微生物在污水處理中的應用

+程夢婷

摘要：近年來，隨著經濟的發展，各種環境問題層出不窮，水污染就是最重要的問題之一。在工業生產所產生的廢水中通常含有重金屬、有機化合物等，嚴重危害人類和動物的健康，而對植物的生長也會造成一定的影響。微生物在污水處理中的應用被廣泛關注，現就微生物在污水處理中的應用作一綜述。

關鍵詞：微生物；污水處理；環境；微生物

中圖分類號：X172；X703.1文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0144－02

水是生命之源，任何生命活動都需要水的參與。但是，隨著工業化進程的加快和經濟的發展，水污染問題也越來越嚴重，可利用的淡水資源也因為污染問題變得愈加緊缺，水污染問題受到了全世界人民的關注。因為微生物具有繁殖速度快、針對性強、分解效率高等優勢，所以，微生物法也成為了處理水污染的一大亮點，備受科學家的青睞。高效的微生物污水處理技術是國內外研究的重點。

1水污染現狀

隨著城市化進程的加快和工業化的發展，水污染問題已成為不容忽視的一個大問題。根據污水的來源可將其分為生活污水、工業污水和降水三類，而生活污水中主要是無毒有機物，其中包括糖類、油、淀粉、蛋白質等。這些污水的排出量遠超過自然界水體的自凈能力，而其中含有大量的氮、磷等植物生長所需的元素，造成水體的富營養化，從而引發藻類大量繁殖、好氧菌大量死亡等不良后果。在工業污水中，除了含有無毒有機物外，還有有毒有機物、重金屬等，這些都是嚴重危害人類健康和環境的成分。如果不能很好地解決水污染問題，將會影響人類的生存和發展，所以，我們要保護好水資源。

2微生物的特點

微生物在日常生活中無處不在，無時不有。微生物種類繁多，代謝方式各異，幾乎可以降解或轉化環境中存在的任何物質，其在污水處理方面的應用前景十分廣闊。微生物應用于污水處理中主要具有以下特點：①針對性強。微生物的代謝方式不同，可利用的能源也不同，所以，針對不同的水質，應選用專門的微生物進行處理。②繁殖快，效率高。微生物的生長代時短，繁殖能力強，比表面積大，所以，利用有機物進行降解速度較快。③抗逆性強，適應性強。微生物具有變異快的特點，如果環境發生大變化，那微生物就會發生適應性突變，所以說，其比傳統的廢水處理方法更加靈活、多變。④多樣性。用于污水處理中的微生物通常是多種微生物（有10多種）的混合，不是單獨的一種或幾種。

3常用的微生物

3.1對不含氮有機物的分解

在自然界中，大部分微生物只能利用葡萄糖、麥芽糖等，可纖維素、淀粉、脂肪等微生物能利用的卻較少。對不含氮有機物進行分解，通常采用的方法是利用特定類型的微生物將較大的分子分解為小分子物質，其他類型的細菌或霉菌再將小分子物質利用起來，比如在某些微生物的作用下，將淀粉分解為葡萄糖，而葡萄糖的分解則在酵母菌或更普遍的細菌的分解下完成降解。由于脂肪比較穩定，分子量比較大，所以，可以利用脂肪的微生物也較少。可降解脂肪的微生物包括熒光桿菌、靈桿菌等，還有一些放線菌、霉菌也可利用脂肪作為它們的能源物質。

在工業廢水中，經常會存在芳香族化合物，采用傳統的方法很難對其進行降解，而微生物降解法卻成為最受歡迎的方法之一。目前，發現的可降解芳香族化合物菌的種類已有不少，比如芳香族降解菌PM8、白腐菌、某些光合細菌等。

3.2對含氮有機物的分解

污水中的含氮有機物包括蛋白質、氨基酸、尿素等。可降解蛋白質的微生物都是可以產生蛋白酶的微生物，比如熒光假單胞菌等，它們可將蛋白質降解為較簡單的產物，比如氨基酸，并從中獲取相應的能量。蛋白質的降解過程包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用三步，每步所需的微生物種類都不同，例如參與氨化作用的微生物包括好氧菌、厭氧菌和兼性厭氧菌，而參與反硝化作用的微生物多為兼性厭氧菌。可完成反硝化作用的細菌又被稱為反硝化細菌，它們可以在厭氧條件下將硝酸中的氧用于氧化有機物，從而得到能量，也有某些反硝化細菌可將硝酸中的氧用于氧化無機物硫，使硫變為硫酸，在其中所獲得的能量可用于固定二氧化碳，這些反硝化細菌是自養型的細菌。

尿素的分解過程與蛋白質的分解過程相比要簡單很多。可降解尿素的微生物可以產生尿素酶，尿素的分解過程為：尿素（分子式為CO（NH2）2）在尿素酶的作用下（一般需要有氧環境）分解為（NH4）2CO3，后者又分解為NH3，CO2，H2O。

3.3對無機物的轉化

污水中常含有硫、磷、鐵、銅等無機元素，在有些廢水中，比如加工革制品的工廠廢水中，可能還含有鉻等重金屬，此外，冶金、醫藥、顏料、油漆等企業排出的廢水中含有各種重金屬元素。重金屬具有不可分解的特點，只能將其轉化為其他形態或轉移其存在的位置。利用微生物轉化重金屬元素，消除重金屬污染已成為新的研究熱點。

可轉化利用硫元素的微生物主要指硫化細菌和硫磺細菌，它們可以在有氧的條件下，將硫化氫或硫元素氧化為硫酸。目前，含磷洗滌劑的應用加劇了污水中的磷元素，可利用磷元素的微生物包括蠟質芽孢桿菌等，微生物中有可利用無機磷酸鹽的，也有可利用有機磷化合物的。在含鉻廢水的處理中，微生物的應用比較廣泛，可轉化鉻的微生物來源也比較廣泛，這些微生物利用鉻的方式包括吸附、還原等。

4固定化微生物與微生物絮凝劑

4.1固定化微生物

與游離微生物相比，固定化微生物具有抗逆性強、可重復利用、溫度耐受性能好、處理效率高等特點，因而在污水處理中被廣泛關注。但是，目前國內外的固定化微生物在污水處理中的應用情況并不樂觀，大部分還處于實驗、研究階段。這主要是因為一般的固定化微生物在實際應用時，會出現穩定性不強、耐沖擊性不好、傳質性能不理想等問題，從而出現處理效率比預期值低的情況，所以，固定化微生物在污水處理中的應用還需進一步研究。

4.2微生物絮凝劑

絮凝劑是一類可使液體中不易降解的懸浮顆粒凝聚、沉降