王思懿，楊璐吉，祿芳，甘金萍，許定達

（內(nèi)江師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，四川 內(nèi)江 641100）

水是人類賴以生存的重要能源之一，對人類的生命活動起著十分重要的作用。未經(jīng)有效處理過的污水如果直接排入自然水體，將會對水體造成難以預(yù)估的污染，進而影響到人類自身?，F(xiàn)如今，國家經(jīng)濟飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，工業(yè)化進程也不斷加快，人類活動導(dǎo)致污水的排放量越來越大，使得生態(tài)環(huán)境不斷惡化。因此，如何處理污水已成為人們關(guān)注的熱點和研究的重點。目前，污水處理主要有物理處理、化學(xué)處理和生物處理三種方式。其中，生物處理法具有污染小、效率高、無二次污染等特點，被廣泛應(yīng)用在污水處理中。

1 污水處理技術(shù)

1.1 物理處理技術(shù)

物理處理技術(shù)是指利用物理作用及過程將污水中的污染物進行分離、降解、轉(zhuǎn)移和去除[1]。物理處理技術(shù)包括簡單的格柵法、篩網(wǎng)法、氣浮法、沉淀過濾法、離心分離法，以及更為精密的磁分離、電絮凝、光降解、電轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、聲波處理等[2]處理技術(shù)。物理處理技術(shù)的優(yōu)勢在于工藝簡單、成本低廉、可少加甚至不加生物化學(xué)藥劑，是可避免二次污染的清潔水處理技術(shù)。但使用物理技術(shù)處理水體中的污染物時，不會改變污染物自身的化學(xué)性質(zhì)，因此物理處理技術(shù)不能去除水體中有毒有害的污染物，處理效果不夠理想，通常應(yīng)用在污水處理的預(yù)處理與一級處理中。

1.2 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)是指針對不同類型的水體污染物特性，向污、廢水中按需投放一定比例的化學(xué)藥劑，利用化學(xué)反應(yīng)使污染物進行沉淀、絡(luò)合、氧化-還原、絮凝等反應(yīng)[3]，以達到去除污染物的目的?；瘜W(xué)處理技術(shù)包括簡單的吸附法、中和法、化學(xué)沉淀法、以及氧化還原技術(shù)、電化學(xué)處理技術(shù)、離子交換技術(shù)等。與其他污水處理技術(shù)相比化學(xué)處理技術(shù)在污水處理中使用方便、效果理想，是廣泛應(yīng)用的污水處理技術(shù)，但投入的成本相對較高，且有的化學(xué)藥品自身性質(zhì)具有一定的毒性，容易造成二次污染。

1.3 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是指微生物將污水中的有機污染物作為自身的營養(yǎng)源，利用自身的代謝過程將污水中的污染物進行分解、轉(zhuǎn)化，將有機污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、無毒性或低毒性的無機物[4]。傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)主要有活性污泥法及SBR 法、氧化溝法、A2/O(AA/O)法、AB 法等衍生技術(shù)[5]，能將物理、化學(xué)處理技術(shù)所不能處理的污染物轉(zhuǎn)化完全，從而達到所需要的凈化度，具有轉(zhuǎn)化效率高、凈化效果好等特點。但傳統(tǒng)生物處理技術(shù)仍存在占地面積大、運行成本高、維護難度大、限制條件多等缺點。因此，探索和發(fā)展更為先進的生物處理技術(shù)十分必要。

2 微生物作用機理

2.1 代謝作用

微生物具有生長繁殖速度快、代謝作用旺盛的特點。在污水處理的過程中，微生物正常的生長繁殖和穩(wěn)定的代謝過程均需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，而污水中所含大量的有機物恰好可以為微生物的生長代謝提供能量來源，微生物則可利用這些能源進行自身代謝，并產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)，使得污水中的污染物被快速降解，轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)[6]。利用不同種類微生物的代謝作用可作用于降解不同類型的污水，例如在處理含大量油脂的城市餐廳生活污水時，可培養(yǎng)放線菌、大腸桿菌等多種微生物，直接代謝轉(zhuǎn)化污水中的多余脂肪[7]。

2.2 降解作用

當污水中的天然或合成有機物被污水生態(tài)系統(tǒng)中的微生物破壞或礦化，從而轉(zhuǎn)化為無機物質(zhì)的過程被稱為微生物降解作用[8]。微生物降解有機污染物主要包括礦化作用和共代謝作用，前者是由于某些微生物具有合成并降解有機污染物的酶系；后者則是當微生物不能完全降解某種有機污染物時，如果可向其提供碳源等能源的基質(zhì)存在，有機物可被部分降解[9]。當有機污染物被微生物降解后，轉(zhuǎn)化形成的無機物質(zhì)又可參與到物質(zhì)循環(huán)中，實現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)平衡。例如氨類細菌在污水處理中對復(fù)雜再生有機物進行一系列的氨化、硝化、反硝化過程，大幅降低了污水中復(fù)雜有機物的含量。但在污水處理過程中，需要細菌、真菌的有效參與，因此根據(jù)實際情況選擇合適的微生物，是保證處理效果的關(guān)鍵。

2.3 去毒作用

毒性是污水處理過程中需要關(guān)注的重要特征之一，污水能否達標排放，毒性指標占有重要地位。污水中一般含有大量的氮、磷元素，氮、磷超標會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，進而影響水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。其中，磷類污染物通常難以降解，且會導(dǎo)致污水具有一定的毒性，總磷指數(shù)越高，污水毒性越強[10]。微生物的去毒作用就是利用微生物技術(shù)將磷類污染物或其他污染物通過代謝降解作用進行吸收轉(zhuǎn)化，從而達到凈化水體、降低污水毒性的目的，使污水達標排放，降低污水對水環(huán)境的危害。

3 污水處理中微生物的應(yīng)用

3.1 微生物吸附技術(shù)

陳躍輝[8]等對微生物吸附重金屬離子的對比研究出UY-1 酵母細胞、FT 菌、藍細菌、啤酒酵母菌對U6+的吸附效果較好。而閆瀟[9]等對鉻污染的微生物吸附技術(shù)研究則表明，鉻的賦存形態(tài)及濃度、營養(yǎng)類型及培養(yǎng)條件、接種量和胞外聚合物等因素均會影響微生物的處理效率。同時，大多數(shù)的微生物還表現(xiàn)出雙相反應(yīng)，在低濃度重金屬污水中生長緩慢，又在超過耐受度的高濃度重金屬污水中被抑制生長[11]。因此在實際應(yīng)用時需注意選擇合適的微生物種類、營養(yǎng)類型，保持適宜的溫度、pH 和溶解氧等條件，在微生物代謝活躍度上平衡底物濃度和吸附時長，同時注意共存離子的影響，保證微生物吸附處理高質(zhì)高效，避免資源浪費或過度處理。

3.2 微生物絮凝技術(shù)

利用傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理方式效果偏低，且使用的化學(xué)絮凝劑往往會造成二次污染，利用微生物絮凝劑則可以很好地避免傳統(tǒng)物理化學(xué)處理技術(shù)的缺點，有效降低污水中BOD、TOC 和TN 指數(shù)，達到高效清潔的處理效果。微生物絮凝技術(shù)常用作處理屠宰廢水和印染廢水的脫色處理，宋永慶等[11]從污泥樣品中篩選出一株名為M-3 的絮凝劑產(chǎn)生菌，在最佳培養(yǎng)條件下培養(yǎng)該菌后用作處理屠宰場廢水，絮凝率可達78.0%，COD 去除率達34.6%。在一般的養(yǎng)殖業(yè)廢水中，使用微生物絮凝劑處理后TOC 去除率可達75%，TN 去除率可達45%。印染廢水成分復(fù)雜，含大量有機污染物和可溶性色素，且污水中COD 含量高。微生物絮凝劑可對印染廢水進行有效脫色，并使污水中大量有機物顆粒絮凝沉淀。早在2001年鄧述波等[12]就研究發(fā)現(xiàn)了用寄生黃曲霉分泌物制作的微生物絮凝劑對酸性黃和活性藍的去除效果較好；2021年劉素婷等[13]又報道ZHT4-13 細菌產(chǎn)生的絮凝劑對紫色和藍色有較強的去除效果。

3.3 固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)具有占地面積小、處理成本低、處理效果好和后續(xù)處理簡單的特點。固定化載體的種類大致可分為無機載體、天然高分子載體、有機高分子凝膠載體和復(fù)合載體，其性能會直接影響固定化微生物技術(shù)處理污水的效率，通過黃徐[14]等人對比研究發(fā)現(xiàn)，有機高分子凝膠載體的傳質(zhì)性能較其他三種較差；天然高分子載體相對于其他三種材料的機械強度較差、且成本較高；而無機載體和天然高分子載體結(jié)合微生物的強度較弱。固定化微生物技術(shù)通常分為吸附法、交聯(lián)法、包埋法和復(fù)合法四類，其中吸附法操作簡單、微生物活性高[15]，被許多學(xué)者應(yīng)用；復(fù)合法穩(wěn)定性高，結(jié)合強度高，兼具多種方法的優(yōu)點。采用固定化微生物技術(shù)處理要注意微生物濃度、環(huán)境溫度、降解時間等，遲冉[16-20]通過研究表明，在微生物濃度為5%、環(huán)境溫度為25 ℃、降解時間在24 h 左右時，為最適宜降解環(huán)境。從整體來看，固定化微生物技術(shù)適用范圍較廣，目前也已廣泛應(yīng)用在污水處理的各大領(lǐng)域。

4 結(jié)論及展望

污水處理中微生物的應(yīng)用因其操作難度低、處理效果好、綠色安全、無二次污染等特點被廣泛應(yīng)用。但我國工農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市化進程速度加快，污水處理工作形式依然嚴峻。因此相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)更加深入地對微生物處理技術(shù)展開研究，不斷提升微生物處理技術(shù)對水體的凈化能力、對環(huán)境的適應(yīng)性、對水體的抗沖擊能力，增加微生物制劑的種類并嚴格控制微生物生長代謝過程中可能導(dǎo)致的環(huán)境危害，讓微生物處理技術(shù)更好地服務(wù)于污水處理過程，在污水處理的過程中發(fā)揮出更大的作用。

在現(xiàn)代環(huán)境污水處理中，微生物技術(shù)發(fā)占據(jù)了重要地位，發(fā)展前景較好。近年來，固態(tài)微生物系統(tǒng)、CASS、膜分離法等技術(shù)和處理方法不斷發(fā)展壯大，使得微生物在污水處理中的技術(shù)愈加成熟。城市快速發(fā)展的進程中，應(yīng)當積極地對微生物處理法做出相關(guān)的研究，讓污水處理中微生物處理技術(shù)能更適應(yīng)污水處理的需求，提高其在復(fù)雜水體中的處理效率，進而能夠更快更高效地改善水生態(tài)環(huán)境。