環(huán)境工程中微生物處理技術的運用與實踐

[摘 要]微生物學科的發(fā)展推動了生物工程在環(huán)境保護工作中的進步。利用微生物技術治理環(huán)境污染問題在目前取得了重要的成就。微生物利用成本低，處理污染效果好等特性受到大多數(shù)環(huán)境工作者的青睞。本文詳細的研究了微生物處理技術在環(huán)境工程中的應用和實踐。

[關鍵詞]微生物 生物工程 環(huán)境工程

中圖分類號：U73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0223-01

引言

微生物工程，又被叫做發(fā)酵工程，主要內(nèi)容是指采用現(xiàn)代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種選育、培養(yǎng)基的配置、滅菌、種子擴大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純（生物分離工程）等方面。發(fā)酵是微生物特有的作用，在幾千年前就被人類認識了，并且用來制造酒、面包、醬、醋等。微生物工程，是大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)工藝的總稱，就是利用微生物發(fā)酵作用，通過現(xiàn)代工程技術手段來生產(chǎn)有用物質，或者把微生物直接應用于生物反應器的技術。它是在發(fā)酵工藝基礎上吸收基因工程、細胞工程和酶工程以及其他技術的成果而形成的。發(fā)酵工程跟環(huán)境保護和農(nóng)牧業(yè)等許多領域關系密切，對它的開發(fā)有很大的經(jīng)濟效益。DNA重組技術和生物反應器，裝有固定化酶的容器，能進行生物 化學合成，是生物工程中的兩大支柱。從工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)這一點看，生物反應器尤其重要。因為只有通過微生物發(fā)酵，才能形成新的產(chǎn)業(yè)。本文詳細分析了微生物技術在環(huán)境工程中的作用，和對環(huán)保工作所做出的貢獻之大。

1.利用微生物技術監(jiān)測水質情況

在各種水體，特別是污染水體中存在有大量的有機物質，適于各種微生物的生長，因此水體是僅次于土壤的第二種微生物天然培養(yǎng)基。水體中的微生物主要來源于土壤，以及人類的動物的排泄物及污染。水體中微生物的數(shù)量和種類受各種環(huán)境條件的制約。目前，世界各國一般認為大腸菌群是指示水質受糞便污染較好的指示菌。我國水質控制也采用大腸菌群作為指示菌，GB5749-85《中華人民共和國國家標準？生活飲用水衛(wèi)生標準》規(guī)定，生活飲用水中大腸菌群每升不得超過3個。另外，還要根據(jù)水的等級限制大腸桿菌的個數(shù)。一等級是小于等于500個，二等級小于等于10000個。三等級小于等于50000個。大腸桿菌會令糖起到發(fā)酵作用并且產(chǎn)生出酸或者是氣體。所以，工作人員便可通過檢測酸和氣體來判斷大腸桿菌的數(shù)量，從而依照大腸桿菌的數(shù)量來判斷水的質量等級。

2.利用微生物技術處理廢水

污水里面所含有的污染因子十分豐富，一般生活中出現(xiàn)的污水主要的成分是生物代謝物質以及作廢的食物，在工業(yè)中廢水中出現(xiàn)的污染因子較多。據(jù)研究，這些污水可能還有金屬、酚類以及甲醛等成分。利用微生物技術處理廢水主要是指利用微生物群體，對污水中的有機污染物進行吸附和轉化。同時進行一些列的擴散、分解等行為，出去污水中的污染因子。污水被處理之后，其中的有害物質別排除在外，或者是轉化成對人體無害的物質。城市污水經(jīng)過微生物處理過程，其中的懸浮物質能夠減少到10%左右。

2.1 厭氧處理法

污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。高分子有機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發(fā)酵（或酸化）階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。水解階段是高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用。水解過程通常較緩慢。發(fā)酵階段是有機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機物被轉化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。產(chǎn)乙酸階段主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。雖然厭氧消化過程可分為以上四個過程，但是在厭氧反應器中，四個階段是同時進行的，并保持某種程度的動態(tài)平衡。該平衡一旦被pH值、溫度、有機負荷等外加因素所破壞，則首先將使產(chǎn)甲烷階段受到抑制，其結果會導致低級脂肪酸的積存和厭氧進程的異常變化，甚至導致整個消化過程停滯。

2.2 好氧處理法

好氧處理法就是將微生物放置在有氧環(huán)境中，促使其大量的繁殖。之后通過微生物氧化分解污水中的污染因子。實現(xiàn)污水的精華，處理掉其中的有害物質。好氧處理法的操作方法比較簡單，具有較強的靈活性。

3.利用微生物將固體垃圾變?yōu)榛?/p>

在固體垃圾中放入大量的嗜熱微生物和硝化細菌異界纖維分解微生物，一般中溫微生物的生長受到高溫的限制，嗜熱微生物在高溫的情況下能夠加快生長并且使活性增加，更容易形成正反饋回路。但是如果溫度在上升到一定范圍，超出微生物的承受程度，也會不利用其生長繁殖，總而造成負面的影響。通過微生物發(fā)酵把固體垃圾轉化為化肥的方法在目前已經(jīng)被大規(guī)模的使用，并在多個地區(qū)取得了較好的效果。

4.利用微生物凈化廢氣

利用微生物凈化廢氣，首先要把廢氣轉化為液體形態(tài)，然后利用微生物處理有害液體的方法對空氣中的廢氣進行處理。在處理廢氣的過程中產(chǎn)生的代謝物質會進入到液相環(huán)境內(nèi)，這種物質可以作為細胞的代謝能源。利用微生物處理二甲苯可以在室溫的環(huán)境里進行。當二甲苯的濃度和每小時的氣流量以及廢氣在空塔中的時間達到一定的數(shù)值內(nèi)，微生物對二甲苯的處理效果會更加明顯，去除率高達90%以上。

5.固體化微生物技術的應用

利用固定化微生物技術提高廢水處理效率的工藝方法也被稱作“生物增效”，其適用的領域非常廣泛，例如：化糞池、隔油槽、排水管、城市污水處理廠以及工業(yè)廢 水…等。一般而言，針對特殊污染源，來自天然環(huán)境的微生物消耗很快、效率低下，即使有快速的繁殖能力仍不足以負荷。因此，生物增效的作業(yè)過程還是依循自然 的方式，向目標添加定制的、具有已知降解能力的微生物制劑（固定化微生物），處理效果則有明顯的提升。固定化微生物技術是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖。這種方法對提高生物反應器內(nèi)微生物（尤其是特殊功能的微生物）的濃度，和微生物抵抗不利環(huán)境的能力都有重要的作用，有利于反應后的固液分離，縮短處理所需的時間。在固體化微生物處理技術上，工作人員經(jīng)過大量的試驗得出結論：在微生物經(jīng)過固定處理之后，溫度和PH值的使用范圍更加廣泛，有機物的降解能夠加強，遠遠高過普通的微生物。

6.結束語

微生物在環(huán)境工程中的作用十分的廣泛，為解決環(huán)境污染工作做出了重要的貢獻。目前，微生物技術已經(jīng)涉及很多歌領域，微生物技術以成本小，效果好的特點成為環(huán)境工作者的使用對象。未來，微生物技術還會不斷的發(fā)展和進步，為國家提供更大的幫助。

參考文獻

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作者簡介

曲濱鴻（1984年9月）女，漢族，黑龍江省集賢縣人，碩士研究生學歷，助教，從事研究環(huán)境科學與環(huán)境工程工作。