微生物技术在水体污染治理的应用现状.pdf

'.微生物技术在水体污染治理的应用现状李嘉靓(西南大学动物科技学院水产养殖一班，222014328220240)摘要：如今全球性水体环境污染日益严峻，水体微生物修复的研究已成为学术界广泛关注的热点问题，正处于相当活跃的发展时期。本文介绍了微生物在在水体污染治理过程中的应用现状，并对微生物在水体环境保护中的优势和缺点进行了讨论。关键词：微生物技术水体环境污染治理应用现状TheapplicationofthemicrobialtechnologyinthewaterbodypollutiontreatmentLiJialiang(aquaculture,veterinarysciencecollege,SouthwestUniversity2220143282202400)Abstract:Now,globalaquaticenvironmentpollutionisbecomingmoreandmoreserious,theresearchonmicrobialtechnologyinthewaterbodypollutiontreatmenthasbecomeahotissueintheacademiccommunity.Thispaperintroducethemicroorganisminallaspectsthewaterbodypollutionmanagesappliedpresentconditionintheprocess.Combinedtocarriedonthediscussiontothemicroorganismintheadvantageandthedisadvantageintheenvironmentalprotectiontrend.Keywords:microbialtechnologyaquaticenvironmentpollutiontreatmentapplication随着经济的发展和社会的进步，人类不断的向水体中排放污染物，造成了全球性的水体环境破坏和污染，现在治理环境污染的方法很多。其中物理化学方法虽可清除部分污染物，但效率普遍较低，且易造成二次污染。而生物技术和基因工程正突飞猛进地发展，研发高效率、低能耗、易普及的特种生物和特殊工艺已成为环境治理技术的热点。目前世界上广泛应用的生物技术主要指微生物技术，本文就近年来发展的微生物技术对水体环境治理进行一些的概述。1.微生物技术在水体污染治理方面的应用1.1水体修复技术水体修复包括原位修复和异位修复。原位是指在原有水体进行修复。原位修复要投加物质：(1)投加菌种，这些菌种可以利用水体中的有机物从而降低水体污染，从而对水体恢复能力和自净能力的一种强化。(2)投加营养盐，这些营养物激活剂可以提高微生物的代谢能力，从而强化水体修复。异位指将水体移到反应器处理后再送回河道。异位修复有调控和优化处理的特点，但这种运输可能会增加费用，导致修复成本提高。目前，大多水体修复采取的是原位修复，而异位修复多用在污染特别严重的黑臭河水的净化处理上。河流对于外来的污染物有一定的自净作用，这种自净作用主要是通过河流中的土著微生物的降解作用来实现的，当然微生物的降解能力是有限的，当外界的污染物来源太多超过了微生物的降解能力，河流的水质就会变差，甚至变成黑臭河流，微生物也不适合这种环境下生存，会导致微生物活性降低，严重的会导致微生物群落大量消失，这就更加不利河流的自我恢复。面对这种情况，在工程技术上一般采用两条途径来改善污染现状，一是向水. .体中投加营养物质或者曝气增氧，通过这个方式来增加微生物的活性，促进微生物繁殖和生长；二是针对不同的污染物类型，向水体中投放针对性降解能力强的高效降解菌。微生物强化法就是要通过强化微生物，利用微生物的降解能力来修复受污染的水体。常用的强化手段包括增加被污染水体的溶解氧含量，调节水体的pH值，投放营养物质等，来促进水体中微生物的生长和繁殖，增强微生物对污染物的吸附、吸收和降解，提高水体的自净能力。1.2生物膜技术生物膜修复是依附于固体表面(如卵石，纤维)形成一种特殊的生物膜上的微生物(好氧的异养菌和自养菌)来净化有机物的好氧处理方法。唐玉斌[3]等对中小河流污水修复的研究表明，生物膜法去除污染物氨氮的生物降解速率很快，只需较短的水力停留时间，就能达到很高的氨氮去除率(达80％)。用移动床生物膜反应器处理生活污水，实验结果证明，随着C/N比的变化，氨氮的去除率也在变化，当C/N为l0时，氨氮最高可达80.81％，但当C/N增大到12时，氨氮去除率不再增加。李健等采用厌氧生物滤池(AF)一好氧生物接触氧化(BcO)联合工艺，并在AF的滤料中挂上生物膜，对合成洗涤剂(LAs)废水进行处理试验。结果表明，AF反应器在HRT=24h、温度(32±2)℃、PH为7～8、营养母液质量浓度5mg/L条件下；出水达到国家Ⅸ污水综合排放标准))(GB8978-1996)规定的一级排放标准。1.3固定化微生物技术固定化微生物技术是从60年代开始迅速发展起来的一项新技术，它是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用的一种基本技术。微生物细胞固定化的方法多种多样，任何一种限制细胞自由流动的技术，都可以用来对微生物细胞进行固定化。按照固定载体及其作用方式不同，主要有共价结合固定化、吸附固定化、包埋固定化和交联固定化四大类。70年代后期，随着水环境污染的13益严重，研究高效生物处理废水系统的要求日益迫切，国内外开始应用固定化技术来处理废水。采用固定化微生物技术有以下优点：有利于提高生物反应器内微生物浓度和纯度，能保持高效菌种，稳定性强，反应易于控制，污泥产生量少，利于反应器的固液分离，利于除氮和除去高浓度有机物或某些难降解物质，可免除污泥处理的二次污染等。近年来，固定化微生物技术一直是国内外废水处理领域的研究热点。在应用固定化微生物技术进行废水处理之前，必须选择合适的微生物固定化方法，但微生物固定化过程中载体材料和种类的选择也极为重要。开发具有良好性能的载体也是固定化微生物细胞技术研究中一个最为重要的课题之一。理想的固定化微生物细胞载体应该具有以下特征：对微生物细胞无毒性，传质性能好，透气性和透光性良好，性质稳定，不易被微生物分解，机械强度高，使用寿命长，价格低廉等。固定化微生物细胞载体主要可分为四大类：第一类无机载体，如多孔玻璃、氧化铝、多孔陶瓷等；第二类多糖与蛋白质类，如纤维素、交联葡萄糖、琼脂、胶原纤维蛋白、明胶等；第三类天然高分子凝胶载体，如琼脂、角叉菜胶和海藻酸钙等；第四类有机合成高分子凝胶载体，如聚丙烯酰胺(ACAM)凝胶、聚乙烯醇(PVA)凝胶、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。可以根据具体条件选择合适的载体。1.4复合微生物技术复合微生物技术是指利用现代微生物技术选育优势菌种，构建基因工程菌以提高生物处理系统对难降解有机物的去除能力。高云超等筛选并制备了复合微生物制剂(CMP)并用于猪场污水处理。研究表明，光合细菌非曝气处理和CMP曝气处理对污水的处理效果较好，处理2d后污水的COD值分别降低35.5％~74.1％。CMP接种量为0．1％、1％和10％，CMP对高浓度污水具有较好的处理作用。2.微生物技术的优势环境中的污染物有些是作为微生物生长的能源和基质．在微生物酶的作用下被矿化；有. .些则是在多种微生物的共同作用下进行转化，这个过程可能会产生中问产物。进入水体的溶-解性有机物。在有氧情况下被好氧微生物氧化分解，形成CO2、NO3等无机物，水体得以净化。不溶性固体有机物及死亡的生物体沉到水体底部．在底泥微生物作用下转化成小分子的溶解性有机物进入上层水体．也可被厌氧细菌转化成甲烷或其他无机物。水质恶化的水体中污染物难以降解的主要原因是环境体系中不存在或仅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，也由于竞争和捕食作用等生态关系使微生物难以大量繁殖并发挥降解污染物的能力。水体的温度、pH值、盐度和溶解氧等外部环境条件不适的情况下也不利于微生物降解能力的发挥。加之在自然条件下微生物对水体的自我净化速度是很慢的．必须采取人为的强化措施才能加快这一进程。污染水体的微生物净化技术本质上是利用微生物的新陈代谢能力及基因的多样性．把污染物转化成无污染的终产物，重新进人生物地球化学循环中。同时，微生物的引入可以增加水中的生物多样性，使水体的各级营养结构趋于稳定并保持平衡。与物理和化学法相比，微生物技术具有一系列的特点和优势：①污染物的转化过程不需要高温、高压．在温和的条件下经过酶催化即可高效并相对彻底完成。处理费用低廉。仅为物理化学法的30％一50％。②微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强和易实现变异等特性．适当地对其加以培养繁殖．特别是在一定条件下加以驯化，就能使之很好地适应各种有毒的工业废水、生活污水等环境。通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化。可以使大多数的有机物实现生物降解处理，应用面宽。③微生物处理不仪能去除有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味、提高透明度、降低色度等，处理效果良好。④对环境影响小，不产生二次污染，遗留问题少。⑤人类直接暴露在污染物下的机会减少。⑥就地处理，操作简便，可以避免铺设不雅观的机械设备。3.微生物技术的限制性虽然微生物技术在污染水体的治理中取得了良好的应用效果．并具有广泛的应用前景，但在实际应用中还有许多问题有待解决。微生物技术一般在好氧条件下效果良好．在厌氧条件下效果往往不甚理想，如EM菌群在厌氧条件下对COD的去除不起促进作用：在重金属存在条件下，净水微生物制剂对水体中COD的去除率随着重金属浓度的升高而逐渐减少等等。微生物技术在污水治理上的不稳定性．一方面源于生活污水、工业废水成分更复杂。有机质种类及含量、微生物种群、溶氧条件、温度等千差万别，有毒有害物质如重金属离子、苯系化合物、氰化物、偶氮染料等较多，另一方面缺少理论研究和指导，尤其是应用生态学方面研究少。因此研究人工投放的微生物在水体中的存活状态、作用状态、与土著微生物的相互作用关系等将有助于阐明微生物技术在污水治理上的应用前景．并为进一步的有效应用提供指导。4.结语经济水平和人们对环保要求的不断提高，促使各国对环境污染治理开展越来越广泛的研究。从目前国内外微生物治理水体污染技术的发展状况看，该技术虽取得了较大发展，但仍处于初始研究阶段，工业化程度不高。根据当前的发展趋势，我认为今后应开展并重视如下研究工作：①深入研究微生物的界面形态，选择典型污染区域进行原位研究，更为准确地探明微生物在全球生态循环中的变化规律。②高效功能菌的选育的研究应成为微生物技术发展的基础。不论从哪个方面人手，微生物治理技术的工业化应用是该技术研究的核心内容。微生物处理技术具有传统方法不可比拟的优越性和安全性，在污染治理过程中会发挥越来越大的作用。参考文献[1]王晓芳.微生物应用于环境污染治理的新进展[2]聂大仕谢菲崔莹莹刘静李郑.固定化微生物技术处理废水研究进展上海大学环境及化学工程学院(上海201800). 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