環(huán)境污水處理中微生物的應(yīng)用

陳蘇文，李志，蔣國(guó)龍(.浙江同澤環(huán)境科技有限公司，浙江 麗水 000；.麗水市環(huán)科環(huán)保咨詢有限公司，浙江 麗水 000；.浙江省工業(yè)環(huán)保設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 0000)

0 引言

社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生了大量的廢水和污水，例如：居民日常生活中產(chǎn)生的大量生活污水、各種工業(yè)和制造業(yè)日常生產(chǎn)產(chǎn)生的大量廢水、畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的大量養(yǎng)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(huì)造成自然水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)而導(dǎo)致水體缺氧引起水生動(dòng)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(huì)給生態(tài)環(huán)境安全和人民生命健康造成嚴(yán)重危害，也給水環(huán)境治理部門造成了巨大壓力，因此近年來(lái)國(guó)家和各級(jí)環(huán)保部門對(duì)污水處理工作高度重視[1]。

1 我國(guó)水污染治理現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)水污染治理工作是我國(guó)環(huán)境污染治理工作的重中之重，以往我國(guó)在污水處理方面主要采用的是物理和化學(xué)處理方式，通過(guò)長(zhǎng)期污水處理實(shí)踐發(fā)現(xiàn)物理和化學(xué)處理方式存在處理成本高，處理不夠徹底和二次污染的問(wèn)題。隨著近年來(lái)科技水平的快速發(fā)展，新科技的不斷出現(xiàn)和應(yīng)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(shù)就是新科技的典型代表之一。微生物技術(shù)在污水處理方面有著諸多優(yōu)點(diǎn)，在一些污水中通常含有大量的有機(jī)化合物和氮磷等物質(zhì)為微生物技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，隨著對(duì)微生物技術(shù)在污水處理中的研究和應(yīng)用不斷深入近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外環(huán)境工作者的共同關(guān)注[2]。

2 微生物技術(shù)在污水處理中的作用機(jī)制

2.1 代謝作用

微生物具有生理代謝旺盛和生長(zhǎng)繁殖速度快的特點(diǎn)，微生物在生理代謝和生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程中通常需要消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一些污水中含有大量的有機(jī)物能夠?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)繁殖提供賴以生存的能量來(lái)源，微生物技術(shù)便可以利用微生物這一特點(diǎn)對(duì)污水中的油脂等有機(jī)物進(jìn)行降解從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的處理并且處理過(guò)程中無(wú)二次污染物產(chǎn)生。

2.2 降解作用

微生物在生理代謝的過(guò)程中能夠?qū)⒂袡C(jī)物質(zhì)降解為無(wú)機(jī)物質(zhì)，基于微生物的這一作用可以對(duì)污水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解使其轉(zhuǎn)化成為無(wú)機(jī)物質(zhì)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的處理。同時(shí)，微生物降解后的無(wú)機(jī)物質(zhì)可以作為資源參與到其它領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用和動(dòng)態(tài)平衡。需要注意的是，微生物技術(shù)的有效應(yīng)用依賴于細(xì)菌和真菌等微生物的有效參與，因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要做好對(duì)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(wú)機(jī)磷類似污染物質(zhì)導(dǎo)致污水具有一定的毒性，隨著無(wú)機(jī)磷類似污染物質(zhì)的濃度升高污水毒性隨之加劇。無(wú)機(jī)磷類似污染物質(zhì)的降解難度比較高，如果處理不達(dá)標(biāo)排入自然水體中會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)平衡造成破壞。利用微生物技術(shù)處理污水中無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)磷類似污染物進(jìn)行吸收和凈化從而降低污水的毒性程度。

3 微生物技術(shù)應(yīng)用于污水處理中的具體方式

3.1 微生物吸附技術(shù)

微生物吸附技術(shù)是利用微生物自身具有的或者微生物生理代謝產(chǎn)生的具有一定物理化學(xué)特性的物質(zhì)與污水中的某些物質(zhì)結(jié)合形成較為穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)，然后利用某種人工技術(shù)手段將污水中的固態(tài)物質(zhì)分離出來(lái)。微生物吸附技術(shù)是一種較為新穎的微生物污水處理方式，該技術(shù)方式具有成本較低的優(yōu)點(diǎn)，目前在具有一定污染面積的重金屬污水處理方面應(yīng)用比較廣泛[3]。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，影響該技術(shù)方式處理效果的因素主要包括pH值、溫度和時(shí)間，實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值和溫度發(fā)生變化時(shí)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(xué)狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化進(jìn)而對(duì)微生物吸附作用造成影響。實(shí)踐還發(fā)現(xiàn)利用微生物吸附技術(shù)對(duì)污水中的重金屬離子進(jìn)行吸附大概需要數(shù)個(gè)小時(shí)便可以得到比較明顯的效果，而且隨著吸附時(shí)間延長(zhǎng)吸附的效果會(huì)越來(lái)越好，但是隨著吸附時(shí)間延長(zhǎng)微生物的生理代謝活躍程度會(huì)逐漸降低，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要在平衡吸附時(shí)長(zhǎng)和微生物生理代謝活躍程度的基礎(chǔ)上合理確定吸附時(shí)長(zhǎng)。此外，污水成分通常較為復(fù)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(wú)害的共存離子。在利用吸附法處理重金屬污水時(shí)需要注意對(duì)無(wú)害共存離子的保留，如果盲目應(yīng)用不僅會(huì)造成不必要的浪費(fèi)也會(huì)導(dǎo)致過(guò)度處理問(wèn)題的出現(xiàn)。

3.2 微生物絮凝技術(shù)

微生物的生理代謝活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一些多糖和糖蛋白等高分子有機(jī)物，這些高分子有機(jī)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(xué)結(jié)構(gòu)，微生物絮凝技術(shù)就是利用微生物的絮凝作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的處理。目前微生物絮凝技術(shù)主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)污水處理和廢水脫色處理兩個(gè)方面，農(nóng)業(yè)污水中的BOD含量通常較高，這也是農(nóng)業(yè)污水處理工作最大的難點(diǎn)，應(yīng)用傳統(tǒng)的物理化學(xué)方式處理農(nóng)業(yè)污水處理效果往往不盡如人意，利用微生物絮凝技術(shù)能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理化學(xué)處理技術(shù)的缺陷取得良好的處理效果，實(shí)踐證明利用微生物絮凝技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)污水處理后TN和TOC分別下降了45%和75%，相比傳統(tǒng)處理技術(shù)處理效果得到顯著改善。在一些工業(yè)廢水中往往含有大量的可溶性色素，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)這些工業(yè)廢水進(jìn)行脫色處理是污水處理工作的難點(diǎn)，利用微生物絮凝技術(shù)能夠?qū)⒋祟惞I(yè)污水中的可溶性色素進(jìn)行絮凝形成絮凝沉淀物從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水的脫色處理，實(shí)踐證實(shí)經(jīng)過(guò)微生物絮凝劑處理后的工業(yè)污水的澄澈度得到顯著改善，而且微生物絮凝技術(shù)的安全性很高。

3.3 固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)是指將污水中較高活性的游離態(tài)微生物固定在限定的載體中使得污水局部范圍內(nèi)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(duì)污水局部范圍內(nèi)的有機(jī)污染物進(jìn)行高效吸附最終實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化處理[4]。目前固定化微生物技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)的是固定化細(xì)菌技術(shù)和固定化酶技術(shù)兩種，常用的固定方式包括：自固定式、包埋式和交聯(lián)式等，固定化微生物技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)在于處理設(shè)備小、處理成本降低、處理效率高、污泥量少和后續(xù)分離簡(jiǎn)單，當(dāng)前在污水處理中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。固定化微生物技術(shù)還具有可設(shè)計(jì)性和指定性的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用固定化微生物技術(shù)時(shí)可以根據(jù)污中污染物的分布特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)固定化微生物處理區(qū)域。此外，微生物可以長(zhǎng)時(shí)間保持較高的活性，在固定化微生物處理技術(shù)中可以重復(fù)數(shù)次使用，因此使得該處理技術(shù)的應(yīng)用成本得以有效降低并且處理過(guò)程中安全環(huán)保無(wú)二次污染物產(chǎn)生。整體來(lái)看固定化微生物技術(shù)是一種適用面較廣的污水處理技術(shù)，但是在處理復(fù)雜污水時(shí)需要注意微生物和載體適應(yīng)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(zhuǎn)換技術(shù)

微生物轉(zhuǎn)移技術(shù)利用的是微生物對(duì)重金屬離子和無(wú)機(jī)污染物的氧化還原作用、吸附作用和轉(zhuǎn)移作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中重金屬離子和無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)污染物，目前在實(shí)際應(yīng)用微生物轉(zhuǎn)移技術(shù)時(shí)利用硫化微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)多硫元素的轉(zhuǎn)移，利用蠟質(zhì)芽孢桿菌來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)磷元素的轉(zhuǎn)移，利用微生物的吸附作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tài)。

3.5 微生物分解技術(shù)

微生物具有生理代謝旺盛和生長(zhǎng)繁殖快的特點(diǎn)，微生物在生理代謝和生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中需要消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有些污水中含有大量的有機(jī)物物質(zhì)能夠?yàn)槲⑸锏纳泶x和生長(zhǎng)繁殖提供所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，微生物分解技術(shù)就是利用微生物的這一生理特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)富含有機(jī)物污水的處理，在當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中利用桿狀菌和球狀菌對(duì)富含氨氮和尿素的污水進(jìn)行處理，利用熒光假單胞菌將污水中的蛋白質(zhì)類物質(zhì)分解為氨基酸[5]。

4 微生物技術(shù)的不足

微生物技術(shù)在污水處理中具有傳統(tǒng)物理化學(xué)處理技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，與此同時(shí)也暴露出了些許問(wèn)題：具體主要表現(xiàn)在以下五個(gè)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(lái)，有些微生物對(duì)污染物的凈化能力有限，在實(shí)際應(yīng)用中處理能力較弱，無(wú)法有效凈化污水；第二，微生物制劑篩選和培育耗時(shí)較長(zhǎng)，微生物新陳代謝和生長(zhǎng)繁殖容易受到環(huán)境因素的干擾對(duì)篩選和培育造成影響導(dǎo)致微生物制劑的培育耗時(shí)較長(zhǎng)；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(huán)境和水質(zhì)相適應(yīng)，如果微生物不適應(yīng)污水環(huán)境和水質(zhì)就會(huì)導(dǎo)致處理工作無(wú)法進(jìn)行，此時(shí)就需要及時(shí)調(diào)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(jiàn)微生物，在常規(guī)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(huán)境影響，微生物生理代謝和生長(zhǎng)繁殖需要較為適宜的環(huán)境，當(dāng)溫度較低或者pH指變化時(shí)微生物的生理代謝作用就會(huì)受到影響導(dǎo)致處理效率下降。

5 結(jié)語(yǔ)

微生物技術(shù)在環(huán)境污水處理中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城市化快速發(fā)展的背景下，污水治理工作形勢(shì)異常嚴(yán)峻，環(huán)境工作者應(yīng)當(dāng)對(duì)微生物技術(shù)展開(kāi)更加廣泛深入的研究，不斷提升微生物技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)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(shù)更好地適應(yīng)于我國(guó)污水處理需求。