淺談微生物在土壤修復和廢水治理中的應(yīng)用

薛云龍

摘 要：近年來，隨著我國工業(yè)建設(shè)粗放式的發(fā)展，工業(yè)排放導致環(huán)境污染的情況也日益嚴重，環(huán)境污染的治理成為可持續(xù)發(fā)展的重點。隨著科學技術(shù)發(fā)展，微生物修復技術(shù)在環(huán)境污染治理中被大量的運用。本文簡述微生物有關(guān)土壤修復和廢水治理中的一些應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微生物;土壤修復;應(yīng)用;

一、微生物在土壤修復中的應(yīng)用

1.微生物吸附法

此方法主要是以土壤中微生物吸附作用來降解那些重金屬，土壤中的微生物，具有粘液層及細胞壁，可以對一些難分解的金屬進行吸附作用，致使改變金屬的形態(tài)，通過長時間的作用下，可以有效改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，在一定程度上達到土壤修復的效果。而應(yīng)用土壤中的微生物進行吸附作用，其吸附過程慢長且復雜。我們可以對微生物吸附作用分為兩個模塊，這兩個模塊一個為微生物累積、一個為微生物吸著。而微生物吸著作用，它主要是在微生物細胞的表面發(fā)生各種物理反應(yīng)，如：表面靜電吸入、離子交換等等，都可以在一定程度上使生物體細胞壁表面產(chǎn)生羧基、氨基等化學基團結(jié)合。另一方面，微生物累積是微生物主動運輸將游離的重金屬離子運輸至細胞內(nèi)，提高細胞內(nèi)的金屬含量。微生物主動運輸金屬機制，主要以脂類過度氧化、滲透和離子泵等等。微生物吸著過程微生物累積過程要快的多。

2.微生物轉(zhuǎn)化法

微生物轉(zhuǎn)化法主要是通過微生物的氧化-還原作用、甲基化作用、脫烴作用以及重金屬的溶解和有機絡(luò)合配位等，改變金屬離子的生物特性，促使重金屬物質(zhì)向無毒害形態(tài)或者低毒害形態(tài)轉(zhuǎn)化。如假單胞菌（Pseudomonad sp.）通過六價鉻離子轉(zhuǎn)化為三價鉻離子，可以使受到浸染的土壤毒性得到有效的降低;Frankenber等通過優(yōu)化耕種、管理、添加添加劑等促使硒的原位生物產(chǎn)生甲基化，將其變成揮發(fā)態(tài)的硒而降低硒的毒性;相比來說，硫酸鹽的作用也是相當大的，它可以還原細菌，并加速推動硫酸鹽通過氧化還原反應(yīng)，最終通過反應(yīng)轉(zhuǎn)為硫化物，促使土壤中的重金屬離子快速沉淀，以達到修復土壤的目的。

3.微生物降解法

微生物降解法主要是微生物通過利用土壤之中的有機污染物為原料，將土壤中的有機污染物分解轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、醇或酸等無毒或者低毒的小分子化合物。微生物降解法修復技術(shù)常用的有生物通氣法和投菌培養(yǎng)法。生物通氣法，其主要針對污染地段，通過各種手段人為干預進行氧化的方法，我們可以在污染地段建設(shè)幾個通風道，通過機械進行排氣，或者抽真空，將空氣中氧氣排入污染土壤中，然后在把污染地段內(nèi)的空氣抽走。我們在進行生物通氣法工作時，要通過增加空氣中的氨氣，加快降解土壤中的污染物質(zhì)，提高染土壤中降解菌株的活力。投菌培養(yǎng)法，其主要原理就是直接往受污染土壤中投放降解菌，促使受浸染土壤中的細菌能夠有一個快速生長的營養(yǎng)物質(zhì)。加速生物降解菌將污染物徹底礦化為二氧化碳、水。

4.微生物——植物聯(lián)合修復法

其主要原理為利用微生物、植物和土壤環(huán)境的復合體系互惠共生，提高相互之間對土壤污染物的利用效率。微生物能夠利用污染土壤中的有機物，通過新陳代謝將其分解轉(zhuǎn)化成H2O、CO2、無機鹽等代謝產(chǎn)物，提高土壤肥力;并且在重金屬土壤污染修復中，微生物代謝可改變土壤中重金屬生物特性，降低其污染毒性。植物根系分泌的多糖、氨基酸、酸類物質(zhì)等可以被微生物的代謝利用，促進其生長。微生物和植物聯(lián)合作用增強土壤修復效率。菌根真菌-植物聯(lián)合修復和根瘤菌-植物聯(lián)合修復是目前研究較多的。

二、微生物在廢水治理中的應(yīng)用

1.活性污泥法

活性污泥主要是以微生物為主的混雜廢水中的有機物質(zhì)在一起構(gòu)成了復雜生物群落。主要是細菌、酵母菌、絲狀霉菌、單細胞藻類、輪蟲線蟲等?；钚晕勰喾ㄌ幚砦鬯袃蓚€階段：第一個階段，活性污泥其巨大的比表面積和多糖類黏性物質(zhì)將污水中的有機污染物有效的附和在菌膠團的表面。利用細菌胞外酶作用下，促進那些大分子能夠盡快的分解，通過分解，慢慢的轉(zhuǎn)換為小分子有機物;在下一階段，通過充足的氧氣作用下，一些微生物把有機物全部吸入，并有效的通過氧化進行分解，形成CO2和H2O。實質(zhì)與自然界的水體凈化過程相似，微生物吸收分解水中的有機物使水體凈化，只是經(jīng)過人工改造加速增強了微生物的凈化能力。

2.厭氧生物技術(shù)

厭氧生物技術(shù)的主要原理，是指在無氧、缺氧或硝態(tài)氮參與下，厭氧微生物將工業(yè)廢水中的有機物轉(zhuǎn)化為無機物，以及少量細胞物質(zhì)的技術(shù)總稱。厭氧生物技術(shù)處理工業(yè)廢水的工藝復雜，處理過程中涉及到產(chǎn)乙酸菌、水解酸化菌和產(chǎn)甲烷菌等三大菌群的共同參與。具體包括：1）水解酸化階段：通過微生物胞外酶作用下，不溶性大分子分解為可溶性小分子，分解為乙酸、丙酸和丁酸等揮發(fā)性有機酸、醇類、醛類等;2）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌作用下水解酸化產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成氫氣、乙酸、二氧化碳等。

3.生物膜法

生物膜法是由高度密集的復雜微生物群落附著的濾料或載體上，并在其上形成膜狀污泥--生物膜。污水通過載體表面時就會與生物膜進行接觸，微生物將溶解性的有機物直接吸收利用;不容性有機物被吸附，通過包外酶水解成小分子有機物，再被微生物吸收利用。常見的生物膜污水處理技術(shù)有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等。

生物濾池工藝技術(shù)指的是用濾料、池壁、池底通風系統(tǒng)組成的排水系統(tǒng)將污水中的污染物進行降解的一項工藝。污水流經(jīng)微生物膜間隙，有機物質(zhì)被吸收使得污水凈化。生物濾池布置緊湊、占地小、耐沖擊負荷能力強、任何季節(jié)都可使用，在許多中小型城鎮(zhèn)污水處理工程中得到應(yīng)用。生物轉(zhuǎn)盤由水槽和轉(zhuǎn)動橫軸、驅(qū)動裝置和浸沒于污水中的旋轉(zhuǎn)盤片組成。通過促使微生物膜與污水和空氣中的氧反復接觸槽，從而凈化污水。生物轉(zhuǎn)盤抗沖擊負荷能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，運行穩(wěn)定，不產(chǎn)生環(huán)境污染，其主要應(yīng)用范圍是在小城鎮(zhèn)中的生活污水處理方面，可以促進廢水處理后，有效的二次利用?？梢源龠M一部分固定在填料上形成生物膜，一部分懸浮于水池中，通過人工曝氣充氧，污水與生物膜和懸浮微生物反復接觸，促進污水得到有效凈化。生物接觸氧化法對污水降解效率比較高、適用范圍廣、適應(yīng)性強、掛?？臁友杆?，大量運用于中小型生活污水處理和中水回用處理工藝中。生物流化床是以砂（或無煙煤、活性炭等）作填料并作為生物膜載體，生物膜、廢水、空氣呈流動狀態(tài)，利用填料沸騰狀態(tài)加大生物膜同廢水的接觸面積和充分供氧，強化廢水處理效率。生物流化床污水處理中耐負荷、傳質(zhì)性能好、生化反應(yīng)迅速、工藝效率高，在城市污水處理和工業(yè)廢水處理中都有很好的應(yīng)用。

結(jié)束語：

總之，微生物法因技術(shù)條件限制或者成本原因等仍未得到大面積應(yīng)用。隨著未來各種技術(shù)的突破，它們會被逐漸應(yīng)用于實際的土壤及河道污染修復中。

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