關于微生物污水處理技術的應用分析

陳映良

摘 要：隨著科學技術和生物工程的發(fā)展，微生物作為污水的"清道夫"開始進入人們的視線。微生物通過吞食和分解污染物來將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，并且能夠快速繁殖，實現(xiàn)高效處理。本文立足于我國的污水治理的現(xiàn)狀和存在的問題，從微生物污水處理技術的原理出發(fā)，深入探討了微生物在污水處理與凈化中的作用，分析了微生物技術的適用性和應用現(xiàn)狀。

關鍵詞：微生物技術、污水處理、污染、凈化、應用

隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，污水處理成為社會廣泛關注的問題，尤其是近幾年來，河流及飲用水污染事件層出不窮。目前我國在處理污水問題上普遍采用物理化學法，相對于微生物處理技術來說，這種方法見效慢、有殘留，并且可能造成二次污染，處理效果不佳。而微生物作為一種有機生物，能夠通過自身的新陳代謝徹底分解污染物，不對水質(zhì)造成傷害，這也是微生物污水處理技術在近幾年中快速發(fā)展的根本原因。

在具體的應用上，由于微生物種類繁多，處理方法和技術的選擇必須要根據(jù)污水的性質(zhì)、污染程度等多個因素制定，從而保證污水處理的高效性。

一、我國污水處理現(xiàn)狀

我國的污水主要可以分為生活污水和工業(yè)污水兩大類，但近些年來，隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進以及排水管網(wǎng)的泄漏等問題，這兩類污水開始出現(xiàn)融合的趨勢，因此我國的污水處理是一個綜合的過程。我國住房和城鄉(xiāng)建設部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止2014年初，全國城市建成的污水處理廠共計1736座，污水處理率達89.34%；縣城污水處理廠共計1504座，污水處理率僅有76.25%。從整體上說，污水處理廠覆蓋的區(qū)域在污水處理方面取得了一定的成效，但是對我國的國土面積而言，這些處理廠難以實現(xiàn)全面治理。

此外，污水處理技術的落后以及資金短缺等問題也在一定程度上制約著我國污水處理事業(yè)的進程，尤其在微生物污水處理這種新型的技術層面，相關的應用仍未達到因地制宜的效果。

二、微生物污水處理機制與凈化原理

針對不同的污染物，微生物的凈化方式也有所差異，主要包括以下三種：（1）降解有機物，部分細菌、真菌、藻類可通過吞食將污水中一些復雜的有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物分子，從而實現(xiàn)各種生命元素在的自然循環(huán)，維持生態(tài)平衡。這種方式可有效處理尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)等含氮有機物，從而凈化城市生活污水。（2）代謝作用，污水中存在大量不能被微生物食用的有機污染物，其中有些可以作為代謝能源來維持微生物的生命活動。例如，一些放線菌和桿菌在從廣泛存在于餐廳污水的脂肪中獲取新陳代謝所需能量的過程實際上也起到了污水凈化的作用。（3）去毒素作用，微生物主要通過改變污染物的分子結構減弱其毒性。如對于洗衣粉中的有毒磷元素，微生物可以通過將無機磷酸鹽拆分為無毒性的有機酸和二氧化碳來去除。但是由于污水成分和微生物分解過程都較為復雜，這種處理方式可能產(chǎn)生有毒的中間物質(zhì)，造成二次污染，因此在應用過程中必須要進行嚴格的監(jiān)視。

三、微生物污水處理技術的應用

1.微生物吸附技術

微生物吸附技術是利用某些微生物的化學結構特性，將自身或者其分泌物與污水中的懸浮物質(zhì)（如金屬離子）結合在一起，形成一種活性生物吸附劑，再人為地進行固液分離。這種技術較為新穎，并且價格低廉，目前多應用于大面積重金屬污水的處理。

微生物吸附技術在應用過程中受到很多因素的影響：（1）溫度和pH值，這兩個因素會嚴重影響污水中重金屬離子的化學狀態(tài)和微生物的活性，從而影響氧化還原過程和沉淀反應等；（2）吸附時間，研究表明，微生物吸附重金屬的過程僅需幾個小時（酵母菌吸附鎘離子、鋅離子的時間約為3小時），一般而言，適當延長吸附時間可以提高吸附效率，因此在應用中要在保持細胞活性的前提下適當平衡吸附時間；（3）共存離子，污水的成分往往較為復雜，凈化水質(zhì)的一個關鍵在于保留原有的無害物質(zhì)，如鈣離子、鈉離子、鉀離子等輕金屬離子，這就需要對污水成分和微生物的吸附性做一個全面的了解，防止過渡凈化。

2.微生物絮凝技術

微生物在生長和代謝過程中會產(chǎn)生一些功能性多糖和糖蛋白等具有絮凝功能的高分子有機物，可用于污水污泥的處理，有些微生物本身也是高效的絮凝劑，上世紀八十年代從紅平紅球菌得到的NOC-1使其研究最詳盡、效果最好的生物絮凝劑。

絮凝技術主要可以應用于：（1）農(nóng)業(yè)污水處理，農(nóng)業(yè)廢水中BOD含量較多，因而處理難度較高，傳統(tǒng)處理技術難以奏效，而微生物絮凝劑對TN和TOC的去除率達到45%和75%，在一定程度上提高了處理效果；（2）廢水脫色處理，可溶性色素的去除一直是廢水處理的難點，絮凝劑通過對色素的絮凝沉淀來實現(xiàn)污水脫色，處理后的水質(zhì)澄澈透明，方法也相對安全高效。

微生物絮凝劑作為無毒環(huán)保的污水處理用劑，應用前景廣闊，但是其成本相對較高，技術上也面臨更高的難度，因此這種方式目前仍未實現(xiàn)普遍應用。

3.固定化酶和固定化細菌技術

固定化酶和固定化細菌技術統(tǒng)稱為固定化微生物技術，它指的是在保持生物活性的前提下，通過將游離的微生物固定于限定的載體來提高微生物濃度并反復利用的方法。固定方式包括包埋法、交聯(lián)法、自固定化法、符合固定化法等，這種技術的優(yōu)點在于微生物密度高、設備小型化、產(chǎn)物易分離，成本較低，目前被廣泛應用于包括水污染、大氣污染、土壤污染在內(nèi)的環(huán)境污染問題。總體來說，固定化技術應用的限制較少，但是在一些復雜的污水處理問題中，為了保證治理效率和循環(huán)利用，微生物和載體都必須具備高度的環(huán)境適應能力，因此針對不同的水質(zhì)，要合理選擇微生物和載體。

4.高效降解菌技術

高效降解菌技術實際上是對以上三種技術的延伸，高效降解菌指的是利用生物工程的培養(yǎng)技術，對具有降解能力的細菌進行一段時間的人工培育和多代選擇，最終得到強化的菌群。相比于原始的降解菌來說，經(jīng)過培育和篩選的菌群具備更強的適應能力和繁殖能力，污水處理的效率也大大增強。

除了同種菌類的培育，不同細菌的共同培養(yǎng)也是當前生物技術研究的一個重要領域，它旨在將不同細菌的特性結合在一起形成一種更為高效和全面的污水處理技術。但是這種技術可能會引發(fā)一些未知的生物風險，在相關研究不夠深入的前提下絕不可貿(mào)然應用于實踐當中。

5.電極生物膜法

這種技術的原理是，將微生物固定在電極表面，由于微生物有吸附生長的特性，其表面會生成一層生物膜。在接通電流后，污水中的雜質(zhì)由于受到生物膜的吸附而接觸到電流，從而被降解為其他物質(zhì)。研究結果表明，這種方式對氮、磷等污染物有較好的去除效果，成本低廉，目前在城鄉(xiāng)生活污水處理領用的應用比較廣泛。除了脫氮效果理想以外，電極生物膜法還能實現(xiàn)雜質(zhì)的反硝化，為解決當前城市污水因反硝化和釋磷作用引發(fā)的惡性競爭有機物問題提供了思路。

電極生物膜法的缺點在于對設備和技術的要求較高，電流的強弱會影響微生物的活性，從而弱化其對污染物的吸附效果，在廣泛應用之前應該進行適量的試驗，尋求最佳方案。

結語

總體來說，相對于傳統(tǒng)污水處理技術而言，微生物技術的處理效果理想，安全性較強，不易形成二次污染，而且有效避免了水資源浪費的現(xiàn)象。因此，其在污水處理事業(yè)中的應用已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。當然，目前微生物污水處理技術仍然存在一些技術上的難關和條件的限制，這有待于生物工程科學的發(fā)展和相關領域的深入研究。對社會而言，積極提倡應用微生物來治理污水有利于促進微生物技術的完善，有利于推進我國污水治理的進程，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

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