微生物處理技術(shù)在環(huán)境工程中的運(yùn)用

李 礫

（蘇州市宏宇環(huán)境科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

環(huán)境工程作為二十一世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的高科技之一，也是改善惡劣生態(tài)環(huán)境的必備手段。在環(huán)境工程中，應(yīng)用微生物處理技術(shù)可以提高環(huán)保工作的管理效率，提高環(huán)境保護(hù)效益。而且，合理利用微生物技術(shù)可以使環(huán)境工程質(zhì)量更加環(huán)保，同時(shí)，在實(shí)踐中對(duì)于優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)也具有重要意義。

1 環(huán)保工程與微生物技術(shù)概述

環(huán)境工程作為一門復(fù)雜的學(xué)科，主要包括環(huán)境污染防治方法。在實(shí)際防治過程中，其主要內(nèi)容包括對(duì)廢氣、廢水和廢物的研究。隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)大了環(huán)境的研究范圍，形成了對(duì)大氣、水、固體廢物和生態(tài)系統(tǒng)等的綜合治理。在實(shí)際應(yīng)用中，要綜合使用物理、化學(xué)、生物處理方法進(jìn)行環(huán)境污染治理，主要體現(xiàn)在資源消耗、化學(xué)污染、沙漠化、臭氧層破壞等。環(huán)境工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及廢物回收、工藝改革、無害的閉環(huán)生產(chǎn)，也包括管理環(huán)境發(fā)展，是環(huán)境友好的重要體現(xiàn)。而人是環(huán)境的主體，生物或非生物體是環(huán)境發(fā)展的要素。同時(shí)，環(huán)境又是人類生存的環(huán)境，也是生物體或非生物體在資源保護(hù)中的支撐因素。

微生物轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是某種微生物將一種物質(zhì)（底物）轉(zhuǎn)化成為另一種物質(zhì)（產(chǎn)物）的過程，這一過程是由某種微生物產(chǎn)生的一種或幾種特殊的胞外或胞內(nèi)酶，作為生物催化劑進(jìn)行的一種或幾種化學(xué)反應(yīng)，簡(jiǎn)而言之，即為一種利用微生物酶或微生物本身的合成技術(shù)。微生物技術(shù)在環(huán)保中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：污水的生物凈化、對(duì)固體污染物的降解和對(duì)化學(xué)污染的分解。

2 微生物處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

微生物技術(shù)上是一種有別于其他生物技術(shù)的先進(jìn)技術(shù)，既具有生物技術(shù)的特性和優(yōu)勢(shì)，還不同于物理化學(xué)技術(shù)。微生物技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在，對(duì)于污染物的分解顯著，且對(duì)污染物有很強(qiáng)的吸附能力。在環(huán)境工程中，該技術(shù)在凈化水體時(shí)可取得顯著的效果，還可以對(duì)污水進(jìn)行全面的處理。微生物處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，與以往常規(guī)的物理化學(xué)技術(shù)相比，成本較低，不需要投入太多資金，其投入成本僅為物理化學(xué)技術(shù)的30%～50%。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可以節(jié)省很多的資金和資源，有效提高了環(huán)境工程的經(jīng)濟(jì)效率。在實(shí)際處理過程中，因不同的微生物會(huì)有不同的代謝，所以能分解各種污染物。由微生物的繁殖能力很強(qiáng)，繁殖周期短，能適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，可為不同的物質(zhì)創(chuàng)造出酶來滿足污染降解。因此，微生物處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于環(huán)保效果好，無二次污染。

3 微生物處理技術(shù)的原理

在應(yīng)用微生物處理技術(shù)的過程中，生物除臭是模擬有機(jī)生物的降解過程，是以填料為載體，附著培養(yǎng)微生物，使臭氣通過使用的填料，來分解氣味的成分，達(dá)到去除氣味的目的。生物除臭是通過將處理后氣味的微生物固定在過濾層，使待處理的芳香氣體到達(dá)填料表面。而揮發(fā)性有機(jī)污染物被填料吸收，微生物被代謝分解，分解成無機(jī)物質(zhì)和細(xì)胞成分，從而釋放出二氧化碳?？偟膩碚f，微生物處理技術(shù)是生物膜理論在傳統(tǒng)吸收雙膜理論上提出的。

在微生物處理技術(shù)的應(yīng)用中，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)地調(diào)研和分析污染源。根據(jù)凈化的運(yùn)行原理考慮，可采用密封結(jié)構(gòu)處理，再考慮生物氧化系統(tǒng)對(duì)氣體進(jìn)行凈化。由于氧化系統(tǒng)一次性投資較大，所以在實(shí)際應(yīng)用中要適當(dāng)選擇。但經(jīng)過長(zhǎng)期分析，其經(jīng)濟(jì)效益很明顯，社會(huì)效益也較好。且在異味處理中，要考慮到對(duì)操作者身體的影響，一定要在環(huán)境中放置除臭劑以去除周圍異味，同時(shí)，要檢查設(shè)備防止泄漏。

新型的生物氧化方法，是相對(duì)成熟的生物氧化的改進(jìn)技術(shù)。其設(shè)備比較先進(jìn)，是比較綜合的處理方法，也是一種比較經(jīng)濟(jì)的處理方法，且在處理中基本上沒有二次污染。在處理過程中，由細(xì)菌氧化消除異味，氣味會(huì)被細(xì)菌成功被吸收，還可以根據(jù)處理情況來控制細(xì)菌的數(shù)量，實(shí)用性比較好。而處理后的環(huán)境和生態(tài)均可達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，但整個(gè)材料必須要耐腐蝕，要根據(jù)處理量選擇管道；管道的直徑應(yīng)盡可能小，便于氣量集中清洗。而且，由于管徑小，寒冷天氣無需蓄熱，節(jié)省了成本和清洗的投入。在實(shí)際應(yīng)用中，由于微生物工藝的去除效率高，處理徹底，非常適用于對(duì)處理要求較高的項(xiàng)目。

需要注意的是，合適的濕度是微生物生長(zhǎng)的必要條件，如果過低，會(huì)導(dǎo)致失水失活；如果濕度過高，會(huì)增加阻力，使微生物轉(zhuǎn)化為含氧，會(huì)減慢降解速度。因此，要采用先進(jìn)的設(shè)備，自動(dòng)控制過濾濕度，為微生物提供適宜的環(huán)境。

4 環(huán)境污染的主要因素

環(huán)境污染會(huì)影響自然界內(nèi)生物的生存和安全，破壞自然平衡，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的功能產(chǎn)生影響。其中，人為因素是造成環(huán)境污染的主要原因之一。由于人們?cè)谌粘Ｉ钪腥狈Νh(huán)保意識(shí)，隨意堆放、丟棄垃圾，隨意處置，這在一定程度上造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。而工業(yè)生產(chǎn)也是環(huán)境污染的主要因素之一。在社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中，為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，會(huì)加大工業(yè)生產(chǎn)的速度，而隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，卻使環(huán)境污染問題逐漸加劇。因此，認(rèn)知保護(hù)環(huán)境的重要性，對(duì)于環(huán)保工程的發(fā)展具有重要意義。

5 微生物技術(shù)在環(huán)境工程中的具體運(yùn)用

5.1 用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)

水資源與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，也是社會(huì)發(fā)展的資源之一。水質(zhì)安全問題會(huì)影響人類健康，也會(huì)影響社會(huì)進(jìn)步。水污染的原因是工業(yè)排放的廢水對(duì)河流系統(tǒng)和地下水資源造成了一定污染，而應(yīng)用微生物技術(shù)在進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)過程中起到了重要作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平日益提高，也使廢水中的污染物質(zhì)日益復(fù)雜化。在眾多的廢水中，重金屬廢水會(huì)對(duì)人們身體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。在應(yīng)用微生物技術(shù)監(jiān)測(cè)水質(zhì)時(shí)，要考慮水質(zhì)的pH值，且在測(cè)量水質(zhì)的pH值后，要選擇相應(yīng)的凈化方法來對(duì)水體進(jìn)行處理。對(duì)于目前的水污染，大腸桿菌是最常見的細(xì)菌，這類細(xì)菌會(huì)污染飲用水的水質(zhì)，而微生物處理技術(shù)是通過發(fā)酵，使大腸桿菌形成酸性氣體，以此來檢測(cè)水內(nèi)大腸桿菌的存在比率，再通過與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，來具體分析水質(zhì)的安全情況。與其他檢測(cè)方法相比，微生物技術(shù)檢測(cè)效果更好，其檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確性。

5.2 防治水污染

水污染是環(huán)境污染中最嚴(yán)重的情況，而河流系統(tǒng)和地下水又是水資源的主要來源，所以，防治水污染勢(shì)在必行。當(dāng)前，排放的污水、廢氣會(huì)在一定程度上嚴(yán)重污染水體，危害人體健康，其中，水體中的氮、磷超標(biāo)會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境安全，還會(huì)對(duì)水產(chǎn)品造成影響。從這方面來說，應(yīng)用微生物技術(shù)主要是去除氮、磷元素。在應(yīng)用微生物處理技術(shù)處理水污染時(shí)，可通過低溫降解吸收氮磷，以此來達(dá)到凈化廢水的目的。而工業(yè)生產(chǎn)廢水中也會(huì)含有碳?xì)浠衔?，同樣?huì)影響水質(zhì)和安全。在應(yīng)用微生物技術(shù)凈化污染時(shí)，可將耐冷酚類與萘胺降解菌結(jié)合，以此處理水中的碳?xì)浠衔?，再使用A/O廢水處理，可有效減少水中的碳?xì)浠?物[1]。

5.3 處理固體垃圾

由于固體垃圾會(huì)在環(huán)境中長(zhǎng)期存在，從而產(chǎn)生大量細(xì)菌，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。且固體垃圾的成分較復(fù)雜，很難從污染物中完全去除，同時(shí)，也會(huì)在一定程度上加劇污染。而應(yīng)用環(huán)境工程中的其他處理技術(shù)，難以達(dá)到理想的效果，還會(huì)造成二次污染。因此，利用微生物技術(shù)處理固體垃圾，其中的濕微生物實(shí)現(xiàn)了固體廢物的分解，同時(shí)，可將分解的物質(zhì)作為生產(chǎn)原料。在實(shí)際應(yīng)用中，微生物處理可更好地保證固體垃圾的凈化效果，在高溫環(huán)境下，固體垃圾上的細(xì)菌被完全消滅，但在使用前，要注意微生物技術(shù)的應(yīng)用條件，這樣才能更好地保證微生物技術(shù)的應(yīng)用效果[2]。

5.4 固化微生物

固化微生物是微生物技術(shù)的重要部分。在實(shí)踐中，要遵循自然清潔的原則，以固化微生物來清潔污染源。固化微生物可用于固體廢物的處理，與一般微生物技術(shù)相比，固化微生物具有更明顯的效果。需要注意的是，在應(yīng)用固化微生物技術(shù)處理之前，要先了解固體廢物的成分，再根據(jù)固體廢物的成分選擇相應(yīng)的固化微生物。固化微生物是指使微生物保持活躍狀態(tài)，通過提高微生物的繁殖率來增加數(shù)量，以此達(dá)到凈化的最佳效果。在固體廢物進(jìn)行處理后，要檢查污染的影響，并詳細(xì)記錄微生物的數(shù)量和處理效果，以為固化微生物提供參考。在實(shí)際應(yīng)用中，要不斷提高微生物的處理技術(shù)，力爭(zhēng)使該技術(shù)發(fā)揮出重要作用。因此，在未來的發(fā)展中要持續(xù)研發(fā)和更新技術(shù)，以更好地滿足環(huán)境保護(hù)的需求[3]。

5.5 厭氧消化

厭氧發(fā)酵是將微生物置于厭氧條件下，將有機(jī)物分解，并轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。在轉(zhuǎn)化過程中，來自分解有機(jī)碳的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為甲烷，由此轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。厭氧消化分為液化、酸化、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷，其每個(gè)階段都有獨(dú)特的微生物群。其中，在液化階段，會(huì)分解纖維素的細(xì)菌、分解細(xì)菌和水解蛋白質(zhì)，在胞外酶的作用下，不溶性聚合物會(huì)轉(zhuǎn)化為可溶性單體，而發(fā)酵液化包括在產(chǎn)酸會(huì)產(chǎn)生大量的發(fā)酵細(xì)菌；進(jìn)而產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫菌會(huì)發(fā)揮作用，確保其過程順利進(jìn)行。由于細(xì)菌是非產(chǎn)甲烷細(xì)菌，其在產(chǎn)甲烷階段起著重要作用。因此，該技術(shù)可有效處理垃圾，從而有效改善環(huán)境污染問題。

厭氧消化是細(xì)菌細(xì)胞與基質(zhì)接觸反應(yīng)，其混合反應(yīng)非常重要，是通過混合方法實(shí)現(xiàn)去除污染物的目標(biāo)。在實(shí)際處理過程，是將富含消化菌的污泥與消化污泥混合，使其加快反應(yīng)速度，并保持溫度和pH值的恒定，防止溫度和pH值變化影響消到化細(xì)菌。在實(shí)際應(yīng)用中，沼氣池和厭氧+濕地處理是可以得到充分應(yīng)用的。沼氣池則是通過降解糞便產(chǎn)生沼氣，這樣既可以為居民提供可使用的能源，又減少了環(huán)境污染。而污水處理沼氣池則快速處理污水，以保證污水的處理質(zhì)量，經(jīng)處理合格后的水，在排放符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求后可用于農(nóng)田灌溉，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用和無害化處理。在采用厭氧處理作為污水預(yù)處理時(shí)，可與處理廠相結(jié)合，提高其處理效果。此外，厭氧濕地對(duì)于處理生活污水效果良好，可有效去除廢水中的氮、磷、氨氮，使污水達(dá)到排放要求。在采用好氧+厭氧+濕地工藝時(shí)，可構(gòu)建廢水聯(lián)合處理工藝，以此達(dá)到提高脫氮、脫磷效率，穩(wěn)定廢水水質(zhì)的效果。而采用厭氧發(fā)酵可以提高生活污水的處理效果[4]。

5.6 處理惡臭氣體

在污水處理中，臭氣是來自污水站的污泥，因其含有重金屬與難處理的有機(jī)物，所以，會(huì)含有大量的病毒、細(xì)菌、藻類和其他微生物。由于泥漿含水量高，易腐爛，所以會(huì)散發(fā)出難聞的氣味，這些臭氣對(duì)人體有害，會(huì)損害人體的呼吸系統(tǒng)、內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)，甚至?xí)＜吧Ｔ趯?shí)際處理時(shí)，在對(duì)氣味進(jìn)行分析之前，要先進(jìn)行采樣。為了保證分析的準(zhǔn)確性，保證采樣效率，可借助專門的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，并將氣味濃度稀釋到明顯的比例，以顯示氣味的強(qiáng)度，并根據(jù)與氣味強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的模式，將氣味強(qiáng)度分級(jí)，最后用儀器分析氣體樣品的成分和濃度，然后進(jìn)行相應(yīng)處理[5]。

6 結(jié)語

綜上所述，微生物技術(shù)是一種具有凈化效果較好和更清潔的方法。其作為環(huán)境污染的治理技術(shù)，在環(huán)境工程發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，環(huán)境污染也越來越突出。在此背景下，要結(jié)合實(shí)際情況，合理將微生物應(yīng)用在環(huán)境工程中，以此有效清潔工業(yè)廢物，并實(shí)時(shí)了解水質(zhì)、污染和大氣情況，這對(duì)于改善環(huán)境有很大幫助。當(dāng)前，我國(guó)微生物技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用時(shí)間較短，雖然說取得了階段性進(jìn)展，但在理論上仍有提升空間，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還需要進(jìn)一步提高。因此，要實(shí)時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合環(huán)境的管理情況加大研究力度，并合理應(yīng)用與情況相適應(yīng)的微生物計(jì)劃，以此為自然環(huán)境綠色無污染地發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。