微生物及其在印染废水处理中的应用

樊 宇，李 政

（天津工业大学，天津30016）

1 引言

我国是纺织品生产和出口大国，同时印染废水的排放量也是惊人的，据2003年统计，纺织行业的年废水排放总量为14.13亿t，其中印染废水约为11.3亿t。印染废水色度深、组成复杂，难降解的有机化合物含量高，每排放1t印染废水就会污染20t水体，不仅直接危害人类健康，还严重破坏水体、土壤及生态环境，造成难以想象的后果［1，2］。

由于印染废水是水体的重要污染物，近年来人们对印染废水处理与回用做了很多研究工作，有些已付诸实践应用，印染废水常用的处理技术有氧化法、吸附法、反渗透法、电解法、絮凝沉淀法、生化法、混凝－生化法等［3～6］。由于微生物广泛存在于自然界的各个角落，通过研究和训化，许多有益微生物为人类所利用，本文对微生物在印染废水处理中的应用进行了综述。

2 微生物的概念

微生物是个体微小、结构简单的一类低等生物，是肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。微生物在自然界是一个十分庞杂的生物类群。到目前为止，人们已经发现并认识的微生物种类大约有20万种。其中绝大多数为较容易观察和培养的真菌、藻类和原生动物等大型微生物［7］。

微生物繁殖速度惊人，易受外界环境条件的影响而发生变异，特定工业废水的生物法处理都是利用微生的优良变异株进行的，依靠微生物产生的适酶来完成的，这种变异性也使得它们适用于处理各类污染物。微生物可以说是无处不在，与其说我们生活在空气中，更确切地应该说我们生活在空气与微生物中。有些微生物对人类的生产生活有利，而有些则危害人类身体健康的致病菌、病毒等［8］。微生物的种类及形状繁多，图1为几种微生物的形状或结构。

3 微生物应用领域

微生物具有广阔的应用领域，包括：在食品加工领域，我们餐桌上的面包、酸奶、馒头、酱油、酱、酒类等，这些食品的制作都需要微生物的参与；在生态环境方面，自然界中的植物或动物没有生命后需要微生物的作用使其从世界上“消失”，维持自然界的生态平衡有微生物的贡献；在医药卫生领域，疫苗的研究与开发，致病微生物的研究与防治等；还有许多应用领域如海洋、水生、地质、农业、土壤、森林、生物修复、生物技术等等，都与微生物有着密切关系［9］。

图1 几种微生物的形状或结构

4 微生物在印染废水处理中的应用

由于微生物本身可以生物降解，不会产生二次污染的问题，尤其是其在印染废水处理后不需要进一步处理即可回用的特点，应用微生物处理印染废水成为人们研究与开发的热点，并有许多研究成果的报道［10～12］。

4.1 微生物处理印染废水的主要技术

4.1.1 好氧处理技术

好氧生物处理是一种在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解、稳定的处理方法。废水中存在的各种有机物主要以胶体状或溶解性为主，以此作为微生物的营养源，这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来达到无害化。

4.1.2 厌氧生物处理技术

有机物的厌氧分解含酸性发酵和碱性发酵两阶段。酸性发酵阶段，有机物在产酸细菌作用下分解成较简单的有机物；碱性发酵阶段因NH3对有机酸的中和作用，pH值逐渐上升，甲烷菌开始活动，并把第一阶段分解产物有机酸和醇类分解成CH4和CO2。

4.1.3 活性污泥法

活性污泥法是将待处理的废水引入系统中的曝气池，与池内原先的液体进行充分混合，使池内空间各点水质基本均匀，以最大限度地承受进水水质的变化，在这种完全混合状态下，微生物处于它的生长曲线对数生长期的后期，比较适合于印染废水的有机物浓度高的特征，处理效果比较理想。

4.1.4 好氧－厌氧处理技术

好氧处理前先进行厌氧处理，在兼性微生物的作用下使印染废水中大分子有机物分解成小分子，非溶解性有机物成溶解性物质，难生物降解物质转化为生物降解物质［13～15］。

4.2 印染废水处理用主要菌株

中科院的鲜海军［16］等从印染、毛纺等废水处理场的生物膜和活性污泥中分离出400株对5种染料具有脱色能力的细菌，其中45株对活性染料、阳离子染料、酸性媒介染料、直接染料等有较强的脱色能力，进而选出13株对染料脱色品种多、速度快的优良菌株，这13株脱色菌分属于6个属：转化单胞菌属（A lteromonas）（D32，D33，D4）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）（D8，D14）、假单胞菌属（Psuedomonas）（D11，D12，D16）、肠细菌属（Enterobaeter）（D17，D29）、棒状杆菌属（Corynobaeteri）（D19）和产碱杆菌属（Alcaligenes）（D27）。

杨清香等研究了酵母菌在废水处理中的应用［17，18］。酵母菌是一类单细胞真菌，具有生长代谢速度快、耐高盐、能产生多种酶类等优点，酵母菌废水处理技术已应用于多种高浓度有机废水的处理。杨清香等对酵母菌染料降解机制和产酶方面做了大量研究，获得了几株能产生锰依赖的过氧化物酶、能对多种活性染料脱色的酵母菌纯菌种、以酵母菌为主要优势菌群的高效脱色混合菌群。

范荣亮［19］等以本源微生物菌（印染废水污泥中分离得到的菌）为母菌接种于印染废水中，向改造后工艺复合生化池、接触氧化池中投加培养驯化后的复合微生物菌和生物铁填料，研究了生物量、水力停留时间、溶解氧、pH值、温度等因子对系统处理效果的影响，确定了在最佳处理条件，并使排水口最终出水达标。

5 现代生物技术在印染废水处理中主要研究方向

现代生物技术用于印染废水处理主要集中在以下几个方面［20～22］。

5.1 筛选分离高效菌技术

印染废水具有较强的特异性，单纯利用常规的微生物很难实现对印染废水中污染成分的降解和脱色处理。筛选具有特异性能的高效菌将是处理印染废水常用的现代生物技术之一。

5.2 基因工程技术

由于印染废水中有机物质结构非常稳定，单纯利用自然界中的微生物很难对其进行降解处理。所以，设计并构建具有高效专一的降解功能的基因工程菌，可以有效地对印染废水进行处理。

5.3 细胞工程技术

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。

5.4 生物发酵技术

该技术是最早涉及环境污染治理领域的工程技术。发酵工程主要是利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程。

5.5 酶工程技术

酶是生物催化剂，专一性强、效率高。单一的酶针对特定的污染物具有极高的净化效果。活性污泥中的原生动物对污水的净化作用与各自的酶活性有关。

此外，还有生物絮凝技术和固定化微生物技术。

6 结语

由于水资源的严重匮乏及环境问题的严峻现实，印染废水的处理与回用越来越显得重要。随着现代生物技术的发展，及其微生物处理技术的生态环保性，微生物在印染废水处理与回用方面有巨大潜力，印染废水的处理与回用将得到长足发展。

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