环境污水处理中微生物的应用

陈苏文，李志，蒋国龙(.浙江同泽环境科技有限公司，浙江 丽水 000；.丽水市环科环保咨询有限公司，浙江 丽水 000；.浙江省工业环保设计研究院有限公司，浙江 杭州 0000)

0 引言

社会和经济的发展会产生了大量的废水和污水，例如：居民日常生活中产生的大量生活污水、各种工业和制造业日常生产产生的大量废水、畜禽养殖业产生的大量养殖污水等等，如果这些污水得不到有效处理排入自然水体会造成自然水体富营养化进而导致水体缺氧引起水生动植物死亡最终形成黑臭水体，如果这些废水和污水得不到有效治理必然会给生态环境安全和人民生命健康造成严重危害，也给水环境治理部门造成了巨大压力，因此近年来国家和各级环保部门对污水处理工作高度重视[1]。

1 我国水污染治理现状

长期以来水污染治理工作是我国环境污染治理工作的重中之重，以往我国在污水处理方面主要采用的是物理和化学处理方式，通过长期污水处理实践发现物理和化学处理方式存在处理成本高，处理不够彻底和二次污染的问题。随着近年来科技水平的快速发展，新科技的不断出现和应用在很大程度上改变了人们的工作和生活方式，其中微生物技术就是新科技的典型代表之一。微生物技术在污水处理方面有着诸多优点，在一些污水中通常含有大量的有机化合物和氮磷等物质为微生物技术的应用奠定了基础，随着对微生物技术在污水处理中的研究和应用不断深入近年来受到国内外环境工作者的共同关注[2]。

2 微生物技术在污水处理中的作用机制

2.1 代谢作用

微生物具有生理代谢旺盛和生长繁殖速度快的特点，微生物在生理代谢和生长繁殖的过程中通常需要消耗大量的营养物质，一些污水中含有大量的有机物能够为微生物生长繁殖提供赖以生存的能量来源，微生物技术便可以利用微生物这一特点对污水中的油脂等有机物进行降解从而实现对污水的处理并且处理过程中无二次污染物产生。

2.2 降解作用

微生物在生理代谢的过程中能够将有机物质降解为无机物质，基于微生物的这一作用可以对污水中的有机物质进行降解使其转化成为无机物质从而实现对污水的处理。同时，微生物降解后的无机物质可以作为资源参与到其它领域中实现物质的循环利用和动态平衡。需要注意的是，微生物技术的有效应用依赖于细菌和真菌等微生物的有效参与，因此，在实际应用中需要做好对微生物的选择才能确保取得较好的污水处理效果。

2.3 去毒作用

污水中通常含有大量的无机磷类似污染物质导致污水具有一定的毒性，随着无机磷类似污染物质的浓度升高污水毒性随之加剧。无机磷类似污染物质的降解难度比较高，如果处理不达标排入自然水体中会造成水体富营养化对水体生态系统平衡造成破坏。利用微生物技术处理污水中无机磷类似污染物就是利用微生物的生理代谢作用将污水中的无机磷类似污染物进行吸收和净化从而降低污水的毒性程度。

3 微生物技术应用于污水处理中的具体方式

3.1 微生物吸附技术

微生物吸附技术是利用微生物自身具有的或者微生物生理代谢产生的具有一定物理化学特性的物质与污水中的某些物质结合形成较为稳定的固态物质，然后利用某种人工技术手段将污水中的固态物质分离出来。微生物吸附技术是一种较为新颖的微生物污水处理方式，该技术方式具有成本较低的优点，目前在具有一定污染面积的重金属污水处理方面应用比较广泛[3]。经过实际应用发现，影响该技术方式处理效果的因素主要包括pH值、温度和时间，实际应用发现当pH值和温度发生变化时微生物的生理代谢活跃程度和污水中重金属离子的物理化学状态就会发生变化进而对微生物吸附作用造成影响。实践还发现利用微生物吸附技术对污水中的重金属离子进行吸附大概需要数个小时便可以得到比较明显的效果，而且随着吸附时间延长吸附的效果会越来越好，但是随着吸附时间延长微生物的生理代谢活跃程度会逐渐降低，因此在实际应用时需要在平衡吸附时长和微生物生理代谢活跃程度的基础上合理确定吸附时长。此外，污水成分通常较为复杂，重金属污水中除了含有大量重金属离子以外还含有大量无害的共存离子。在利用吸附法处理重金属污水时需要注意对无害共存离子的保留，如果盲目应用不仅会造成不必要的浪费也会导致过度处理问题的出现。

3.2 微生物絮凝技术

微生物的生理代谢活动会产生一些多糖和糖蛋白等高分子有机物，这些高分子有机物具有良好的絮凝作用，而且部分微生物自身也具有与絮凝剂类似的化学结构，微生物絮凝技术就是利用微生物的絮凝作用来实现对污水的处理。目前微生物絮凝技术主要应用在农业污水处理和废水脱色处理两个方面，农业污水中的BOD含量通常较高，这也是农业污水处理工作最大的难点，应用传统的物理化学方式处理农业污水处理效果往往不尽如人意，利用微生物絮凝技术能够有效弥补传统物理化学处理技术的缺陷取得良好的处理效果，实践证明利用微生物絮凝技术对农业污水处理后TN和TOC分别下降了45%和75%，相比传统处理技术处理效果得到显著改善。在一些工业废水中往往含有大量的可溶性色素，长期以来对这些工业废水进行脱色处理是污水处理工作的难点，利用微生物絮凝技术能够将此类工业污水中的可溶性色素进行絮凝形成絮凝沉淀物从而实现对工业废水的脱色处理，实践证实经过微生物絮凝剂处理后的工业污水的澄澈度得到显著改善，而且微生物絮凝技术的安全性很高。

3.3 固定化微生物技术

固定化微生物技术是指将污水中较高活性的游离态微生物固定在限定的载体中使得污水局部范围内的微生物浓度和活性显著提高，利用高浓度和高活跃性微生物群对污水局部范围内的有机污染物进行高效吸附最终实现对污水的净化处理[4]。目前固定化微生物技术在实际应用中最常见的是固定化细菌技术和固定化酶技术两种，常用的固定方式包括：自固定式、包埋式和交联式等，固定化微生物技术的突出优势在于处理设备小、处理成本降低、处理效率高、污泥量少和后续分离简单，当前在污水处理中已经得到了较为广泛的应用。固定化微生物技术还具有可设计性和指定性的优点，在应用固定化微生物技术时可以根据污中污染物的分布特点来设计固定化微生物处理区域。此外，微生物可以长时间保持较高的活性，在固定化微生物处理技术中可以重复数次使用，因此使得该处理技术的应用成本得以有效降低并且处理过程中安全环保无二次污染物产生。整体来看固定化微生物技术是一种适用面较广的污水处理技术，但是在处理复杂污水时需要注意微生物和载体适应性的选择以确保污水处理效果和微生物的有效再利用。

3.4 微生物转换技术

微生物转移技术利用的是微生物对重金属离子和无机污染物的氧化还原作用、吸附作用和转移作用来实现对污水中重金属离子和无机污染物的净化处理。有些污水中含有一定量的铁、铜、镉等重金属离子和硫、磷等无机污染物，目前在实际应用微生物转移技术时利用硫化微生物来实现多硫元素的转移，利用蜡质芽孢杆菌来实现对磷元素的转移，利用微生物的吸附作用来实现对镉元素的处理，利用微生物的氧化还原作用将铁、铜、等金属离子氧化还原为钝化态。

3.5 微生物分解技术

微生物具有生理代谢旺盛和生长繁殖快的特点，微生物在生理代谢和生长繁殖过程中需要消耗大量的营养物质，有些污水中含有大量的有机物物质能够为微生物的生理代谢和生长繁殖提供所需要的营养物质，微生物分解技术就是利用微生物的这一生理特性来实现对富含有机物污水的处理，在当前实际应用中利用杆状菌和球状菌对富含氨氮和尿素的污水进行处理，利用荧光假单胞菌将污水中的蛋白质类物质分解为氨基酸[5]。

4 微生物技术的不足

微生物技术在污水处理中具有传统物理化学处理技术无法比拟的优势，与此同时也暴露出了些许问题：具体主要表现在以下五个方面，第一，净化能力较弱，微生物制剂都是由人工从自然界中筛选和培育出来，有些微生物对污染物的净化能力有限，在实际应用中处理能力较弱，无法有效净化污水；第二，微生物制剂筛选和培育耗时较长，微生物新陈代谢和生长繁殖容易受到环境因素的干扰对筛选和培育造成影响导致微生物制剂的培育耗时较长；第三，抵御冲击能力较弱，微生物用于污水处理需要与污水环境和水质相适应，如果微生物不适应污水环境和水质就会导致处理工作无法进行，此时就需要及时调整处理方案；第四，微生物制剂种类单一，目前污水微生物处理制剂种类较多，但是一种制剂中通常只有一到两种微生物，而且基本都是常见微生物，在常规污水处理中处理效果显著，在一些降解难度高的污水处理中效果不理想；第五，处理效率容易受到环境影响，微生物生理代谢和生长繁殖需要较为适宜的环境，当温度较低或者pH指变化时微生物的生理代谢作用就会受到影响导致处理效率下降。

5 结语

微生物技术在环境污水处理中具有十分广阔的应用前景。在我国经济和城市化快速发展的背景下，污水治理工作形势异常严峻，环境工作者应当对微生物技术展开更加广泛深入的研究，不断提升微生物技术的环境适应性、微生物制剂种类、抗冲击能力和净化效率，使得微生物技术更好地适应于我国污水处理需求。