随着生物工程的发展,微生物对污水处理的作用进入了人们的视线,微生物可以将污染物当作自己生活的食物进行吞食和分解,且分解产物为无害物质。由于微生物具有繁殖速度快的特点,能够高效的处理污染物,且由于污染物中含有大量的有机成分,为微生物的繁殖提供了良好的生存环境。
1 基于微生物的污水处理机理分析
基于微生物进行污水处理,简单的说就是以污水作为微生物的培养液,首先进行适性菌群的选择,然后构成一个小型的生态系统,并完成系统的内的物质交换。以高的污水处理为例,该污水适合好氧微生物的繁殖和生存,通过该类微生物的不断增殖、将污水中的有机物不断地吸收、降解,最终形成以、、等为无机物为主的代谢产物和活性污泥。经过好氧微生物的处理,污水可以达到排放的标准;而代谢产生的活性污泥能够作为沼气池的填充料和化肥原料。
2 微生物的水质净化方式
微生物在处理污水的过程中,针对不同的有机物成分,有着不同的水质净化方式。首先是有机物的降解。对于污水中存在的含磷农药和石油提炼物等污染物,微生物可以在生长和繁殖将这类有机物作为自己的食物,从而实现这类有机物的降解。第二种净化方式是共代谢。这种净化方式适用于那些无法作为微生物食物的有机污染物,这类污染物可以被微生物分解,却不能为微生物所用。第三种净化方式是毒质降解。利用这种方式,微生物可以改变有机污染物的分子结构,使得其转化为其他物质的分子,从而实现毒性降解。值得注意是,由于微生物种类繁多,且转化过程复杂,有可能在污水处理过程中产生有毒的中间产物或最终产物,因此利用微生物进行水质净化需要对水中成分进行严格的监视。
3 基于微生物的污水处理方法
3.1 好氧微生物处理法
好氧微生物处理法主要是通过微生物的有氧呼吸来降解污水中的有机物,部分有机物可以被完全氧化;部分有机物会被好氧微生物吸收,作为微生物细胞的组成成分;部分有机生物在无法被微生物利用时,微生物通过自身的氧化将其分解。在应用好氧微生物处理污水时,又可以分为基于活性污泥的处理方法和基于生物膜的处理方法。活性污泥法是通过活性污泥吸附污水中的污染物并利用好氧微生物进行分解,而生物膜法则是以菌胶团为主要组成,通过繁殖在载体表面形成生物膜,在污水处理过程中,生物膜重复不断损耗和再生的过程,实现水质净化。
3.2 厌氧微生物处理法
利用厌氧微生物处理废水,主要是利用厌氧微生物在缺氧状态下将污水中的有机物进行分解,且分解成分主要是和等气体,其中作为一种常用的可燃气体,具有很高的经济价值。利用厌氧微生物处理污水的流程与沼气池的工作原理类似,通过厌氧微生物的处理,能够有效地消除废水中的异味和有害菌群,对于污水中的污泥也有很好的处理效果。
3.3 氧化塘法
氧化塘法的适用环境是自然的水泊或者人工建立的池塘,利用藻类和微生物形成一个生态系统,藻类进行光合作用提升水中的氧气含量,而好氧细菌则可以将有机污染物分解成为二氧化碳和含氮无机物,用于藻类的正常生长。这种方法的由于没有专门的菌群培养和人工干预,因此其污水处理效率较低,同时由于其作为生态系统较为开放,容易受到外界环境的影响,这会进一步影响该方法的污水处理了效率。
4 基于微生物的污水处理的发展前景
随着生物工程的发展,给利用微生物处理污水带来了新的方向,现分析如下:
4.1 高效降解菌
高效降解菌是利用生物工程的培养技术,通过人工选择,不断强化细菌的降解能力而得到的一类菌群。通过人工培养,这类细菌具备较强的环境适应能力和繁殖速度,同时对有机污染物的吸收分解速度也经过了人工选择,使得这类菌群能够各类环境中快速地实现污水处理和有机污染物的降解。
4.2 固定化酶和固定化细菌
某些微生物中的酶具有消解污染物毒性的作用,通过将这类酶固定化,能够提高降解效率,且能够应对各类难降解有毒物质的分解,对水质也有较强的适应性,在有毒废水处理中具有巨大的应用前景。此外,为了使一种细菌能够分解多种污染物,可以通过基因工程,把不同细菌的基因片段整合到一种细菌中。这种细菌正在研究中,如果成功,将能大幅提升污水处理的效率。
5 总结
利用微生物进行污水处理是一种环保节能的污水处理方法,具有较好的污水处理效果且成本低廉。并且随着生物技术的发展,通过基因工程和人工培养的专门用于污水处理的菌株能够大幅提升污水处理效率,降低处理成本,推动以污水处理为首的我国环保事业的发展。
