樊 宇，李 政

（天津工業(yè)大學(xué)，天津30016）

1 引言

我國是紡織品生產(chǎn)和出口大國，同時(shí)印染廢水的排放量也是驚人的，據(jù)2003年統(tǒng)計(jì)，紡織行業(yè)的年廢水排放總量為14.13億t，其中印染廢水約為11.3億t。印染廢水色度深、組成復(fù)雜，難降解的有機(jī)化合物含量高，每排放1t印染廢水就會(huì)污染20t水體，不僅直接危害人類健康，還嚴(yán)重破壞水體、土壤及生態(tài)環(huán)境，造成難以想象的后果［1，2］。

由于印染廢水是水體的重要污染物，近年來人們對(duì)印染廢水處理與回用做了很多研究工作，有些已付諸實(shí)踐應(yīng)用，印染廢水常用的處理技術(shù)有氧化法、吸附法、反滲透法、電解法、絮凝沉淀法、生化法、混凝－生化法等［3～6］。由于微生物廣泛存在于自然界的各個(gè)角落，通過研究和訓(xùn)化，許多有益微生物為人類所利用，本文對(duì)微生物在印染廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

2 微生物的概念

微生物是個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一類低等生物，是肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。微生物在自然界是一個(gè)十分龐雜的生物類群。到目前為止，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識(shí)的微生物種類大約有20萬種。其中絕大多數(shù)為較容易觀察和培養(yǎng)的真菌、藻類和原生動(dòng)物等大型微生物［7］。

微生物繁殖速度驚人，易受外界環(huán)境條件的影響而發(fā)生變異，特定工業(yè)廢水的生物法處理都是利用微生的優(yōu)良變異株進(jìn)行的，依靠微生物產(chǎn)生的適酶來完成的，這種變異性也使得它們適用于處理各類污染物。微生物可以說是無處不在，與其說我們生活在空氣中，更確切地應(yīng)該說我們生活在空氣與微生物中。有些微生物對(duì)人類的生產(chǎn)生活有利，而有些則危害人類身體健康的致病菌、病毒等［8］。微生物的種類及形狀繁多，圖1為幾種微生物的形狀或結(jié)構(gòu)。

3 微生物應(yīng)用領(lǐng)域

微生物具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，包括：在食品加工領(lǐng)域，我們餐桌上的面包、酸奶、饅頭、醬油、醬、酒類等，這些食品的制作都需要微生物的參與；在生態(tài)環(huán)境方面，自然界中的植物或動(dòng)物沒有生命后需要微生物的作用使其從世界上“消失”，維持自然界的生態(tài)平衡有微生物的貢獻(xiàn)；在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域，疫苗的研究與開發(fā)，致病微生物的研究與防治等；還有許多應(yīng)用領(lǐng)域如海洋、水生、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、土壤、森林、生物修復(fù)、生物技術(shù)等等，都與微生物有著密切關(guān)系［9］。

圖1 幾種微生物的形狀或結(jié)構(gòu)

4 微生物在印染廢水處理中的應(yīng)用

由于微生物本身可以生物降解，不會(huì)產(chǎn)生二次污染的問題，尤其是其在印染廢水處理后不需要進(jìn)一步處理即可回用的特點(diǎn)，應(yīng)用微生物處理印染廢水成為人們研究與開發(fā)的熱點(diǎn)，并有許多研究成果的報(bào)道［10～12］。

4.1 微生物處理印染廢水的主要技術(shù)

4.1.1 好氧處理技術(shù)

好氧生物處理是一種在提供游離氧的前提下，以好氧微生物為主，使有機(jī)物降解、穩(wěn)定的處理方法。廢水中存在的各種有機(jī)物主要以膠體狀或溶解性為主，以此作為微生物的營養(yǎng)源，這些高能位的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，逐級(jí)釋放能量，最終以低能位的無機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來達(dá)到無害化。

4.1.2 厭氧生物處理技術(shù)

有機(jī)物的厭氧分解含酸性發(fā)酵和堿性發(fā)酵兩階段。酸性發(fā)酵階段，有機(jī)物在產(chǎn)酸細(xì)菌作用下分解成較簡(jiǎn)單的有機(jī)物；堿性發(fā)酵階段因NH3對(duì)有機(jī)酸的中和作用，pH值逐漸上升，甲烷菌開始活動(dòng)，并把第一階段分解產(chǎn)物有機(jī)酸和醇類分解成CH4和CO2。

4.1.3 活性污泥法

活性污泥法是將待處理的廢水引入系統(tǒng)中的曝氣池，與池內(nèi)原先的液體進(jìn)行充分混合，使池內(nèi)空間各點(diǎn)水質(zhì)基本均勻，以最大限度地承受進(jìn)水水質(zhì)的變化，在這種完全混合狀態(tài)下，微生物處于它的生長(zhǎng)曲線對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，比較適合于印染廢水的有機(jī)物濃度高的特征，處理效果比較理想。

4.1.4 好氧－厭氧處理技術(shù)

好氧處理前先進(jìn)行厭氧處理，在兼性微生物的作用下使印染廢水中大分子有機(jī)物分解成小分子，非溶解性有機(jī)物成溶解性物質(zhì)，難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物降解物質(zhì)［13～15］。

4.2 印染廢水處理用主要菌株

中科院的鮮海軍［16］等從印染、毛紡等廢水處理場(chǎng)的生物膜和活性污泥中分離出400株對(duì)5種染料具有脫色能力的細(xì)菌，其中45株對(duì)活性染料、陽離子染料、酸性媒介染料、直接染料等有較強(qiáng)的脫色能力，進(jìn)而選出13株對(duì)染料脫色品種多、速度快的優(yōu)良菌株，這13株脫色菌分屬于6個(gè)屬：轉(zhuǎn)化單胞菌屬（A lteromonas）（D32，D33，D4）、克雷伯氏菌屬（Klebsiella）（D8，D14）、假單胞菌屬（Psuedomonas）（D11，D12，D16）、腸細(xì)菌屬（Enterobaeter）（D17，D29）、棒狀桿菌屬（Corynobaeteri）（D19）和產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）（D27）。

楊清香等研究了酵母菌在廢水處理中的應(yīng)用［17，18］。酵母菌是一類單細(xì)胞真菌，具有生長(zhǎng)代謝速度快、耐高鹽、能產(chǎn)生多種酶類等優(yōu)點(diǎn)，酵母菌廢水處理技術(shù)已應(yīng)用于多種高濃度有機(jī)廢水的處理。楊清香等對(duì)酵母菌染料降解機(jī)制和產(chǎn)酶方面做了大量研究，獲得了幾株能產(chǎn)生錳依賴的過氧化物酶、能對(duì)多種活性染料脫色的酵母菌純菌種、以酵母菌為主要優(yōu)勢(shì)菌群的高效脫色混合菌群。

范榮亮［19］等以本源微生物菌（印染廢水污泥中分離得到的菌）為母菌接種于印染廢水中，向改造后工藝復(fù)合生化池、接觸氧化池中投加培養(yǎng)馴化后的復(fù)合微生物菌和生物鐵填料，研究了生物量、水力停留時(shí)間、溶解氧、pH值、溫度等因子對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響，確定了在最佳處理?xiàng)l件，并使排水口最終出水達(dá)標(biāo)。

5 現(xiàn)代生物技術(shù)在印染廢水處理中主要研究方向

現(xiàn)代生物技術(shù)用于印染廢水處理主要集中在以下幾個(gè)方面［20～22］。

5.1 篩選分離高效菌技術(shù)

印染廢水具有較強(qiáng)的特異性，單純利用常規(guī)的微生物很難實(shí)現(xiàn)對(duì)印染廢水中污染成分的降解和脫色處理。篩選具有特異性能的高效菌將是處理印染廢水常用的現(xiàn)代生物技術(shù)之一。

5.2 基因工程技術(shù)

由于印染廢水中有機(jī)物質(zhì)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，單純利用自然界中的微生物很難對(duì)其進(jìn)行降解處理。所以，設(shè)計(jì)并構(gòu)建具有高效專一的降解功能的基因工程菌，可以有效地對(duì)印染廢水進(jìn)行處理。

5.3 細(xì)胞工程技術(shù)

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人們的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，進(jìn)行在細(xì)胞水平上的遺傳操作及進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。

5.4 生物發(fā)酵技術(shù)

該技術(shù)是最早涉及環(huán)境污染治理領(lǐng)域的工程技術(shù)。發(fā)酵工程主要是利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動(dòng)來制備微生物菌體或其代謝產(chǎn)物的過程。

5.5 酶工程技術(shù)

酶是生物催化劑，專一性強(qiáng)、效率高。單一的酶針對(duì)特定的污染物具有極高的凈化效果?；钚晕勰嘀械脑鷦?dòng)物對(duì)污水的凈化作用與各自的酶活性有關(guān)。

此外，還有生物絮凝技術(shù)和固定化微生物技術(shù)。

6 結(jié)語

由于水資源的嚴(yán)重匱乏及環(huán)境問題的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)，印染廢水的處理與回用越來越顯得重要。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，及其微生物處理技術(shù)的生態(tài)環(huán)保性，微生物在印染廢水處理與回用方面有巨大潛力，印染廢水的處理與回用將得到長(zhǎng)足發(fā)展。

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