污水微生物治理技術研究
導讀：水質惡化的水體中污染物難以降解的主要原因是環境體系中不存在或存在少量可降解污染物的微生物。
關鍵詞：微生物，環境保護，治理技術
1.微生物技術治理污染水體的可行性及依據
環境中的污染物有些是作為微生物生長的能源和基質，在微生物酶的作用下被礦化;有些則是在多種微生物的共同作用下進行轉化，這個過程可能會產生中間產物。進入水體的溶解性有機物，在有氧情況下被好氧微生物氧化分解，形成CO2、H02、N03-、P043-和S042-等無機物，水體得以凈化。不溶性固體有機物及死亡的生物體沉到水體底部，在底泥微生物作用下轉化成小分子的溶解性有機物進入上層水體，也可被厭氧細菌轉化成甲烷和其他無機物。
水質惡化的水體中污染物難以降解的主要原因是環境體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，也會由于競爭和捕食作用等微生物的生態關系使其難以大量繁殖并發揮降解污染物的能力。水體的溫度、pH值、鹽度和溶解氧等外部環境條件不適的情況下也不利于微生物降解能力的發揮。加之在自然條件下微生物對水體的自凈速度是很慢的，必須采取人為的強化措施才能加快這一進程。污染水體的微生物凈化技術，本質上是利用微生物的新陳代謝能力及基因的多樣性，把污染物轉化成無污染的終產物，重新進入生物地球化學循環中。同時，微生物的引入可以增加水中的生物多樣性，使水體的各級營養結構趨于穩定并保持平衡。
2.微生物技術的種類
微生物技術主要是利用微生物的代謝反應過程和生物合成產物(包括酶)對污染環境進行監測、評價、整治以及修復的單一或綜合性的現代化人工技術系統。它不僅包含了生物技術所有的特點，還融合了環境污染防治以及其他工程技術，目前己逐漸發展成為一種經濟效益和環境效益俱佳的、能解決日益嚴重的(尤其是水污染)環境問題的有效手段之一。。按照微生物的來源，主要分為接種微生物技術和培養土著微生物技術。
2.1接種微生物技術
這種技術適用于當水體中污染物的降解菌很少甚至沒有，在現場富集培養降解菌存在一定難度時的情況。它是通過向水環境中引入菌種來實現的。發表。向水環境中引入的菌種既可以從待治理水體的土著微生物中富集而得，也可以從其它環境中分離得到，甚至可以使用基因工程菌。因此，按其來源可分為土著微生物、外來微生物和基因工程菌。CBS(集中式生物系統)，為美國CBS公司的科學家開發研制，并得到廣泛應用。CBS系統是一個良性循環的微生物生態系統。含有多個屬、幾十種具備各種功能的微生物，主要包括光合菌、乳酸菌、放線菌，酵母菌等構成了功能強大的“菌團”。采用CBS治理重慶桃花溪河、成都府南河和重慶府川河都取得了很好的效果。例如，我們應用土著微生物培養液和BBL1菌液對富營養化人工景觀湖水進行凈化試驗，分別考察了曝氣、載體和底泥對凈化效果的影響。試驗結果表明，含有生物促生劑的土著微生物培養液和BBLI菌劑均能降低水中的CODMn、氨氮、總磷和濁度。在有載體的狀態下，凈化作用更為顯著。底泥的存在強化了BBL1菌劑對氨氮的去除，去除率大于90%。又如，我們采用新型生物制劑Eclean治理北京動物園富營養化水體。試驗結果表明，水體中的CODMn、TN、TP、濁度、葉綠素a和藻類濃度等各項指標均有明顯下降，水質明顯改善，藻類生長基本得到控制。應用優勢菌劑處理城市湖泊水的試驗表明，投加光合菌、硝化菌、復合菌的混合液對水中的濁度、葉綠素a有明顯的去除效果，投菌后的第8d對濁度的去除率就達到了88%。水體中存在一些有益微生物菌群(EM菌)，包括光合細菌、硝化細菌、芽抱桿菌、乳酸菌、枯草桿菌、放線菌和酵母菌等，對污染水體的治理是非常有效的。在使用EM菌處理南水塘藻型富營養化源水的效果。在容器中按V(EM):V(源水)為1:10000的比例投加EM菌液并輔以低速間歇式曝氣處理8d-9d，藻類生物量得到明顯控制，葉綠素a、TN、TP及CODMn去除率分別達9.049%，45.25%，55.48%及8.237%，出水水質接近國家地表VI類水質標準。光合細菌可以通過光合作用，維持物質循環，降解廢棄有毒物，起到凈化水質的作用。例如從豬的污水池中分離得到一株紫色非硫菌株，此菌株通過光合作用能夠使污水池中不穩定的有機化合物減少80%一93%，能夠顯著改善垃圾池的氣味。
近年來，隨著環境微生物技術的發展，基因工程菌(GEM)在污染水體的治理方面越發顯示出優勢。構建高效的基因工程菌可以顯著提高污染物的降解效率。同時，環境微生物尤其是細菌中的污染物降解基因、降解途徑等許多污染物降解機制的闡明為構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培養土著微生物技術
這是一種污染水體的微生物強化治理技術，它通過向水體中投加營養物質、無毒表面活性劑、電子受體或共代謝基質來激活水環境中本身具有降解污染物能力的微生物(即土著微生物)，充分發揮土著微生物對污染物的降解能力，從而達到水體修復的目的
2.2.1投加營養物(激活劑)
生物激活劑一般是由礦物質、有機酸、酶、維生素和營養物質混合而成的天然復合品。例如采用生物激活劑Bio oxidator TM(Bo)和Nutra complex TM(NC)對上海植物園蘭室和牡丹園的湖水進行治理。這兩種藥劑主要含有生物刺激劑、酶、氨基酸、腐植酸和尿素等成分。結果表明，施用生物激活劑BO和NC對水體COD、BOD、TP和濁度等均有明顯的去除效果，并可顯著提升水體溶解氧。
2.2.2投加表面活性劑
由于表面活性劑可以改變有機污染物的某些性質，增加污染物與微生物細胞接觸的幾率，從而顯著提高一些污染物的生物降解速度。近年對表面活性劑的研究有加強的趨勢用吸附-浮選法去除工業廢水中的Cr6+和Zn2+。發表。向廢水投加針鐵礦和氫氧化鐵，吸附金屬離子，然后用生物表面活性劑脂肽-105和地衣素-A作為浮選劑進行固液分離。加入表面活性劑可以減少吸附在非水相液體表面的細菌，使其在蔥中生長。
2.2.3投加共代謝基質或電子受體
在污染水體的治理過程中，共代謝途徑對于難降解有機物的生物降解也是非常重要的。在好氧條件下，利用葡萄糖誘導順式1，2-二氯乙烯的生物降解，其降解效率、降解速率都明顯高于厭氧條件，說明葡萄糖誘導的共代謝過程發揮了決定性的作用另外，也有研究表明，腐殖酸和醒類物質在有機物生物降解過程中，可起到電子受體的作用。在缺氧條件下，腐殖酸作為最終電子受體可作為三價鐵的鰲合劑，從而提高鐵離子的溶解度，強化水體底泥中苯的降解。
3.微生物技術的特點和優勢
與物理和化學法相比，微生物技術具有一系列的特點和優勢:(1)污染物的轉化過程不需要高溫、高壓，在溫和的條件下經過酶催化即可高效并相對徹底完成。處理費用低廉，僅為物理化學法的30%-50%。(2)微生物具有來源廣、易培養、繁殖快、對環境適應性強和易實現變異等特性，適當地對其加以培養繁殖，特別是在一定條件下加以馴化，就能使之很好地適應各種有毒的工業廢水、生活污水等環境。通過有針對性地對菌種進行篩選、培養和馴化，可以使大多數的有機物實現生物降解處理，應用面寬。(3)微生物處理不僅能去除有機物、病原體、有毒物質，還能去除臭味、提高透明度、降低色度等，處理效果良好。(4)對環境影響小，不產生二次污染，遺留問題少。(5)人類直接暴露在污染物下的機會減少。(6)就地處理，操作簡便，可以避免鋪設不雅觀的機械設備。
4.微生物技術存在的問題
雖然微生物技術在污染水體的治理中取得了良好的應用效果，并具有廣泛的應用前景，但在實際應用中還有許多問題有待解決。微生物技術一般在好氧條件下效果良好，在厭氧條件下效果往往不甚理想，如EM菌群在厭氧條件下對COD的去除不起促進作用;在重金屬存在條件下，凈水微生物制劑對水體中COD的去除率隨著重金屬濃度的升高而逐漸減少等等。微生物技術在污水治理上的不穩定性，一方面源于生活污水、工業廢水成分更復雜，有機質種類及含量、微生物種群、溶氧條件、溫度等千差萬別，有毒有害物質如重金屬離子、苯系化合物、氰化物、偶氮染料等較多，另一方面缺少理論研究和指導，尤其是應用生態學方面研究少。因此，研究人工投放的微生物在水體中的存活狀態、作用狀態、與土著微生物的相互作用關系等將有助于闡明微生物技術在污水治理上的應用前景，并為進一步的有效應用提供指導。
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