微生物技術在污水處理的應用現狀和前景

王加領，鄧宏寶

南通大學教育科學學院，江蘇 南通 226001

1 微生物應用現狀

1.1 在微生物菌劑中,微生物菌種的多樣性存在明顯的缺失

當前，市場上的微生物菌劑僅有1～2 種,這些菌劑的處理效果受污染物種類和特征的限制, 無法滿足當前城市生活污水和工業生產廢水的綜合處理需求。因此,其在未來的發展潛力巨大,可以為污染物的有效治理提供更多的選擇。如果我們能夠更加豐富多樣地使用菌劑, 那么就可以大幅提升微生物在污水處理領域的應用水平。

1.2 溫度對于用微生物處理污水有顯著的影響

“活性”的存在使得微生物的繁殖和代謝受到溫度的限制。不同種類的微生物對溫度的需求不盡相同。如果溫度過低，就會導致微生物的活性下降,污水處理效果變差，甚至導致微生物大面積死亡,從而影響污水的最終排放標準?？刂茰囟鹊倪^程不僅會極大地提升污水處理廠的運營效率，還會使污水處理技術變得更加復雜，進而導致微生物在污水處理領域的應用受到限制。

2 微生物在污水處理領域現有的應用方法

2.1 活性污泥法

采用活性污泥法來處理廢水是一種有效的技術,其關鍵在于建立一個有效的曝氣池,使污水和活性污泥有效混合, 從而實現對有害物質的有效捕獲和轉化, 使污水得到有效凈化并滿足國家的環保標準,使廢水得到有效處理。采用活性污泥技術進行污水處理不僅需要投入大量的微生物菌劑, 而且需要耗費大量的電力,這就需要采用多種模式,如完全混合式和延遲式,以精確掌握曝氣量,從而實現更高的凈化率和更好的凈化效果。

2.2 生物膜法

通過生物膜工藝可以將多種有機物分子結合在一起,形成具有良好吸附性能的薄層,以有效地捕獲、分離、轉化、處理和凈化污水,達到凈化環境的目的。生物膜科技的使用范圍越來越廣。這得益于它的優勢:菌膠團、藻類、固著型纖維和游離型纖維等微生物都可以作為生物膜的基本單元, 有助于有效地捕獲和吸收有機物, 以減小其對環境的影響并有效降解BOD5。由此可見，生物膜科技的使用比傳統的活性污泥工藝更加有效,更加節約資源以及更加環保。與傳統的活性污泥法相比, 使用生物膜技術可以有效減少淤泥的數量,節省后期的處置費用,從而提升整體經濟效益[1]。

2.3 厭氧微生物法

采用厭氧微生物法不僅可以有效去除污泥中的有害物質、節約資源，由此生成的甲烷和其他氣體還可以被轉化為清潔的天然能源, 從而實現對廢水的循環使用。此外,通過這種方法,還可以顯著地減少污泥中的細菌,使廢水的排放變得更加安全。厭氧微生物和好氧微生物都是常用的污水處理技術, 它們可以被用來改善污泥的性能, 也可以被用來減少高濃度有機物的排放,從而大大提升污水處理效率。

3 生物制劑在污水處理中的應用

自20 世紀70年代以來，為了更好地控制和減少工業廢水的排放，科學家和學術團體開發了多種生物菌種，其中包括硫酸鹽還原菌、酚類、氰和腈類、硝基苯類、高效的脫色菌、多種農藥和氯代芳烴類、有機磷和樂果類、非硫細菌、焦化廢水和硫氰酸鈉類。這些菌種的發現和使用為改善環境質量提供了重要的科學依據和可靠的保障。通過對TNT -DNN 和TNT - RDX 有機結構進行處理，我們已經成功解決了多種污染問題，包括電鍍、農藥、印染、有機酚及其他各種有害物質的排放，并取得了顯著成績。王之暉、馮昊等的研究表明，當多種酵素混合物被應用于改善制漿廠的廢水處理系統時[2]，其運行效果能夠得到顯著改善。研究發現，在工藝運行參數保持不變的情況下，添加多種酵素混合物可以顯著改善該系統的生物活性，有助于提升CODCSS 和色度去除率。

4 微生物技術在污水處理中的應用

根據微生物處理的方式，可以將其分為好氧處理、厭氧處理及混合處理，用于滿足特定的環境需求。

好氧微生物處理技術可以利用細菌的有氧循環實現對廢棄物的高效去除。其中常見的技術包括：①利用氧化塘，即利用自然環境中的池塘、湖泊等，模擬其本質，形成一個靜止的污水池，其內部的細菌可以通過光合作用及其周圍的大量空氣來實現對廢棄物的高效去除。②采用活性污泥法可以實現對較為嚴重或較小規模的污水的凈化，其特征是處理效率極佳，可以實現較為清潔、穩定和可持續的出水。其中，曝氣池是通過將廢水與回流的活性污泥結合在一起來達到凈化效果的，并將其作為最終產物排放到環境中。曝氣池可以被視作一個高效的生化反應裝置，它可以將大量的氧從污染源中排放出來，并將其與污染源的污染物進行反應，形成一個懸浮的污染體系，從而發揮污染源中的污染物和其他污染源之間的最大反應效果。接著，混合液將被引導至沉淀池，其中的懸浮顆粒會被細微地捕獲并與水完美地分離，最終形成一種潔凈的水。③通過生物膜技術，我們能夠從廢水中分離出大量的溶解性有機物。這種技術通常包括滴濾池法、轉盤法、接觸氧化法及流化床法[3]。

微生物處理是一種利用微生物進行物質降解的技術。這種技術能夠使微生物利用氧氣進行代謝，并將其中的物質進行氧化，以產生新的物質。常見的微生物處理方法包括：①微生物消化池。它可以將微生物降解成有用的物質，但是對生活垃圾和工業排放物的凈化效果較差。②通過厭氧接觸法，我們能夠更好地利用厭氧濾器中的固體填充和增加生物膜來改善污染。這種技術已被廣泛應用于處理具有難以降解的可溶態化學成分的工業廢水。在處理過程中，兼氧菌的存在可以顯著提高處理效果；當好氧和厭氧菌共存時，這種處理方式的效果會更加顯著。

5 微生物技術相較于傳統技術的優勢

相較于傳統的物理或化學凈化方式，微生物凈化技術有著許多獨特的優勢。①它的吸附能力極佳，沉淀性和降解能力也極其出色，無須對使用環境進行嚴格的限制，只需通過酶的作用就能快速、徹底地凈化廢水，不僅凈化的水量更多，而且凈化所耗費的總價格只是傳統物理或化學凈化的30%～50%。②微生物種群多樣，數量龐大，擁有多種不同的代謝機制，并且能夠輕松地分解和改造自然界中的物質。其容易培育，繁衍迅速，擁有良好的環境適應性并易于產生變異。經過精心的培育和馴化，這些微生物不僅能更好地適應多樣化的、有害的工業廢水和生活污水，而且具備廣闊的應用前景。經過對微生物的精心篩查、培育和馴化，使大多數有害物質得到了良好的生物降解，滿足了不同的污水處理需求。③通過采用微生物技術，我們不僅可以消滅各種有害的有機物、細菌和其他有害物質，還能消除異味、改善水的清澈程度、減少顏色，從而達到優異的凈水效果。通過選擇和培養恰當的微生物，可以將各種污染物進行分離和凈化[4]。

6 生物膜技術中超濾技術的優勢和發展空間分析

20 世紀70年代超濾技術得到發展，目前已成為一種重要的污染物凈化方法。它能夠利用壓力差的作用對溶液中的污染物進行有效的去除，達到凈化污染物的目的，在這一領域取得了顯著的成果。通俗地講，超濾技術可以被視作一種基于膜的物理濾波器，它利用膜的雙向壓力來有效地去除水、溶解氧、微粒和細菌，以達到去除有害物質、提高溶質純度的目的。這一過濾系統可以有效地去除溶質、細菌和微粒，使溶質得到有效的提純。近年來，超濾技術的發展主要集中在新型超濾膜的R&D 上，其穩定性和pH 適用范圍更加廣泛。因此，這一技術在處理含油廢水方面取得了顯著的成果。當前，超濾技術在工業生產中的應用和發展可以劃分為以下幾個領域。①使用熒光塑料膜可以更有效地處理乳化金屬軋制廢水。使用30 L/（m3·h）的超濾膜，用50 ℃的熱水，以4 m/s～5 m/s 的水流速度對濾液中的雜質進行清除。此外，使用氯化氫水溶液來沖洗超濾膜可以更好地消除濾膜表面的污染物，防止超濾膜氧化導致的膜孔阻塞。②除聚醚-聚酮膜外，還可以采用聚醚-PSU 膜進行超濾，它們可以有效地將微粒級別的污染物與大氣中的污染物隔絕開來，并且它們的化學特性也十分穩定，可以承受較大的熱環境。③通過使用PVC-PAN 超濾膜，我們能夠有效地將含有乳化油的污水進行油水分離。使用這種方法可以將污水按照正常的方式排放到下水道，且過濾出的油還可以用來燃燒。④多孔陶瓷超濾膜是一種高效率的混合膜，其特殊的表面特征是含有多種不同的聚合物，能夠通過對水質的分析來發現其特征，并實現對其特征的精準控制，從而實現對超濾膜的優化?；诖?，未來超濾技術的發展應該著重于提升其耐久性、抗污染性和減少能耗，同時加強設計和管理，以解決超濾膜在廢水處理中面臨的一系列挑戰。

7 結語

近年來，隨著世界各地環境保護意識的日益增強和環境規定的日益嚴格，環境微生物學科學技術得到了極大的發展。在我國，這一領域的研究正在快速興起，為國內經濟社會的發展提供了極大的福祉。隨著時代的變遷，人們對于更先進的微生物技術的關注日益增加。因此，政府、企業、學者等各界人士積極參與其中，共同努力，加強對微生物技術的研究，深入探索其在環境保護方面的應用，以促進全球環保事業的可持續發展，從而為全球的環境保護事業注入新的活力。