谈微生物在污水净化中的作用.docx

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谈微生物在污水净化中的作用

福建省侨兴轻工学校吴金模

[摘要]：

本文介绍污水的分类和特征，讨论微生物净化污水的原理及其作用，认为微生物对污水中污染物的降解和转化具有巨大的潜力。

关键词：

微生物污水降解（净化）原理

进入二十一世纪以来，实施可持续发展战略已成为世界各个国家的共同选择，而环境问题则是影响可持续发展战略能否顺利实施的关键因素之一。

在我国诸多环境问题中，水污染显得尤为突出和迫切，我国大部分城市和地区的淡水资源供给已受到水质恶化和水生态系统破坏的威胁。

据有关资料统计，全国废水年排放量为三百六十亿吨，其中城市污水80%以上未经处理排入江河，城市水域90%以上污染严重，近50%的重点城镇水源不符合饮用水标准。

全国有七至八亿人饮用污染超标水，这说明水质恶化已成为摆在我们面前的一个严重问题。

微生物则在污水净化中起着重要的作用，这是因为微生物具有体积小、表面积大、转化能力强、繁殖力惊人等特点，能不断地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，所以利用微生物进行污水的净化得到广泛应用，造福于人类。

1、污水的分类及特征

1.1污水的分类

人类的生活和生产活动均离不开水，从自然界中取用的水由于混进了各种污染物受到污染，改变了天然水原来的物理、化学或生物学的组成和性质，甚至丧失了使用价值，于是将其废弃外排，这种被废弃外排的水称为污水。

污水按其来源，可分为生活污水和工业污水两大类。

生活污水是指人们日常生活过程中排出的污水，主要包括粪便水、洗浴水、洗涤水和餐饮水等；工业污水是指工业生产中排出的污水。

此外，由城镇排出的污水，叫做城市污水，其中包括生活污水和工业污水。

根据污水中的主要成分，可分为有机污水、无机污水和综合污水。

有机污水是指污水中污染物主要是有机物质，一般具有生物可降解性；无机污水一般以无机污染物为主；综合污水是指污水中同时含有机污染物和无机污染物，并且两者含量都很高。

污水中如果某一种成分在污染物中毒性较大，则常常以该成分取名，如含酚污水、含氰污水、含汞污水等。

此外，还可以根据产生污水的工业部门或生产工艺来取名。

如，造纸污水、化工污水、印染污水、农药污水、冷却污水等。

1.2污水的特征

生活污水常具有如下特征：

水质浑浊、色深、具有恶臭、呈微碱性，但一般不含有毒物质；固体物质含量很低，仅占总重量的0.1%～0.2%；有机杂质约占60%,有机成分占全部悬浮物总量的四分之三以上；无机成分主要以泥沙、溶解盐、沉淀盐居多。

此外，生活污水还含大量细菌、寄生虫等微生物。

工业污水常具有的特征如下：

组成复杂；污染物浓度高，毒性大；水质、水量不稳定；水温较高；含营养物较多等。

2、微生物净化污水的原理

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。

微生物的新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种。

2.1需氧净化即有氧气存在的条件下，好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化，能把污水中的有机物氧化分解成二氧化碳和水等，同时从中获得碳源、氮源、磷源和能量等。

因此污水的需氧净化处理，就是模拟这种生物净化原理，把微生物培养在一定的构筑物内并通气，从而达到高效净化污水的目的。

2.2厌氧净化即微生物在严格无氧条件下，对有机物质发酵或消化，将大部分有机物分解成氢气、二氧化碳、硫化氢和甲烷等气体。

污水的微生物厌氧净化处理，就是根据污水经厌氧发酵既得到净化，又获得生物能源甲烷的原理，在密闭容器内让微生物在污水中发酵，从而达到有效净化污水的目的。

厌氧发酵法常被应用在有机物含量高或含不溶性有机物较多的污水或废水的净化，如人们对造纸、抗菌素发酵的废水处理。

3、微生物在净化污水中的作用

微生物是一个具有多功能的化学反应的群体，能够完成各种各样的化学反应，对于污水中难降解的污染物具有联合降解的群体优势，所以，微生物对污水的净化具有巨大的潜力。

微生物分解有机物的能力是惊人的。

可以说，凡自然界中存在的有机物，几乎都能被微生物所分解。

有些微生物，如葱头假单胞菌甚至能降解九十种以上的有机物。

石油是由许多种烃类化合物及少量其他天然有机物组成的复杂混合物，因微生物能分解各种烃类化合物和天然有机物，所以，微生物已成为降解和转化海洋油污的主要工具。

据试验，在海面上扩展成一薄层的石油，在1～2周内形成细菌菌落，2～3个月内石油被分解、消失、每年几百万吨石油流入海洋，主要是由于微生物的降解作用而得以净化。

自然界中能降解烃类的微生物有几百种，多数为细菌和酵母菌等真菌。

降解作用是由它们所产生的酶或酶系完成，最后将烃类氧化成二氧化碳和水。

氰（腈）是剧毒物质，人们发现约有五十余种微生物对氰具有不同程度的降解能力。

如诺卡氏菌等微生物对腈纶废水中的丙烯腈降解的速度快、效果好。

再如，对生物毒性很大的甲基汞，能被抗汞微生物如PseudomonasK62菌株分解、转化为元素汞。

有毒的酚类化合物也能被不少微生物作为营养物质利用、分解。

有些不易降解的农药，它们并不能支持微生物的生长，但它们有可能通过几种微生物的共代谢作用而得到部分的或全部的降解。

如通过产气气杆菌和氢单胞菌的共代谢作用，可将DDT转变成对氯苯乙酸，后者由其他微生物进一步分解。

某些污染物对人体有致癌作用。

如多环芳香烃、硝基化合物等。

我国应用肠杆菌、克氏杆菌等细菌，处理制造三硝基甲苯炸药过程中的污水，效果极佳。

自然界中的微生物对人工合成的有机物不易被降解，因为它们缺乏分解人工合成的有机化合物的酶系。

但人们经过对自然微生物的驯化和诱变，培育出了一些能降解人工合成的化合物的微生物，如2,4-D等化学农药可以用这样的微生物降解，从而消除农药污染。

为提高污水的生物净化效率，生物学家应用生物技术，对现有微生物进行基因改造，选育高效菌株，以提高对污水的净化能力。

目前，人们已得到了粘乳产碱杆菌S-2和裂腈无色杆菌，它们对含腈废水有较强的分解能力，它们的腈去除率可达90%以上。

此外还得到了可以降解三硝基甲苯（TNT）的芽孢杆菌和气杆菌，它们对TNT的转化率也达到90%以上。

在污水中常常有机物质含量很高，而缺少氮、磷等无机元素。

为了解决这个问题，人们正在尝试培养能够在污水中生长的固氮菌株，以提高水中的氮元素的含量。

此外，放线菌可以分解酚、吡啶、甘油醇、甾族、芳香族、石蜡等许多种复杂的有机物，因此也是一种很有前途的可用于污水处理的菌种。