馬文峰

(中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，山東 東營 257061)

1 引言

環(huán)境問題是當(dāng)今我國非常關(guān)注的問題之一，水環(huán)境的污染問題很難避免發(fā)生，水體的污染問題已經(jīng)成為阻礙工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾獑栴}之一。目前隨著經(jīng)濟全球化的不斷深入，促進我國經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了新的污染物質(zhì)，包含增塑劑、洗滌劑、農(nóng)藥等。使用物理方法清除水中一部分的污染物質(zhì)，針對亞硝酸鹽、氨氮等化學(xué)污染物質(zhì)很難使用物理辦法進行去除，化學(xué)方法經(jīng)常會產(chǎn)生二次污染的問題[1]。微生物在污水處理中的作用是非常重要的，微生物自身的體積很小，具有超強的繁殖能力，自身的比表面積非常大，可以與外界完成能量交換，眾多優(yōu)點非常適合處理污水中的氨氮、亞硝酸鹽等污染物質(zhì)。污染物當(dāng)中含有很多的有機物，含量也非常高，微生物的日常繁殖的營養(yǎng)來源都出自這里。

2 微生物處理污水的機理

微生物處理污水的原理如下。

圖1 微生物處理污水原理

在微生物處理的過程中，污水處理系統(tǒng)處于微生物生態(tài)系統(tǒng)之內(nèi)，各種微生物群落之間相互作用，可以真正地實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)和重新生成[2]。污水中BOD5含量較高時，污水到污水處理裝置中，微生物在好氧環(huán)境中，營養(yǎng)物質(zhì)、有毒物質(zhì)可以成為微生物的生長的營養(yǎng)物質(zhì)，不斷的促進微生物的生長，隨著時間不斷推移，微生物的生長同時也會呈現(xiàn)出生老病死的整個過程，整個系統(tǒng)每時每刻都處于不斷更新中[3]。水中的有機物和毒物被氧化、轉(zhuǎn)化、分解和吸附沉降，可以將污染物分解和沉降，經(jīng)過處理后的BOD5的污水，可以向河道中排放。經(jīng)過好氧微生物處理以后產(chǎn)生的廢渣為活性污泥，污泥中含有的BOD5的含量比處理前的污水含量更高，可以進行厭氧處理，產(chǎn)生有用的沼氣和有機肥料。

3 微生物凈化污水的原理

微生物用在污水的處理通常需要將污水中的有害有機物進行轉(zhuǎn)化、降解，最終實現(xiàn)污水的凈化，其凈化機理是如下。

(1)降解作用。好氧革蘭氏陰性球菌和桿菌可以有效去除石油烴、氯苯、有機磷農(nóng)藥等重污染物質(zhì)[4]。霉菌也可以將石油烴、撲草凈、敵百蟲等有害有機物進行有效去除。藻類可以將酚類化合物做到有效去除。

(2)共代謝。微生物代謝是可以分解有機物的基質(zhì)，但是其缺點也非常的明顯，不能使用該基質(zhì)當(dāng)作組成元素和能源，這個需要重新研究。

(3)去毒作用。微生物在經(jīng)過礦化、聚合、降解、轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，可以將污染物內(nèi)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)進行改變，實現(xiàn)去除毒性和降低毒性的目的。

微生物的作用雖然比較廣泛，但是也需要重點注意，微生物在凈化的過程中不能忽視的毒化作用，將會產(chǎn)生二次的污染。三氯乙烯在微生物的作用下轉(zhuǎn)成氯乙烯，該物質(zhì)具有強致癌性。密切監(jiān)視有機物分解中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的毒性和含量等。

4 微生物處理污水的方法

微生物按照在降解產(chǎn)生產(chǎn)物的區(qū)別，可以將微生物的處理方法分成厭氧處理法、好氧處理法和氧化塘法。

4.1 好氧微生物法

好氧微生物需要氧氣特別充足，才能實現(xiàn)好氧微生物最大的效能，能將水中的有機物實現(xiàn)完全氧化，細胞物質(zhì)可以合成，細胞物質(zhì)也會實現(xiàn)自我分解和氧化，常見的好氧微生物處理辦法也可以細化為以下2個方法。

4.1.1 活性污泥法

活性污泥法又稱為日曝氣法。是運用好氧微生物中的活性污泥，在氧氣充足的情況下凈化污水的過程，這個方法應(yīng)用廣泛，工藝也比較成熟，是目前運行比較廣的工藝。曝氣池需要大量充氣，將污水中的有機物和污泥進行充分混合，水中的有機物被吸附，然后被氧化，少部分流到沉淀池中。污泥在沉淀池中充分沉淀，最終流出清水。沉淀的污泥可以回流到曝氣池，少部分的剩余污泥被排除。曝氣池根據(jù)方法的差異性可以將其分為完全混合曝氣法、旋流式曝氣法、逐步曝氣法和純氧曝氣法等?；钚晕勰嗵幚磙k法不僅可以運用在生活污水的具體處理上，在煉油、石油化工、農(nóng)藥、造紙、印染等工業(yè)廢水也可以使用活性污泥處理的辦法，處理效果也非常顯著，經(jīng)過統(tǒng)計BOD的去除效率可以達到90%以上。活性污泥通常使用人工培育、馴化，在污水處理時可以實現(xiàn)重新接種?；钚晕勰嗍且粋€很小的絨絮狀物質(zhì)，具體可以分為有機和無機膠體、菌膠團形成菌以及懸浮物等組成。常見的活性污泥包含細菌、原生動物、真菌、藻類等，主要的存在方式是細菌，其次是原生東西，他們的分類是纖毛類。細菌的種類有菌膠團、桿菌、絲狀菌等?；钚晕勰嗟淖畲蟛蛔闶菚a(chǎn)生大量的剩余污泥，剩余污泥是目前困擾活性污泥法推廣的重要制約因素之一，需要快速解決。

4.1.2 生物膜法

生物膜的主要組成部分是好氧微生物，其可以凈化污水。生物膜中生物以菌膠團為主，還有少量的藻類、浮游球衣等，這些微生物在污水處理時可以凈化污水穩(wěn)定水質(zhì)，生物膜中的生物包含鐘蟲、獨縮蟲等顧著型的纖毛蟲，還有尖毛蟲、斜管蟲、豆型蟲等游泳型的纖毛蟲，這些微生物可以明顯增強污水的處理能力和處理效率。微生物可以將濾池內(nèi)的污泥進行有效去除，防止出現(xiàn)污泥多而堵塞的情況發(fā)生。處理裝置根據(jù)實際情況會有一些改變，有生物轉(zhuǎn)盤法、濾池法、生物接觸氧化池法、懸浮顆粒生物膜法、流化床生物膜法等，在石油加工、造紙、印染、食品加工、農(nóng)藥等污水處理中有良好的處理效果。生物膜時污水和載體BOD5相互接觸后而產(chǎn)生的。生物膜經(jīng)歷了出生、生長、成熟的過程，載體的表面生物膜的厚度為2mm，隨著污水處理過程的不斷推進，生物膜的厚度也不斷增加，老化后剝落，跟隨廢水流向沉淀池中，然后新生物膜開始新的生長，不斷更新。生物膜法產(chǎn)生的污泥量比活性污泥法少很多，可以廣泛推廣。

4.2 厭氧微生物處理法

這個方法在污水中的沉淀污泥效果很好，處理高濃度的有機廢水效果也比較明顯。在厭氧和兼性厭氧的環(huán)境中，常見的厭氧菌有擬桿細菌、棱菌屬、真細菌、雙歧桿菌、革蘭氏陰性細菌等，兼性厭氧菌包含鏈球菌、腸道菌等，這些細菌的作用下可以實現(xiàn)污泥中有機物的分解，產(chǎn)生二氧化碳和甲烷等氣體，這些氣體具有很高的經(jīng)濟價值，沼氣可以在農(nóng)村當(dāng)作燃料，污泥經(jīng)過處理后含有的致病菌量也大大減少，便于處理。

4.3 氧化塘法

氧化塘法又稱為生物塘法。氧化塘是運用較適合的人工池塘和自然池塘，使用不同的工作原理和凈化原理，比如好氧、厭氧、兼性厭氧等多種辦法 ，將污水中的污染物去除。氧化塘中水的凈化原理是：池塘內(nèi)的藻類經(jīng)過光合作用，提高池水中溶解氧的濃度，細菌可以分解污水中的有機物，經(jīng)過反應(yīng)變成CO2、NO3-等無機物，這些無機物容易被藻類吸收。污染物質(zhì)沉積到水底之中，可以通過厭氧菌的化學(xué)反應(yīng)分解成硫化氫、甲烷，然后被藻類所吸收，實現(xiàn)污水凈化的目的，通過處理可以實現(xiàn)微生物的細胞在污水中懸浮并生存。氧化塘的效率很低，同時需要非常大的空間，氧化有機物過程的氧氣供給量往往不足，需要有足夠的空間位置，經(jīng)常因為空間不足而產(chǎn)生惡臭味。氧化塘是一個開放的空間，其處理的效果隨著季節(jié)的變化而變化，因此這個系統(tǒng)在溫度較高的地區(qū)使用效果較好。

5 微生物在污水處理中的優(yōu)點

微生物治理污水處理效果好，是日后污水處理主要發(fā)展方向，應(yīng)用前景較好，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：①可以節(jié)約水源，降低能量消耗；②使用細菌原液進行處理時凈化槽內(nèi)處理的污水可以減少曝氣的時間，明顯增強處理效果；③治理污染物的效果很好，有機氮、渾濁度、COD、金屬離子、BOD、SS等參數(shù)都可以降至國家污水處理的標準值，水質(zhì)改善非常明顯；④處理污水中的重金屬效果也非常明顯，降低重金屬的毒害作用；⑤可以有效抑制病原菌，降低異味，對改善周邊的空氣質(zhì)量具有明顯的效果；⑥可以清除糞便帶來的惡臭氣味，改善生態(tài)環(huán)境，最大程度地降低禽畜帶來的異味，減少蚊蠅等害蟲的滋生；⑦相對成本比較低，不會產(chǎn)生二次污染，一些微生物轉(zhuǎn)化機能的方法也比較專一；⑧含有很多種的代謝類型，代謝物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為環(huán)境中含有的原有天然物質(zhì)，微生物的繁殖能力強、生存能力也非常強，產(chǎn)生新的化合物，就會逐漸通過自身和誘導(dǎo)因素產(chǎn)生的新的酶系，同時具有新的代謝功能，從而轉(zhuǎn)化和降低新產(chǎn)生的化合物。

6 結(jié)論

使用微生物可以將環(huán)境治理和污水處理工作廣泛地推廣到國內(nèi)的污水處理企業(yè)，但是微生物說到底是天然的微生物，有的處理效果也不理想，這樣會導(dǎo)致很多問題出現(xiàn)。使用輻射誘變和化學(xué)誘變方法可以選擇對污水有非常高處理能力的微生物，這也是微生物未來的發(fā)展方向和發(fā)展趨勢，我國以后的發(fā)展前景也非常廣。首先，是可以培養(yǎng)較新的特效物種，盡最大能力提高其應(yīng)用效率，減少成本的使用量；其次，使用有關(guān)的技術(shù)不斷的優(yōu)化有關(guān)組合，實現(xiàn)能耗較低、效率較高、很容易普及的特種微生物與特殊工藝的很好結(jié)合；三是，加強和不同學(xué)科、專業(yè)之間的交流與合作，可以將微生物學(xué)、毒理學(xué)和環(huán)境學(xué)的相關(guān)知識進行結(jié)合；四是，需要重點考慮從源頭消除污染源，考慮問題從本質(zhì)出發(fā)，實現(xiàn)人和自然的和諧發(fā)展，最終實現(xiàn)廢物可以重新利用。