浅谈微生物在土壤修复和废水治理中的应用

薛云龙

摘 要：近年来，随着我国工业建设粗放式的发展，工业排放导致环境污染的情况也日益严重，环境污染的治理成为可持续发展的重点。随着科学技术发展，微生物修复技术在环境污染治理中被大量的运用。本文简述微生物有关土壤修复和废水治理中的一些应用。

关键词：微生物;土壤修复;应用;

一、微生物在土壤修复中的应用

1.微生物吸附法

此方法主要是以土壤中微生物吸附作用来降解那些重金属，土壤中的微生物，具有粘液层及细胞壁，可以对一些难分解的金属进行吸附作用，致使改变金属的形态，通过长时间的作用下，可以有效改善土壤团粒结构，在一定程度上达到土壤修复的效果。而应用土壤中的微生物进行吸附作用，其吸附过程慢长且复杂。我们可以对微生物吸附作用分为两个模块，这两个模块一个为微生物累积、一个为微生物吸着。而微生物吸着作用，它主要是在微生物细胞的表面发生各种物理反应，如：表面静电吸入、离子交换等等，都可以在一定程度上使生物体细胞壁表面产生羧基、氨基等化学基团结合。另一方面，微生物累积是微生物主动运输将游离的重金属离子运输至细胞内，提高细胞内的金属含量。微生物主动运输金属机制，主要以脂类过度氧化、渗透和离子泵等等。微生物吸着过程微生物累积过程要快的多。

2.微生物转化法

微生物转化法主要是通过微生物的氧化-还原作用、甲基化作用、脱烃作用以及重金属的溶解和有机络合配位等，改变金属离子的生物特性，促使重金属物质向无毒害形态或者低毒害形态转化。如假单胞菌（Pseudomonad sp.）通过六价铬离子转化为三价铬离子，可以使受到浸染的土壤毒性得到有效的降低;Frankenber等通过优化耕种、管理、添加添加剂等促使硒的原位生物产生甲基化，将其变成挥发态的硒而降低硒的毒性;相比来说，硫酸盐的作用也是相当大的，它可以还原细菌，并加速推动硫酸盐通过氧化还原反应，最终通过反应转为硫化物，促使土壤中的重金属离子快速沉淀，以达到修复土壤的目的。

3.微生物降解法

微生物降解法主要是微生物通过利用土壤之中的有机污染物为原料，将土壤中的有机污染物分解转化为CO2、H2O、醇或酸等无毒或者低毒的小分子化合物。微生物降解法修复技术常用的有生物通气法和投菌培养法。生物通气法，其主要针对污染地段，通过各种手段人为干预进行氧化的方法，我们可以在污染地段建设几个通风道，通过机械进行排气，或者抽真空，将空气中氧气排入污染土壤中，然后在把污染地段内的空气抽走。我们在进行生物通气法工作时，要通过增加空气中的氨气，加快降解土壤中的污染物质，提高染土壤中降解菌株的活力。投菌培养法，其主要原理就是直接往受污染土壤中投放降解菌，促使受浸染土壤中的细菌能够有一个快速生长的营养物质。加速生物降解菌将污染物彻底矿化为二氧化碳、水。

4.微生物——植物联合修复法

其主要原理为利用微生物、植物和土壤环境的复合体系互惠共生，提高相互之间对土壤污染物的利用效率。微生物能够利用污染土壤中的有机物，通过新陈代谢将其分解转化成H2O、CO2、无机盐等代谢产物，提高土壤肥力;并且在重金属土壤污染修复中，微生物代谢可改变土壤中重金属生物特性，降低其污染毒性。植物根系分泌的多糖、氨基酸、酸类物质等可以被微生物的代谢利用，促进其生长。微生物和植物联合作用增强土壤修复效率。菌根真菌-植物联合修复和根瘤菌-植物联合修复是目前研究较多的。

二、微生物在废水治理中的应用

1.活性污泥法

活性污泥主要是以微生物为主的混杂废水中的有机物质在一起构成了复杂生物群落。主要是细菌、酵母菌、丝状霉菌、单细胞藻类、轮虫线虫等。活性污泥法处理污水有两个阶段：第一个阶段，活性污泥其巨大的比表面积和多糖类黏性物质将污水中的有机污染物有效的附和在菌胶团的表面。利用细菌胞外酶作用下，促进那些大分子能够尽快的分解，通过分解，慢慢的转换为小分子有机物;在下一阶段，通过充足的氧气作用下，一些微生物把有机物全部吸入，并有效的通过氧化进行分解，形成CO2和H2O。实质与自然界的水体净化过程相似，微生物吸收分解水中的有机物使水体净化，只是经过人工改造加速增强了微生物的净化能力。

2.厌氧生物技术

厌氧生物技术的主要原理，是指在无氧、缺氧或硝态氮参与下，厌氧微生物将工业废水中的有机物转化为无机物，以及少量细胞物质的技术总称。厌氧生物技术处理工业废水的工艺复杂，处理过程中涉及到产乙酸菌、水解酸化菌和产甲烷菌等三大菌群的共同参与。具体包括：1）水解酸化阶段：通过微生物胞外酶作用下，不溶性大分子分解为可溶性小分子，分解为乙酸、丙酸和丁酸等挥发性有机酸、醇类、醛类等;2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸细菌作用下水解酸化产物转换成氢气、乙酸、二氧化碳等。

3.生物膜法

生物膜法是由高度密集的复杂微生物群落附着的滤料或载体上，并在其上形成膜状污泥--生物膜。污水通过载体表面时就会与生物膜进行接触，微生物将溶解性的有机物直接吸收利用;不容性有机物被吸附，通过包外酶水解成小分子有机物，再被微生物吸收利用。常见的生物膜污水处理技术有生物滤池、生物转盘等。

生物滤池工艺技术指的是用滤料、池壁、池底通风系统组成的排水系统将污水中的污染物进行降解的一项工艺。污水流经微生物膜间隙，有机物质被吸收使得污水净化。生物滤池布置紧凑、占地小、耐冲击负荷能力强、任何季节都可使用，在许多中小型城镇污水处理工程中得到应用。生物转盘由水槽和转动横轴、驱动装置和浸没于污水中的旋转盘片组成。通过促使微生物膜与污水和空气中的氧反复接触槽，从而净化污水。生物转盘抗冲击负荷能力强，结构紧凑，运行稳定，不产生环境污染，其主要应用范围是在小城镇中的生活污水处理方面，可以促进废水处理后，有效的二次利用。可以促进一部分固定在填料上形成生物膜，一部分悬浮于水池中，通过人工曝气充氧，污水与生物膜和悬浮微生物反复接触，促进污水得到有效净化。生物接触氧化法对污水降解效率比较高、适用范围广、适应性强、挂模快、启动迅速，大量运用于中小型生活污水处理和中水回用处理工艺中。生物流化床是以砂（或无烟煤、活性炭等）作填料并作为生物膜载体，生物膜、废水、空气呈流动状态，利用填料沸腾状态加大生物膜同废水的接触面积和充分供氧，强化废水处理效率。生物流化床污水处理中耐负荷、传质性能好、生化反应迅速、工艺效率高，在城市污水处理和工业废水处理中都有很好的应用。

结束语：

总之，微生物法因技术条件限制或者成本原因等仍未得到大面积应用。随着未来各种技术的突破，它們会被逐渐应用于实际的土壤及河道污染修复中。

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