浅谈微生物在废水处理中的应用与进展.doc

浅谈微生物在废水处理中的应用与进展摘要：关键字：在当今环境问题中，水环境污染的问题相当难避免， 水体污染治理已成为人们头疼的一大难题。2004年全国环境统计公报显示，全国废水排放总量482.4X109t，比上年增加 4.9%。其中工业废水排放量 221.1 X 109t，占废水排放总量的45.8%，比上年增加 4.1%;城镇生活污水排放量 261.3 X 109t，占废水排放总量的54.2%，比上年增加 5.5%。废水中化学需氧量排放量 1339.2X104吨，比上年增加0.4%。虽然近年来我国城镇供水、节水和污水处理及其再生利用工作取得了显著成效，2004 年全国城市下业用水重复利用率达到 80.3%，城市污水处理率达到45.67%。但是还是有相当多的污水直接排放，造成了水资源的浪费与污染。1我国水污染的现状随着我国城镇化速度的加快，城市生活污水的比例高达 70以上,人们 日常生活产生的污水主要含一些无毒有机物，如糖类、淀粉、油脂蛋白质和尿素等，其中含氮、磷等植物营养元素较高。在一定的时间和空间范围内，这些污染物质大量排入天然水体并超过水体的自净能力 ，导致水体富营养化。进入水体的各种有机物使需氧菌大量繁殖 ，消耗溶解氧；也使得藻类及其他水生植物异常繁殖，引起水体透明度降低 ，溶解氧减少直至为零。此时，需氧菌死亡，厌氧菌大量繁殖继而分解，产生硫化氢、硫酸等物质，使水质恶化、水体的功能退化、生态结构破坏，这将会对我们所生存的环境产生长远的、无法估计的影响。所以，加强城市污水处理，对于保障城市的可持续发展具有重要的社会意义和经济意义。2 污水处理的探索近期全球科技和工农业生产的发展带来了一些无法预料的新污染物质，如农药、增塑剂、洗涤剂等，众所周知，用物理的方法(如打捞)虽可清除部分污染物，但对氨氮、亚硝酸盐等化学污染物以及禽畜粪便等的处理难以奏效，用化学的方法则易造成二次污染。随着科学技术的发展，与物理、化学等处理方法不同，能够 “吃”污的微生物控制污染技术近年来逐渐受到重视，并在污水处理等领域得到 广泛应用。在各种处理方法中，最根本、有效和简便的方法就是利用微生物的处理法。3 目前污水处理常用的微生物从狭义角度讲：主要指菌类生物，包括细菌、真菌、放线菌以及病毒。从广义角度来看，除了菌类生物及病毒外，还包括藻类、原生动物和一些后生动物。例如钟虫、轮虫等。3微生物处理污水的机理废水生物处理大概包括活性污泥法和生物膜法。其本质是人工强化自然的微生物降解有机废物的过程。废水生物处理过程，是经人工培育驯化得到的微生物群体，对废水中的有机物产生吸附并把有机物当作食物进行消化分解，这样微生物群体得到持续生存，同时污水水质得到净化。4微生物处理污水的目的4.1污水的资源化优质可靠的能源供给是保证社会、经济持续发展的必要条件，严重的环境污染给人们的生命则产带来了重大损失，使国家的经济、社会和政治结构受到严重影响。因此降低污染物的产量以及减少对资源的索取是建设可持续发展社会的先决条件。在污水处理领域中，这两个目标可以同时实现。通过对污水的资源化再利用，在消除污染的同时又达到资源化的目的。污水资源化是指将生产和生活的废弃用水经合理分类和科学处理后加以综合利用。除了可以对污水进行综合治理、直接排放和加以回用外，对其中有价值的成分可以加以回收利用。这样不仅解决了环境污染，而且能够产生额外的经济效益。4.1.1废水回用较容易实现直接回用的废水主要有：工业冷却水、锅炉供水、生产工艺用水等；农灌用水和养殖用水；城市生活中娱乐用水、风景区用水及城市公共设施用水及回灌地下等。4.1.2回收废水中有用物质很多产业部门的工业废水中都含有大量的有用物质，这些物质如果直接排放到环境中不但造成了环境污染，而且也造成资源浪费，若将其中的有用物质进行回收利用不但可以减轻废水对环境的污染，同时还可以产生一定的经济效益，如乳品废水中的乳渣可以采用物化法对其进行回收。从废水中回收的乳渣中蛋白质达 40%，脂肪达 50%。乳渣可作为精饲料或蛋白发酵原料。对于味精废水可以生产饲料蛋白、提取核糖核酸、培养苏云金芽抱杆菌和小球藻、生产生物絮凝剂以及生产有机复合肥等。4.2回收生物能量4.2.1发酵产甲烷污泥消化和有机废水的厌氧发酵能产生大量的沼气，沼气的热值很高，可以作为能源加以利用。在废水处理厂中，将初沉池和二沉池的污泥进行消化处理，不仅可以减容、稳定，而且可以利用消化过程中产生的含有甲烷的消化气，供消化池污泥加热同时作为燃料供发电机发电。甲烷发酵技术经历了整个有机物厌氧分解过程，将反应末端产物甲烷作为能量进行回收。4.2.2生物制氢生物制氢技术可以利用高浓度有机废水或其他生物质能制取氢气，反应条件温和，具有开发新能源、节省能耗及净化环境的重要意义。目前主要的制氢方法包括物理化学方法和生物方法。物理化学方法主要有水电解法、热化学法、光化学法、等离子化学法等，这些方法均需耗费大量能量。生物制氢技术是通过发酵或光一合微生物的作用，将有机质分解，获得氢气。5微生物净化水质的方式微生物用于污水处理一般主要对污水有害化合物中的有机物质起降解、转化的作用。其净水方式有：(1)降解作用。细菌、真菌和藻类都可以降解有机污染物。如好氧革兰氏阴性杆菌和球菌可以降解石油烃、有机磷农药、氯苯等；霉菌可以降解石油烃、敌百虫、扑草净等；藻类可以降解多种酚类化合物 。 (2)共代谢。微生物的共代谢是指微生物能够分解有机物基质，但是却不能利用这种基质作为能源和组成元素的现象。这类微生物有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡氏菌属、芽孢杆菌属等。(3)去毒作用。微生物通过转化、降解、矿化、聚合 等反应，改变污染物的分子结构，从而降低或去除其毒 性。如有机磷农药马拉硫磷可以在微生物的水解作用下，被分解为含有一酸或二酸的物质。但是，微生物的作用是复杂的，有些微生物在进行净化作用的同时，也有毒化作用，从而产生新的污染。如三 氯乙烯能够在微生物作用下转化为氯乙烯 ，这是强致癌物质 。因此，在利用微生物进行净化的同时，要密切监视系统中有机物分解的中间产物和最终产物及其毒性。6微生物处理污水的方法51好氧微生物处理法好氧条件下，好氧微生物通过有氧呼吸作用将有机物分解，目前，好氧微生物处理法主要有以下几种：511活性污泥法又称日曝气法。它利用含有好氧微生物的活性污泥， 在通气条件下，使污水净化的生物学方法，是一种应用最广、工艺比较成熟的废水生物处理技术。活性污泥指一种由活细菌、原生动物和其他微生物群聚集在一起组成的凝絮团，在污水处理中有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力。其中的细菌主要有杆菌、菌胶 团丝状细菌组成；原生动物则指鞭毛虫、变形虫、豆形虫、 钟虫、盖纤虫等。其处理装置是由曝气池和沉淀池两个部分组成。曝气池高度充气，污水在其中和活性泥不断混合，水中的有机质被污泥吸附，部分被氧化分解，部分随污泥进入沉淀池。污泥在沉淀池 内沉淀，清水流出。沉淀污泥部分回流再生，部分为剩余污泥被排除。根据曝气方式的不 同，分为普通曝气法 、完全混合曝气法、逐步曝气法、旋流式曝气法和纯氧曝气法。 活性污泥法不仅应用于处理生活污水，而且在印染 、炼油、石油化工 、农药、造纸和炸药等许多工业废水处理中，都取得很好的净化效果，一般可使污水的BOD 去除率达90。此法最大弱点是产生大量的剩余污泥，剩余污泥已成 为令人头疼的难以解决的疑难问题，研究开发从源头上不 产生污泥的污水处理技术成为热点课题。512生物膜法它是以好氧微生物组成的生物膜为净化的生物处理方 法。生物膜生物是以菌胶 团为主要成分，辅以浮游球衣 菌、藻类等，这些微生物在污水处理中起净化和稳定水质 的功能；生物膜生物主要有钟虫、累枝虫、独缩虫等固着 型纤毛虫和斜管虫、尖毛虫、豆型虫等游泳型纤毛虫，这 些微生物能提高污水处理净化速度和效率；滤池扫除生物 主要有线虫、瓢体虫、轮虫等，这些微生物能除去滤池内 的污泥、防止污泥积累和堵塞滤池。根据不 同的处理装置，又分为滤池法 、生物转盘法、 生物接触氧化池法、流化床生物膜法、悬浮颗粒生物膜法 等。它广泛应用于石油、印染、造纸、 农药、食品等工业废水的处理。净化效果好，一般可使污水的BOD 减少75- 90。生物膜 由污水与载体BOD 的接触而形成。由于污水通 过载体时，污水中的有机污染物和微生物吸附到载体上， 并发生微生物的增殖。经历一个初生、生长和成熟的过 程，在载体表面形成一层约2mm厚的生物膜 ，生物膜在污 水处理过程中不断增厚，最后老化剥落，随废水流入沉淀 池中，然后又开始新生物膜的形成过程，这是生物膜的正常更新 。此法比活性污泥法产生的剩余污泥少。52厌氧微生物处理法此法主要用于处理污水中的沉淀污泥，也用于处理高浓度的有机废水 。这种方法是厌氧条件下在厌氧细菌或兼性细菌 (有专性厌氧的棱菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌、双歧杆菌属、革兰氏阴性杆菌和兼性厌氧菌链球菌、肠道菌)的联合作用下将污泥中的有机物分解 ，最后产生甲烷和二氧化碳等气体，这些气体是有经济价值的能源。我国农村大量建设的沼气池就是具体应用这种方法的典型实例。处理后的污泥所含致病菌大大减少，臭味显著减弱，肥分变成速效的，体积缩小，易于处置，这样不仅净化了有机污染物，而且产生大量的沼气可供燃烧用。53氧化塘法又称生物塘法或稳定塘法。氧化塘法是利用一些适宜 的自然池塘或人工池塘，通过不 同的工作原理和净化机 理，诸如厌氧、好氧、兼性生物处理等，以去除污水中的污 染物的一种方法。氧化塘能使污水得到净化的原理是： 池塘中的藻类可进行光合作用，使溶解氧浓度增高，而细 菌可分解污水中的有机物，使其变成二氧化碳、硝酸根等藻类可 利用的无机物。而沉积于污泥中的有机物则可通过厌氧细 菌分解成甲烷 、硫化氢等被藻类利用，从而使污水得到净化，在 这样的处理系统中，微生物细胞悬浮在所需处理的污水中，而不是形成 “生物膜”那样被固定起来。氧化塘的效率较低，并需要较大的空间位置，氧化有机物所需的氧气来源常不足 ，引起氧化作用不完全 ，因而常常产生较大的臭味。由于它是一个开放系统，所以它的处理效率受季节温度波动的影响很大，这种处理系统只能在温暖的地方使用。污水中的污染物质是多种多样的，所以一般一种污水的处理需要联合使用几种方法。6 目前实验室微生物处理废水所取得的进展6、1固定化微生物技术在废水处理中的应用固定化微生物细胞技术是利用物理或化学的手段将游离生物细胞定位于限定的空间区域，并使其保持活性反复利用方法，在化工、发酵生产、能源、医药等行业应用广泛。由于环境污染日益严重，迫切要求研究各种高效的生物处理系统。固定化微生物细胞技术与传统的悬浮生物处理法相比，具有许多优点：效率高、反应易控制、微生物的高效高密度、固液分离效果好、对环境的耐受力强(如 pH、温度、有机溶剂、有毒物质)。因此在废水处理中有着广阔的应用前景。但在从实验室阶段走向废水处理的实际应用阶段上还存在一些问题。6、2固定微生物技术及其在废水处理中的应用固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物功能，在适宜的条件下增殖并满足应用之需的一种新的生物技术。这种技术应用于废水处理有利于提高生物反应器内的物浓度，利于反应后的固液分离，缩短处理的时间。此外，还可有效地实现除氮、去除重金属离及难生物降解的物质的功能，是一项高效节能、运行操作和管理方便的废承处理新技术 。6、3微生物絮凝剂在污水处理中的应用微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外具有絮凝活性的代谢产物 ，具有安全、高效、能自然降解的特性 ，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素 、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀 。由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全与环境污染方面的缺陷，易于生物降解，无二次污染，因而越来越受关注。目前，已应用于纸浆废水、染料废水处理及污泥脱水、发酵菌体去除等领域，取得了良好的絮凝效果。6、4微生物选育技术在废水生物处理中的应用对微生物特别是细菌进行筛选和培育，可以得到降解能力强的高教菌株，将这些菌株应用于废水生物处理，能够增强废水处理工艺去除难降解有机污染物及削减其毒性的能力。4 目前微生物处理废水中存在的问题5现代生物工程处理法自从7O年代 以来，生物工程学得到了不断发展，给污水处理带来了新的希望。51高效降解菌在污水处理中的应用从自然环境中 ，通过富集和驯化培养等技术 ，可以分离到降解污染物很强的微生物菌株，在实验室中经过物理和化学方法诱变 ，可以进一步提高这些菌株的降解能力 。例如从污水中分离到的氰化合物、苯酚降解菌和铬还原菌已成功地应用于污水处理。这些菌在活性污泥中、塔式生物滤池的生物膜上和生物转盘的生物膜上能长期稳定生活下去，发挥高效降解污染物的作用。一般情况下，对于实验室得到的高效污染物降解菌必须满足几个要求：能适应 自然界多变的气候条件。 在食物和空间竞争方面占优势。 在污水中繁殖速度快。 高效降解性能稳定。 能在活性污泥菌胶团中或物膜上长期定居，并且具有絮凝能力。这些细菌一般为菌胶团中常见的细菌，如假单胞菌、诺卡氏菌、无色杆菌和产碱杆菌等等。52固定化酶和固定化细胞在污水处理中的应用有些能使污染物解毒的酶或含有这些酶的细胞可以通过固定化后用于处理污水。 与普通悬浮生物处理法相比，固定化技术的优点是：能在生物处理装置内维持高浓 度的生物量，提高处理负荷、减少处理装置容积；污泥产 量少；可选择性地固定优势菌种，提高难降解效率；抗毒 物毒性强；对水质及pH的变化有较好的稳定性。这些优点 使固定化技术在污水处理中受到重视，特别是在难降解和 有毒废水处理中表现出更大的潜力。根据所固定微生物的种类的不同，固定化方法也有所不同。常用的方法主要有 3种：载体结合法、包埋法和交联法。其中载体结合法中的 物理吸附法和包埋法是 目前研究最广泛的方法。从自然环境中分离到的高效污染物降解菌也可以通过 固定化后用于处理污水。一般用包埋法固定细胞。此法与 固定化酶相比，具有不用提取酶和固定化的细胞可以通过 培养进行扩增等优点。例如有人利用能降解苯酚的热带假丝酵母 (Candida tropicaliS)细胞固定在海藻酸铝胶体中，然后用于处理苯酚废水。用琼脂固定降解能力强的诺卡氏菌细胞 ，去除 已腈和丙烯腈可达95100，半衰 期为 2Od 3Od。固定化酶的半衰期为200d以上，这一方法可用于农药 废水的预处理。例如，能水解对硫磷的磷酯酶可通过共价 交联固定在多孔玻璃上，利用具有酶活力单位达到12molminmg的lOOg固定化酶装在6X 70cm柱反应器中，每 小时可处理IOOL农药废水。把固定化细胞或固定化酶与电子传感器组成的生物传感器在污水处理方面也有许多重要的用途。这些传感器可用于BOD、氨、有机酸和甲烷的定量测定。53利用基因工程菌处理污水大多数工厂和家庭生活过程中排放的污水含有各种各 样、结构和功能相差很大的污染物，利用一种微生物很难把这些污染物降解掉，因为每一种微生物所能降解的底物 种类很有限。近年来有关的科学家就试图通过基因工程的手段，构建新的能控制多种污染物降解的杂种质粒，然后 把它导入具有另一污染物降解功能的受体菌中，使这一受 体菌能降解多种污染物。例如，由于天然的降解质粒可以 通过接合在种内、种间进行转移，这样，我们就可以利用 降解质粒这一特性，构建能降解多种污染物的细菌。美国科学家在7O年代就将降解芳烃、萜烯、多环芳烃的几个质粒，经接合转移到一株能降解脂肪烃的假单胞菌中，构建了一株同时可降解4种烃类的新菌株 ，称之为超级细菌 (Superbacteria)。这新菌株带有XYL、NAIl和一个由 CAM、OCT质粒片段重组而成的杂种质粒。这个多质粒菌株在自然生态环境中，能在几小时内把原油中的6O烃类消耗 掉 ， 而野生菌株要达到同样 的结果需1年以上 。Chakrabarty等人将嗜油假单胞菌中OCT质粒和抗汞 质粒 (Mer质粒)连接在一起，转移到对汞敏感的恶臭假单胞菌中，结果构建的新菌株不但能降解辛烷，而且能在 (5O 70)u gIL汞中生长，并可消除环境中大量有机汞。6展望由于微生物在污水处理方面有其独特的优势，因此利用微生物治理污水是今后环保产业的主攻方 向，其应用前景广阔。但由于所用的微生物是天然微生物，处理效果不好。通过辐射诱变和化学诱变方法筛选出对污水有极高净化能力的高效微生物，是微生物处理方法的发展方向，在我国将有很大的发展前景。参考文献：【1】周得庆.微生物学教程（第二版）. 高等教育出版社【2】 孙琦娟.浅谈微生物在污水处理中的应用 J.科学咨询(决策管理)，2006-10(19)：49【3】范心兴.微生物与环境保护J.邢台师范高专学报，2001年6月第16卷第2期【4】 乔建强，王增长，董洁.微生物在污水处理中的应用J.科学情报开发与经济，2007年第17卷第10期【5】陈秀丽，张伟.微生物在污水处理中的应用J.中国西部科技，2007年11月【6】刁治民.浅谈土壤微生物的净化作用J.青海环境，1996年6月第6卷第2期【7】 固定化微生物技术在废水处理中的应用郭雪琳，王成端(西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳 621000)固定微生物技术及其在废水处理中的应用日照市环境监测站 费 融 张侍兵微生物絮凝剂及其在污水处理中的应用 严三强 ，邓正栋(解放军理工大学工程兵工程学院环境工程系，江苏 南京 210007)微生物选育技术在废水生物处理中的应用进展李伟民 江映翔2尹大强- 王连生(1南京大学环境学院污染拄制与资源化研究国家重点实验室南京210093 2昆明理工大学环境科学与工程学院，昆明650093)微生物在废水处理技术中的应用现状时间：2011-04-23 19:33:04来源：论文范文作者：秩名-论文导读：随着工业现代化发展，工业污水和生活废水的处理手段日益增强，生物处理是目前常用的废水处理手段，这种处理方法通过微生物的新陈代谢作用，将废物分解、吸收从而达到治理污染的目的，在城市污水和工业污水的处理中得到了广泛的应用。金敏、李君文、王新为等根据生活污水组成成分的特点，特意地择产蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶的菌株和硝酸细菌及亚硝酸细菌组成强化微生物制剂，与中空纤维膜生物反应器结合处理生活污水并同时与普通活性污泥膜生物反应器进行启动时间和出水水质比较。当进水COD、氨氮、色度、浊度分别为230580mg/L、80130mg/L、6080倍、4080NTU，反应器有效体积为36L，水力停留时间为510h时，膜生物反应器启动时间仅为2448h，且稳定期出水COD平均为40mg/L(去除率为90.0%)。关键词：生物制剂，膜生物反应器，高效厌氧技术，废水处理1. 引言随着工业现代化发展，工业污水和生活废水的处理手段日益增强，生物处理是目前常用的废水处理手段，这种处理方法通过微生物的新陈代谢作用，将废物分解、吸收从而达到治理污染的目的，在城市污水和工业污水的处理中得到了广泛的应用。2. 生物制剂在污水处理中的应用2.1生物制剂在城镇生活污水处理中的应用城市废水中含有大量的碳水化合物及含氮、磷的有机物，为强化微生物提供了丰富的营养物质。用特效生物强化制剂处理城市废水，可以显著提高有机物的去除率，减少固体物质的产生、增强硝化作用、提高污水脱氮脱磷效果1。20 世纪 80年代，美国亦开始关注开发有效的环保微生物菌剂。美国克里夫兰大学的洪永哲教授与俄亥俄州辛辛那提的环境科学总公司共同研制成功微生物活菌液(IIMO)，由芽孢杆菌 (Baeillus)、假单孢杆菌(Pseudomona)、纤维单孢菌(Cellueomona)、肠细菌(Enterbaeter)、亚硝化杆菌(Nierobaeter)、硝化细菌 (Nitrosomonas)、 红单孢菌(Rebodopseudo-mona)7 种细菌组成。将这种混合菌液投人曝气池中处理城市污水，大大降低了污泥的沉降量，提高了 COD、BOD的去除能力。金敏、李君文、王新为等根据生活污水组成成分的特点，特意地择产蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶的菌株和硝酸细菌及亚硝酸细菌组成强化微生物制剂，与中空纤维膜生物反应器结合处理生活污水并同时与普通活性污泥膜生物反应器进行启动时间和出水水质比较。当进水COD、氨氮、色度、浊度分别为 230580mg/L、80130 mg/L、6080 倍、4080 NTU，反应器有效体积为 36 L，水力停留时间为 5 10 h 时，膜生物反应器启动时间仅为 2448 h，且稳定期出水 COD 平均为40 mg/L (去除率为 90.0%)；氨氮平均为 0.66 mg/L(去除率为 99.4%)；色度为 050 倍；浊度为 01NTU，连续运行 3 个月，出水水质稳定，达到生活杂用水水质标准(GB/T18920-2002 )，与普通活性污泥膜生物反应器处理生活污水相比，启动时间快、出水水质稳定而优质且氨氮去除率高。2.2 生物制剂在工业污水处理中的应用我国从 20 世纪 70 年代至今，各研究院所和高等院校先后分离出治理电镀废水的硫酸盐还原菌、酚的降解菌、氰和腈的降解菌、硝基苯系物降解菌，印染废水降解合成染料的高效脱色菌、多种农药降解菌和氯代芳烃降解菌、有机磷及乐果农药降解菌、苯并花降解菌、高浓度有机废水处理的非硫细菌、焦化废水处理的微生物菌剂、硫氰酸钠和硫代硫酸钠等的降解菌，并在电镀废水治理、TNT-DNN 和 TNT-RDX 的混合状废水治理、农药废水治理、印染废水治理、含酚废水治理、石油化工废水等工程中得到应用，效果十分显著。宋乾武、王之晖等对某制浆厂生产废水处理系统投加由多种酵素混合而成的生物制剂前后的运行效果进行详细分析2。结果表明：在工艺运行参数不变的条件下，使用生物制剂能够提高生物处理系统的生物活性，增加活性生物量，使生物处理系统对 CODCSS、色度去除率分别提高 16%、17%、27%，降低了化学处理单元药剂使用量，增强了生物处理系统的耐冲击负荷能力，降低了水处理成本，对生物制剂在制浆废水处理中应用具有重要的推动作用。3.膜生物反应器在废水处理中的应用3.1粪便污水的处理粪便污水中有机物含量很高,利用传统的反硝化处理方法要求有很高的污泥浓度,但是在固液分离时极其不稳定,因而影响了三级处理效果。而MBR的出现就很好地解决了这一问题,并且使粪便污水不经稀释而直接处理成为可能3。3.2工业废水处理近年来,人们利用MBR处理食品工业废水、水产加工废水、养殖废水、化妆品生产废水、染料废水、石油化工废水,均获得了良好的处理效果。吴志超等采用分置式好氧MBR研究了对巴西基酸生产废水的处理效果结果表明:MBR具有产泥量少、污泥活性好、能有效提高有机物的去除效率等优点。3.3饮用水生产随着氮肥与杀虫剂在农业中的广泛应用,饮用水也不同程度受到污染。LyonnaisedesEaux公司在90年代中期开发出同时具有生物脱氮、吸附杀虫剂、去除浊度功能的MBR工艺,1995年该公司在法国的Douchy建成了日产饮用水400m3的工厂,出水中氮浓度低于0.1mgNO2/L,杀虫剂浓度低于0.02g/L。3.4城市生活污水处理1967年第一个采用MBR工艺的废水处理厂由美国的Dorro-liver公司建成,这个处理厂处理14m3/d废水。1980年,日本建成了两座处理能力分别为10m3/d和50m3/d的MBR处理厂。付婉霞等采用一体式MBR处理高校学生宿舍盥洗废水,试验证明,无论进水水质如何变化,均能得到优质而稳定的膜过滤水,符合生活用水水质标准。3.5城市污水回用1977年,一套MBR污水回用系统在日本的一幢高层建筑中得到实际应用,90年代中期,日本就有39座这样的厂在运行,最大处理能力可达500m3/d,并且有100多处的高楼采用MBR将污水处理后回用于中水道。鲍建国等用一体式MBR处理港口污水,系统稳定后出水(CODCr)40mg/L,(NH3-N)5mg/L,(油)5mg/L,出水中SS和大肠杆菌均未检测到,且无臭,无不快感,处理后的出水水质达到中水回用水质标准,可直接回用于港口绿化、冲洗车辆及洒水降尘3。3.6 难降解有机废水处理近年来MBR的研究已经从生活污水扩展到一些难降解废水,MBR对难降解废水表现出很强的处理能力。韩怀芬等采用管式MBR处理造纸废液,原水CODCr质量浓度为9001300mg/L,通过混凝沉淀后进入反应器,出水可达一级排放标准。刘超翔等采用规模为10m3/d左右的一体式MBR对毛纺厂印染废水的处理进行了中试研究,实验结果表明:用此装置处理印染废水,出水水质稳定良好,明显优于该毛纺厂现有接触氧化处理工艺出水。4.高效厌氧技术在印染废水处理中的应用高效厌氧技术的中试研究采用了三类厌氧反应器 AnaEG、折流板式ABR 和回转式反应器 APFR。处理后 COD 平均消减量分别为 494、393、307mg/L，消减幅度分别为 36.0%、28.6%和 22.4%。AnaEG 反应器处理后 BOD平均降低了近 100 mg/L；ABR 和 APFR 分别降低了 8 和 61 mg/L。B/C 最终都保持 0.4 左右或略高于 0.4，处于易生化降解范围内。经厌氧处理后 C：N：P 的比例都是明显改观的。硫酸盐还原作用使出水硫化物的增加，产甲烷菌的生长受到严重抑制，各反应器均未大量产生沼气。后续好氧阶段能正常运行4。一期厌氧池清理改造后，厌氧出水 COD 均值平均削减了 165 mg/L，BOD 平均削减了 40 mg/L， B/C 略有提高。硫酸盐含量削减 70 mg/L 左右，SS 均值降低了 81 mg/L。厌氧对 TN 和 TP 的削减幅度都不大，C：N：P 的比例都有所优化。进出水 pH 均值分别为 9.58、8.51，变化范围明显减小。成本分析表明厌氧工艺的使用使可以污水厂处理总成本降低 490万元/年左右。AnaEG 对TA 的降解率为 8.5%，说明 TA 是难于被厌氧降解。GC-MS分析表明经 AnaEG 处理后，烷烃含量由进水的 71.26%下降到出水的19.57%，有机物种类由进水的 112 降到了 64。AnaEG 反应器对高级烷烃这类对产甲烷菌等厌氧菌有很强毒性的物质也有很高的降解效率。三种毒性测定方法测定均表明废水毒性很强，AnaEG 则可大大减轻废水的毒性。卫生填埋场内厌氧消化了一年的颗粒污泥产甲烷活性最高，最适合做接种用的颗粒污泥，其可以加速反应器的启动。扫描电镜分析表明，三个泥样（分别为：填埋场内厌氧消化一年后的泥、消化前即好氧剩余污泥浓缩压滤后的泥及运行了 400 d 的AnaEG 内的颗粒泥）的微生物结构有很大不同，而 PCR-DGGE 表明三个泥样的菌种类型差异不大，这些颗粒污泥的粒径分布存在着明显的差异。据此提出了填埋场生产颗粒污泥的污泥颗粒化过程的新三步模型。在出水 TCOD 均在排放标准 150 mg/L 以下的前提下，好氧剩余污泥回流比率可达到好氧处理时剩余污泥量的60%。进水高 pH 能有效促进剩余污泥减量化。SRT 为 10 d 和 25 d 的好氧剩余污泥，最大污泥回流比率分别可达 60%和 40%。好氧和厌氧/兼性菌在污泥产率上的明显差异，是不同pH条件或不同SRT的剩余污泥在减量化时会有不同最大削减量的重要原因。生产应用表明，一期污泥可减量 0.24 吨干泥/万吨水；二期污泥可减量 0.45 吨干泥/万吨水。从 AnaEG 内提取的好氧 TA 降解菌 JD-1 经生理生化及分子生物学鉴定为铜绿假单胞菌，厌氧 TA 降解菌 JD-2 鉴定为蜡状芽孢杆菌。JD-1 24h 内对 1000 mg/L TA 降解率 99%，JD-2 72 h 内对 1000 mg/L TA 降解率98%。GC-MS 分析表明厌、好氧降解途径有较大不同。高效兼性厌氧染料脱色菌JD-3 也为铜绿假单胞菌，其 72h 内可使各类 100 mg/L 的多种染料完全脱色，染料脱色在缺氧条件下最好。参考文献：1高玉红,刘卫洁,毕慧敏. 生物制剂在废水处理中的研究进展.河北化工,2880,9（3）:7577.2曹文平,武晓刚,郭一飞,等. 酵母菌在废水处理中的应用现状和进展.中国生物工程杂志ChinaBiotechnology,2007,27(11):99104。3范丽华. 膜生物反应器在废水处理中的研究及应用. 内蒙古科技与经济.2008,4(2):82834 王进. 高效厌氧技术在印染废水处理中的应用研究.上海交通大学学位博士论文.2007,9(3)微生物在污水处理中的应用摘要：本文主要阐述了各种微生物在不同种类污水中的应用，以及它们不同的应用机理。关键词：微生物 生活污水 工业污水 农业污水 重金属 农药1.世界水资源现状环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算，地球上的水资源总量约为138亿立方公里，其中975是海水（1345亿立方公里）。淡水只占25，其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为001 20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。 20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。 水资源危机既阻碍世界可持续发展，也威胁着世界和平。过去50年中，由水引发的冲突共507起，其中37起有暴力性质，21起演变为军事冲突。专家警告说，随着水资源日益紧缺，水的争夺战将愈演愈烈。2.污水处理方法分类2.1物理法利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要有沉淀法，过滤法，离心分离法，吸附法等。2.2化学法利用化学反应原理及方法来分离，回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使它从有害变为无害的处理法。主要有化学凝聚法，中和法，氧化还原法，离子交换法。2.3生物法主要利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物质进行转移和转化的作用，从而是污水得到净化的方法。2.4.微生物简介微生物是肉眼看不见或看不清的生物的总称。包括原核生物（细菌，放线菌和蓝细菌），真核生物（真菌和微型藻类），非细胞生物（病毒类）。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点，能不断与周围环境快速进行物质交换。污水具备微生物生长繁殖的条件，因而微生物能从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，从而使污水得到净化。因此微生物可在污水净化和治理中得到广泛应用，造福人类。微生物能降解和转化污染物主要是因为微生物具有以下几个特点：个体微小，比表面积大，代谢速率快；种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；具有多种降解酶；繁殖快，易变异，适应性强；共代谢作用等。3.原理 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它低分子化合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化.3.1.好氧净化 氧存在条件下，许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化，在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中，获寻C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理，把微生物置于一定的构筑物内通气培养，高效率净化污水的方法。 3.2厌氧净化微生物在严格厌氧条件下，有机物发酵或消化过程中，大部分有机物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化，又获得了生物能源CH4的原理。微物细胞能量转移的电子受体，由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧件下，不溶于水而难分解的大分子有机污物，被微生物的胞外酶降解为可溶性物质，再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类、并放出H2和CO2；有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌还可利用H2还原CO2，形成CH4。 微生物净化过程： .有机污染物的浓度由高变低 .异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖，然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰，再后是由于有机物矿化，利于藻类的生长，而出现藻类的生长高峰。 .溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低点，随后，由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其他好氧微生物数量的下降，溶解氧又恢复到原来水平。 这样，在离开污染源相当的距离之后，水中的微生物数量，有机物，无机物的含量，也都下降到最低点。于是，水体恢复到原来的状态。 微生物处理优点：微生物具有来源广，易培养，繁殖快，对环境适应性强，易变异的特征在生产上较容易的采集菌种进行培养繁殖，并在特定条件下进行驯化，使之适应不同的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。加之微生物的生存条件温和，新陈代谢时不需要高温高压，它是不需要投加催化剂的.生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低,所要投入的人力，物力比其他方法要少的多。在污水生物处理的人工生态系统中，物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。 4.污水处理中重要的微生物种群41 丝状细菌丝状细菌(Filamentous bacteria)能显著影响絮状活性污泥的沉降性(污泥膨胀)或引起生物量变化和泡沫形成(污泥发泡)，从而严重影响活性污泥的处理效率传统上，丝状细菌是通过光学显微镜学进行分析鉴定的，如革兰氏和Neisser染色反应、典型的形态学特征等但应用fullcycle rRNA技术发现，传统形态学鉴定方法不能发现污水厂活性污泥中的许多丝状细菌 。系统发生树部分提供了丝状菌的系统发生亲缘关系，但有些丝状类型如Eikelboom 1863或Nostocoidalimicola等则是放置在完全无关的类群中现在利用rRNA目标寡聚核苷酸探针能迅速地鉴定大多数丝状菌，证明在活性污泥中有些丝状菌呈现多态性现象Kanagawa等(2000)从活性污泥中分离出15种丝状菌，根据形态被分类为Eikelboom 21 N，利用16S rDNA序列分析表明都同变形杆菌亚纲的Thiothrix丝状菌形成单系群(monophyletic group).Thiothrix丝状菌在污水中通常表现出生理多能性，在异养、兼性营养和化能自养情况下，它们都能同标记的乙酸盐或碳酸氢盐结合。在厌氧状况下(无论有无硝酸盐)，Thiothrix丝状菌都很活跃，它通过吸收硫代硫酸盐和乙酸盐来形成胞内硫粒。利用丝状菌的FISH探针，Mircothrix parvicella被发现有特殊的脂消费，在厌氧情况下专门吸收长链脂肪酸(而不是短链脂肪酸和葡萄糖)，随后当硝酸盐或氧可用作电子受体时它们则使用贮存完成生长不过，在厌氧情况下，M.parvicella不能吸收磷，不适合那些有除磷要求的生物反应器利用FISH技术对丝状菌进行系统分类发现，大多数未描述的丝状菌属于绿色非硫细菌(Chloroflexi)，也可能是污水生物处理系统中丰度最高的丝状菌。Liao等(2004)发展一种定量FISH，对实验室和污水厂反应器中的丝状菌进行了研究，以增加Sphaerotilus natans的方式来刺激污泥膨胀，结果发现是Eikelboom 1851菌丛(而不是试验的Snatans菌)同活性污泥容积指数(volume index)极度相关，其可延伸的菌丝长度约为610。la,mmL。42 生物除磷的重要细菌生物除磷可以在EBPR的微生物途径中由完成，该过程通过循环活性污泥进行交替的厌氧、需氧为特征。基于微生物的纯培养技术，变形杆菌纲亚纲的不动杆菌属(Acinetobacter)长期被认为是唯一的PAO(Polyphosphateaccumulating organism)但实际上，虽然不动杆菌能积累多聚磷酸盐，却没有PAO的典型代谢方式Wanger等(1994)用rRNA目的探针测试后认为，主要的PAO应该为口亚纲中的Rhoclocyclus群，其次为 亚纲中的Planctomycete群及屈挠杆菌属(Flexibacter)、CFB群(CytophagaFlavobacteriumBacteroides)等利用萤光抗体染色、呼吸醌检测和属特异探针的FISH等非培养方法，证明在EBPR系统中，由于培养偏差显然高估了不动杆菌的相对丰度，表明其对EBPR系统实际上不是最重要的，而另外一些分离出的细菌才是PAO的候选者。不过，有7个Acinembacter新种从活性污泥中分离到，可望进一步阐释该属在脱磷中扮演的角色和意义。积磷小月菌(Microlunatus phosphovorus)是一个高G+C含量的革兰氏阳性菌，被认为是专性好氧菌，可以通过EMP途径发酵葡萄糖为乙酸，而不能够在厌氧情况下生长有明显吸收葡萄糖、分泌乙酸的转化，导致胞内乙酸积累；产生的乙酸在随后的好氧阶段消耗掉phosphovorus表现出卓越的吸收和释放磷的能力，磷释放率和吸收率可分别高达334 mmol gcellh和156 mmol gcellh，比Lampropedia spp和Acinetobacterspp要高1个数量级，特异探针证明其在EBPR工厂里可占总细菌的27。俊片菌属(Lampropedia)也拥有聚磷菌的基本代谢特征，但比EBPR模型预言的吸收乙酸盐释放磷酸盐的比率要低很多那些被建议名为“Candidatus Accumulibacter phosphates”已被证实显著存在于EBPR系统中Saunders等(2003) 在对6个运行污水厂进行了检测后认为，很可能“无关紧要”的“CandidatusAccumulibacter phosphates”正是重要的PAO另外还有显微镜原位观察显示，酵母菌很可能涉及在生物除磷中，许多“聚磷菌”很可能是酵母菌的孢子，但其作用机理显然还需要进一步探讨43 硝化细菌氮循环是高度依赖微生物活性和转化的一个过程这类微生物在污水处理、农业等领域具有极其重要的作用，因此成为近年来世界研究的热点，变形杆菌的亚纲几乎已经成为微生物生态学的模式系统 Kindaichi等(2004)对自养硝化生物膜进行了FISH分析表明，膜上有50属于硝化细菌，其余50为异养细菌，分布为变形杆菌亚纲23 ，亚纲13 ，绿色非硫细菌9 ，CFB群2，未定类群3该结果表明，硝化细菌通过可溶性产物的产生支持了异养菌，异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态稳定性 从培养角度来说，硝化细菌生长极慢；由于硝化细菌的分布同pH、温度等敏感，所以污水厂的硝化作用常有崩溃的情况发生431 氨氧化茵基于16S rDNA序列分析，已经分离和描述过的氨氧化细菌都分属于变形杆菌纲的2个单系群中Ni-trosococcusoceanus和Nhalophilus属于Proteobacteria的亚纲，包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus)，后3个属关系密切；而Nitrosococcus mobilis(实际是Nitrosomonas的一个成员)则在亚纲组成紧密相关的集合432 亚硝酸氧化茵基于超微特性，已培养出的亚硝酸氧化菌(Nitriteoxidizing bacteria，NOB)被分为4个已知属，硝化杆菌属(Nitrobacter)，硝化刺菌属(Nitrospina)，硝化球菌属(Nitrococcus)和硝化螺菌属(Nhrospira)16S rDNA序列比较分析表明，硝化杆菌属及其3个种都属于变形杆菌的一亚纲；Nitrospina和Nitrococcus各有一个种，分属于变形杆菌的和一亚纲；Nitrospira属包含有moscoviensis和rrtarin在传统上，Nitrobacter一直被认为是最重要的亚硝酸盐氧化菌然而，在硝化污水厂内用目的探针的FISH法和定量斑点杂交(Quantitative dot blot)等发现，检测不到Nitrobacter或者数目很低，因此凸现了非Nitrobacter的NOB在硝化过程中的重要性Egli等(2003)用不同污泥接种反应器，利用定量FISH和RFLP(Restriction fragment length polymorphism)方法对稳定的硝化作用反应器进行检测，发现有活性的都属于Nitrospira属 J以Nitrospira序列发展的特定16S rRNA探针，对活性污泥进行FISH查后表明，未培养的类硝化螺菌(Nitrospiralike)以显著性数目(总菌数的9)存在，其对亚硝酸盐氧化的重要性已由反应器富集研究所证实Nhrospira能固定CO：，也能利用丙酮酸混合营养生长，而不利用乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐。44 反硝化细菌反硝化细菌(Denitrifying bacteria)的大多数鉴定和计数都是依赖培养法很多属的成员，如产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、甲基杆菌属(Methylobacteriurn)，副球菌属(Paracoccus)和生丝微菌属(Hyphornicrobiurrt)等，都从污水厂中作为脱