化還原為鈍化態。

3.5 微生物分解技術

微生物具有生理代謝旺盛和生長繁殖快的特點，微生物在生理代謝和生長繁殖過程中需要消耗大量的營養物質，有些污水中含有大量的有機物物質能夠為微生物的生理代謝和生長繁殖提供所需要的營養物質，微生物分解技術就是利用微生物的這一生理特性來實現對富含有機物污水的處理，在當前實際應用中利用桿狀菌和球狀菌對富含氨氮和尿素的污水進行處理，利用熒光假單胞菌將污水中的蛋白質類物質分解為氨基酸[5]。

4 微生物技術的不足

微生物技術在污水處理中具有傳統物理化學處理技術無法比擬的優勢，與此同時也暴露出了些許問題：具體主要表現在以下五個方面，第一，凈化能力較弱，微生物制劑都是由人工從自然界中篩選和培育出來，有些微生物對污染物的凈化能力有限，在實際應用中處理能力較弱，無法有效凈化污水；第二，微生物制劑篩選和培育耗時較長，微生物新陳代謝和生長繁殖容易受到環境因素的干擾對篩選和培育造成影響導致微生物制劑的培育耗時較長；第三，抵御沖擊能力較弱，微生物用于污水處理需要與污水環境和水質相適應，如果微生物不適應污水環境和水質就會導致處理工作無法進行，此時就需要及時調整處理方案；第四，微生物制劑種類單一，目前污水微生物處理制劑種類較多，但是一種制劑中通常只有一到兩種微生物，而且基本都是常見微生物，在常規污水處理中處理效果顯著，在一些降解難度高的污水處理中效果不理想；第五，處理效率容易受到環境影響，微生物生理代謝和生長繁殖需要較為適宜的環境，當溫度較低或者pH指變化時微生物的生理代謝作用就會受到影響導致處理效率下降。

5 結語

微生物技術在環境污水處理中具有十分廣闊的應用前景。在我國經濟和城市化快速發展的背景下，污水治理工作形勢異常嚴峻，環境工作者應當對微生物技術展開更加廣泛深入的研究，不斷提升微生物技術的環境適應性、微生物制劑種類、抗沖擊能力和凈化效率，使得微生物技術更好地適應于我國污水處理需求。