微生物技術(shù)在水體污染治理的應(yīng)用現(xiàn)狀

微生物技術(shù)在水體污染治理的應(yīng)用現(xiàn)狀微生物技術(shù)在水體污染治理的應(yīng)用現(xiàn)狀/NUMPAGES11微生物技術(shù)在水體污染治理的應(yīng)用現(xiàn)狀微生物技術(shù)在水體污染治理的應(yīng)用現(xiàn)狀微生物技術(shù)在水體污染治理的應(yīng)用現(xiàn)狀李嘉靚摘要：如今全球性水體環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，水體微生物修復(fù)的研究已成為學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的熱點問題，正處于相當(dāng)活躍的發(fā)展時期。本文介紹了微生物在在水體污染治理過程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對微生物在水體環(huán)境保護(hù)中的優(yōu)勢和缺點進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞：微生物技術(shù)水體環(huán)境污染治理應(yīng)用現(xiàn)狀TheapplicationofthemicrobialtechnologyinthewaterbodypollutiontreatmentLiJialiang(aquaculture,veterinarysciencecollege,SouthwestUniversity

0)Abstract:Now,globalaquaticenvironmentpollutionisbecomingmoreandmoreserious,the

researchonmicrobialtechnologyinthewaterbodypollutiontreatmenthasbecomeahotissueintheacademiccommunity.Thispaperintroducethemicroorganisminallaspectsthewaterbodypollutionmanagesappliedpresentconditionintheprocess.Combinedtocarriedonthediscussiontothemicroorganismintheadvantageandthedisadvantageintheenvironmentalprotectiontrend.Keywords:microbialtechnologyaquaticenvironmentpollutiontreatmentapplication隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人類不斷的向水體中排放污染物，造成了全球性的水體環(huán)境破壞和污染，現(xiàn)在治理環(huán)境污染的方法很多。其中物理化學(xué)方法雖可清除部分污染物，但效率普遍較低，且易造成二次污染。而生物技術(shù)和基因工程正突飛猛進(jìn)地發(fā)展，研發(fā)高效率、低能耗、易普及的特種生物和特殊工藝已成為環(huán)境治理技術(shù)的熱點。目前世界上廣泛應(yīng)用的生物技術(shù)主要指微生物技術(shù)，本文就近年來發(fā)展的微生物技術(shù)對水體環(huán)境治理進(jìn)行一些的概述。1.微生物技術(shù)在水體污染治理方面的應(yīng)用1.1水體修復(fù)技術(shù)水體修復(fù)包括原位修復(fù)和異位修復(fù)。原位是指在原有水體進(jìn)行修復(fù)。原位修復(fù)要投加物質(zhì)：(1)投加菌種，這些菌種可以利用水體中的有機(jī)物從而降低水體污染，從而對水體恢復(fù)能力和自凈能力的一種強(qiáng)化。(2)投加營養(yǎng)鹽，這些營養(yǎng)物激活劑可以提高微生物的代謝能力，從而強(qiáng)化水體修復(fù)。異位指將水體移到反應(yīng)器處理后再送回河道。異位修復(fù)有調(diào)控和優(yōu)化處理的特點，但這種運輸可能會增加費用，導(dǎo)致修復(fù)成本提高。目前，大多水體修復(fù)采取的是原位修復(fù)，而異位修復(fù)多用在污染特別嚴(yán)重的黑臭河水的凈化處理上。河流對于外來的污染物有一定的自凈作用，這種自凈作用主要是通過河流中的土著微生物的降解作用來實現(xiàn)的，當(dāng)然微生物的降解能力是有限的，當(dāng)外界的污染物來源太多超過了微生物的降解能力，河流的水質(zhì)就會變差，甚至變成黑臭河流，微生物也不適合這種環(huán)境下生存，會導(dǎo)致微生物活性降低，嚴(yán)重的會導(dǎo)致微生物群落大量消失，這就更加不利河流的自我恢復(fù)。面對這種情況，在工程技術(shù)上一般采用兩條途徑來改善污染現(xiàn)狀，一是向水體中投加營養(yǎng)物質(zhì)或者曝氣增氧，通過這個方式來增加微生物的活性，促進(jìn)微生物繁殖和生長；二是針對不同的污染物類型，向水體中投放針對性降解能力強(qiáng)的高效降解菌。微生物強(qiáng)化法就是要通過強(qiáng)化微生物，利用微生物的降解能力來修復(fù)受污染的水體。常用的強(qiáng)化手段包括增加被污染水體的溶解氧含量，調(diào)節(jié)水體的pH值，投放營養(yǎng)物質(zhì)等，來促進(jìn)水體中微生物的生長和繁殖，增強(qiáng)微生物對污染物的吸附、吸收和降解，提高水體的自凈能力。1.2生物膜技術(shù)生物膜修復(fù)是依附于固體表面(如卵石，纖維)形成一種特殊的生物膜上的微生物(好氧的異養(yǎng)菌和自養(yǎng)菌)來凈化有機(jī)物的好氧處理方法。唐玉斌[3]等對中小河流污水修復(fù)的研究表明，生物膜法去除污染物氨氮的生物降解速率很快，只需較短的水力停留時間，就能達(dá)到很高的氨氮去除率(達(dá)80％)。用移動床生物膜反應(yīng)器處理生活污水，實驗結(jié)果證明，隨著C/N比的變化，氨氮的去除率也在變化，當(dāng)C/N為l0時，氨氮最高可達(dá)80.81％，但當(dāng)C/N增大到12時，氨氮去除率不再增加。李健等采用厭氧生物濾池(AF)一好氧生物接觸氧化(BcO)聯(lián)合工藝，并在AF的濾料中掛上生物膜，對合成洗滌劑(LAs)廢水進(jìn)行處理試驗。結(jié)果表明，AF反應(yīng)器在HRT=24h、溫度(32±2)℃、PH為7～8、營養(yǎng)母液質(zhì)量濃度5mg/L條件下；出水達(dá)到國家Ⅸ污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)))(GB8978-1996)規(guī)定的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。1.3固定化微生物技術(shù)固定化微生物技術(shù)是從60年代開始迅速發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它是通過采用化學(xué)或物理的手段將游離細(xì)胞或酶定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可反復(fù)利用的一種基本技術(shù)。微生物細(xì)胞固定化的方法多種多樣，任何一種限制細(xì)胞自由流動的技術(shù)，都可以用來對微生物細(xì)胞進(jìn)行固定化。按照固定載體及其作用方式不同，主要有共價結(jié)合固定化、吸附固定化、包埋固定化和交聯(lián)固定化四大類。70年代后期，隨著水環(huán)境污染的13益嚴(yán)重，研究高效生物處理廢水系統(tǒng)的要求日益迫切，國內(nèi)外開始應(yīng)用固定化技術(shù)來處理廢水。采用固定化微生物技術(shù)有以下優(yōu)點：有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度和純度，能保持高效菌種，穩(wěn)定性強(qiáng)，反應(yīng)易于控制，污泥產(chǎn)生量少，利于反應(yīng)器的固液分離，利于除氮和除去高濃度有機(jī)物或某些難降解物質(zhì)，可免除污泥處理的二次污染等。近年來，固定化微生物技術(shù)一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的研究熱點。在應(yīng)用固定化微生物技術(shù)進(jìn)行廢水處理之前，必須選擇合適的微生物固定化方法，但微生物固定化過程中載體材料和種類的選擇也極為重要。開發(fā)具有良好性能的載體也是固定化微生物細(xì)胞技術(shù)研究中一個最為重要的課題之一。理想的固定化微生物細(xì)胞載體應(yīng)該具有以下特征：對微生物細(xì)胞無毒性，傳質(zhì)性能好，透氣性和透光性良好，性質(zhì)穩(wěn)定，不易被微生物分解，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長，價格低廉等。固定化微生物細(xì)胞載體主要可分為四大類：第一類無機(jī)載體，如多孔玻璃、氧化鋁、多孔陶瓷等；第二類多糖與蛋白質(zhì)類，如纖維素、交聯(lián)葡萄糖、瓊脂、膠原纖維蛋白、明膠等；第三類天然高分子凝膠載體，如瓊脂、角叉菜膠和海藻酸鈣等；第四類有機(jī)合成高分子凝膠載體，如聚丙烯酰胺(ACAM)凝膠、聚乙烯醇(PVA)凝膠、光硬化樹脂、聚丙烯酸凝膠等?？梢愿鶕?jù)具體條件選擇合適的載體。1.4復(fù)合微生物技術(shù)復(fù)合微生物技術(shù)是指利用現(xiàn)代微生物技術(shù)選育優(yōu)勢菌種，構(gòu)建基因工程菌以提高生物處理系統(tǒng)對難降解有機(jī)物的去除能力。高云超等篩選并制備了復(fù)合微生物制劑(CMP)并用于豬場污水處理。研究表明，光合細(xì)菌非曝氣處理和CMP曝氣處理對污水的處理效果較好，處理2d后污水的COD值分別降低35.5％~74.1％。CMP接種量為0．1％、1％和10％，CMP對高濃度污水具有較好的處理作用。2.微生物技術(shù)的優(yōu)勢環(huán)境中的污染物有些是作為微生物生長的能源和基質(zhì)．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(jìn)行轉(zhuǎn)化，這個過程可能會產(chǎn)生中問產(chǎn)物。進(jìn)入水體的溶解性有機(jī)物。在有氧情況下被好氧微生物氧化分解，形成CO2、NO3-等無機(jī)物，水體得以凈化。不溶性固體有機(jī)物及死亡的生物體沉到水體底部．在底泥微生物作用下轉(zhuǎn)化成小分子的溶解性有機(jī)物進(jìn)入上層水體．也可被厭氧細(xì)菌轉(zhuǎn)化成甲烷或其他無機(jī)物。水質(zhì)惡化的水體中污染物難以降解的主要原因是環(huán)境體系中不存在或僅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，也由于競爭和捕食作用等生態(tài)關(guān)系使微生物難以大量繁殖并發(fā)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(huán)境條件不適的情況下也不利于微生物降解能力的發(fā)揮。加之在自然條件下微生物對水體的自我凈化速度是很慢的．必須采取人為的強(qiáng)化措施才能加快這一進(jìn)程。污染水體的微生物凈化技術(shù)本質(zhì)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(zhuǎn)化成無污染的終產(chǎn)物，重新進(jìn)人生物地球化學(xué)循環(huán)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(yǎng)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定并保持平衡。與物理和化學(xué)法相比，微生物技術(shù)具有一系列的特點和優(yōu)勢：①污染物的轉(zhuǎn)化過程不需要高溫、高壓．在溫和的條件下經(jīng)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(xué)法的30％一50％。②微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和易實現(xiàn)變異等特性．適當(dāng)?shù)貙ζ浼右耘囵B(yǎng)繁殖．特別是在一定條件下加以馴化，就能使之很好地適應(yīng)各種有毒的工業(yè)廢水、生活污水等環(huán)境。通過有針對性地對菌種進(jìn)行篩選、培養(yǎng)和馴化?？梢允勾蠖鄶?shù)的有機(jī)物實現(xiàn)生物降解處理，應(yīng)用面寬。③微生物處理不儀能去除有機(jī)物、病原體、有毒物質(zhì)，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(huán)境影響小，不產(chǎn)生二次污染，遺留問題少。⑤人類直接暴露在污染物下的機(jī)會減少。⑥就地處理，操作簡便，可以避免鋪設(shè)不雅觀的機(jī)械設(shè)備。3.微生物技術(shù)的限制性雖然微生物技術(shù)在污染水體的治理中取得了良好的應(yīng)用效果．并具有廣泛的應(yīng)用前景，但在實際應(yīng)用中還有許多問題有待解決。微生物技術(shù)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(jìn)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(shù)在污水治理上的不穩(wěn)定性．一方面源于生活污水、工業(yè)廢水成分更復(fù)雜。有機(jī)質(zhì)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(zhì)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(dǎo)，尤其是應(yīng)用生態(tài)學(xué)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(tài)、作用狀態(tài)、與土著微生物的相互作用關(guān)系等將有助于闡明微生物技術(shù)在污水治理上的應(yīng)用前景．并為進(jìn)一步的有效應(yīng)用提供指導(dǎo)。4.結(jié)語經(jīng)濟(jì)水平和人們對環(huán)保要求的不斷提高，促使各國對環(huán)境污染治理開展越來越廣泛的研究。從目前國內(nèi)外微生物治理水體污染技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r看，該技術(shù)雖取得了較大發(fā)展，但仍處于初始研究階段，工業(yè)化程度不高。根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展趨勢，我認(rèn)為今后應(yīng)開展并重視如下研究工作：①深入研究微生物的界面形態(tài)，選擇典型污染區(qū)域進(jìn)行原位研究，更為準(zhǔn)確地探明微生物在全球生態(tài)循環(huán)中的變化規(guī)律。②高效功能菌的選育的研究應(yīng)成為微生物技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。不論從哪個方面人手，微生物治理技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用是該技術(shù)研究的核心內(nèi)容。微生物處理技術(shù)具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性和安全性，在污染治理過程中會發(fā)揮越來越大的作用。參考文獻(xiàn)[1]王曉芳.微生物應(yīng)用于環(huán)境污染治理的新進(jìn)展[2]聶大仕謝菲崔瑩瑩劉靜李鄭.固定化微生物技術(shù)處理廢水研究進(jìn)展上海大學(xué)環(huán)境及化學(xué)工程學(xué)院(上海201800)[3]唐玉斌，劉宏偉，陸柱，等．中小河流水質(zhì)特征及修復(fù)方法探討[J]．水處理技術(shù)，2004，30(3)：136—139[4]LowEW,ChaseHA．Reducingproductionofexcessbiomassduringwastewatertreatment叨．WaterResearch,1999，33(5)：1119_l132[5]景佳佳邵承斌環(huán)境微生物技術(shù)在污染治理中的應(yīng)用(重慶工商大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院重慶400067)[6]李健，于洪江等．兩級生物膜處理合成洗滌劑廢水[J]．工業(yè)水處理．2008．28(12)：93-95．[7]張國華微生物技術(shù)治理污染水體問題探討(神