污水微生物治理技术研究
导读：水质恶化的水体中污染物难以降解的主要原因是环境体系中不存在或存在少量可降解污染物的微生物。
关键词：微生物，环境保护，治理技术
1.微生物技术治理污染水体的可行性及依据
环境中的污染物有些是作为微生物生长的能源和基质，在微生物酶的作用下被矿化;有些则是在多种微生物的共同作用下进行转化，这个过程可能会产生中间产物。进入水体的溶解性有机物，在有氧情况下被好氧微生物氧化分解，形成CO2、H02、N03-、P043-和S042-等无机物，水体得以净化。不溶性固体有机物及死亡的生物体沉到水体底部，在底泥微生物作用下转化成小分子的溶解性有机物进入上层水体，也可被厌氧细菌转化成甲烷和其他无机物。
水质恶化的水体中污染物难以降解的主要原因是环境体系中不存在或存在少量可降解污染物的微生物。即使存在少量可降解污染物的微生物，也会由于竞争和捕食作用等微生物的生态关系使其难以大量繁殖并发挥降解污染物的能力。水体的温度、pH值、盐度和溶解氧等外部环境条件不适的情况下也不利于微生物降解能力的发挥。加之在自然条件下微生物对水体的自净速度是很慢的，必须采取人为的强化措施才能加快这一进程。污染水体的微生物净化技术，本质上是利用微生物的新陈代谢能力及基因的多样性，把污染物转化成无污染的终产物，重新进入生物地球化学循环中。同时，微生物的引入可以增加水中的生物多样性，使水体的各级营养结构趋于稳定并保持平衡。
2.微生物技术的种类
微生物技术主要是利用微生物的代谢反应过程和生物合成产物(包括酶)对污染环境进行监测、评价、整治以及修复的单一或综合性的现代化人工技术系统。它不仅包含了生物技术所有的特点，还融合了环境污染防治以及其他工程技术，目前己逐渐发展成为一种经济效益和环境效益俱佳的、能解决日益严重的(尤其是水污染)环境问题的有效手段之一。。按照微生物的来源，主要分为接种微生物技术和培养土著微生物技术。
2.1接种微生物技术
这种技术适用于当水体中污染物的降解菌很少甚至没有，在现场富集培养降解菌存在一定难度时的情况。它是通过向水环境中引入菌种来实现的。发表。向水环境中引入的菌种既可以从待治理水体的土著微生物中富集而得，也可以从其它环境中分离得到，甚至可以使用基因工程菌。因此，按其来源可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌。CBS(集中式生物系统)，为美国CBS公司的科学家开发研制，并得到广泛应用。CBS系统是一个良性循环的微生物生态系统。含有多个属、几十种具备各种功能的微生物，主要包括光合菌、乳酸菌、放线菌，酵母菌等构成了功能强大的“菌团”。采用CBS治理重庆桃花溪河、成都府南河和重庆府川河都取得了很好的效果。例如，我们应用土著微生物培养液和BBL1菌液对富营养化人工景观湖水进行净化试验，分别考察了曝气、载体和底泥对净化效果的影响。试验结果表明，含有生物促生剂的土著微生物培养液和BBLI菌剂均能降低水中的CODMn、氨氮、总磷和浊度。在有载体的状态下，净化作用更为显著。底泥的存在强化了BBL1菌剂对氨氮的去除，去除率大于90%。又如，我们采用新型生物制剂Eclean治理北京动物园富营养化水体。试验结果表明，水体中的CODMn、TN、TP、浊度、叶绿素a和藻类浓度等各项指标均有明显下降，水质明显改善，藻类生长基本得到控制。应用优势菌剂处理城市湖泊水的试验表明，投加光合菌、硝化菌、复合菌的混合液对水中的浊度、叶绿素a有明显的去除效果，投菌后的第8d对浊度的去除率就达到了88%。水体中存在一些有益微生物菌群(EM菌)，包括光合细菌、硝化细菌、芽抱杆菌、乳酸菌、枯草杆菌、放线菌和酵母菌等，对污染水体的治理是非常有效的。在使用EM菌处理南水塘藻型富营养化源水的效果。在容器中按V(EM):V(源水)为1:10000的比例投加EM菌液并辅以低速间歇式曝气处理8d-9d，藻类生物量得到明显控制，叶绿素a、TN、TP及CODMn去除率分别达9.049%，45.25%，55.48%及8.237%，出水水质接近国家地表VI类水质标准。光合细菌可以通过光合作用，维持物质循环，降解废弃有毒物，起到净化水质的作用。例如从猪的污水池中分离得到一株紫色非硫菌株，此菌株通过光合作用能够使污水池中不稳定的有机化合物减少80%一93%，能够显著改善垃圾池的气味。
近年来，随着环境微生物技术的发展，基因工程菌(GEM)在污染水体的治理方面越发显示出优势。构建高效的基因工程菌可以显著提高污染物的降解效率。同时，环境微生物尤其是细菌中的污染物降解基因、降解途径等许多污染物降解机制的阐明为构建具有高效降解性能的污染物降解基因工程菌提供了可能。
2.2培养土著微生物技术
这是一种污染水体的微生物强化治理技术，它通过向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质来激活水环境中本身具有降解污染物能力的微生物(即土著微生物)，充分发挥土著微生物对污染物的降解能力，从而达到水体修复的目的
2.2.1投加营养物(激活剂)
生物激活剂一般是由矿物质、有机酸、酶、维生素和营养物质混合而成的天然复合品。例如采用生物激活剂Bio oxidator TM(Bo)和Nutra complex TM(NC)对上海植物园兰室和牡丹园的湖水进行治理。这两种药剂主要含有生物刺激剂、酶、氨基酸、腐植酸和尿素等成分。结果表明，施用生物激活剂BO和NC对水体COD、BOD、TP和浊度等均有明显的去除效果，并可显著提升水体溶解氧。
2.2.2投加表面活性剂
由于表面活性剂可以改变有机污染物的某些性质，增加污染物与微生物细胞接触的几率，从而显著提高一些污染物的生物降解速度。近年对表面活性剂的研究有加强的趋势用吸附-浮选法去除工业废水中的Cr6+和Zn2+。发表。向废水投加针铁矿和氢氧化铁，吸附金属离子，然后用生物表面活性剂脂肽-105和地衣素-A作为浮选剂进行固液分离。加入表面活性剂可以减少吸附在非水相液体表面的细菌，使其在葱中生长。
2.2.3投加共代谢基质或电子受体
在污染水体的治理过程中，共代谢途径对于难降解有机物的生物降解也是非常重要的。在好氧条件下，利用葡萄糖诱导顺式1，2-二氯乙烯的生物降解，其降解效率、降解速率都明显高于厌氧条件，说明葡萄糖诱导的共代谢过程发挥了决定性的作用另外，也有研究表明，腐殖酸和醒类物质在有机物生物降解过程中，可起到电子受体的作用。在缺氧条件下，腐殖酸作为最终电子受体可作为三价铁的鳌合剂，从而提高铁离子的溶解度，强化水体底泥中苯的降解。
3.微生物技术的特点和优势
与物理和化学法相比，微生物技术具有一系列的特点和优势:(1)污染物的转化过程不需要高温、高压，在温和的条件下经过酶催化即可高效并相对彻底完成。处理费用低廉，仅为物理化学法的30%-50%。(2)微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强和易实现变异等特性，适当地对其加以培养繁殖，特别是在一定条件下加以驯化，就能使之很好地适应各种有毒的工业废水、生活污水等环境。通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化，可以使大多数的有机物实现生物降解处理，应用面宽。(3)微生物处理不仅能去除有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味、提高透明度、降低色度等，处理效果良好。(4)对环境影响小，不产生二次污染，遗留问题少。(5)人类直接暴露在污染物下的机会减少。(6)就地处理，操作简便，可以避免铺设不雅观的机械设备。
4.微生物技术存在的问题
虽然微生物技术在污染水体的治理中取得了良好的应用效果，并具有广泛的应用前景，但在实际应用中还有许多问题有待解决。微生物技术一般在好氧条件下效果良好，在厌氧条件下效果往往不甚理想，如EM菌群在厌氧条件下对COD的去除不起促进作用;在重金属存在条件下，净水微生物制剂对水体中COD的去除率随着重金属浓度的升高而逐渐减少等等。微生物技术在污水治理上的不稳定性，一方面源于生活污水、工业废水成分更复杂，有机质种类及含量、微生物种群、溶氧条件、温度等千差万别，有毒有害物质如重金属离子、苯系化合物、氰化物、偶氮染料等较多，另一方面缺少理论研究和指导，尤其是应用生态学方面研究少。因此，研究人工投放的微生物在水体中的存活状态、作用状态、与土著微生物的相互作用关系等将有助于阐明微生物技术在污水治理上的应用前景，并为进一步的有效应用提供指导。
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