环境工程中微生物处理技术的运用与实践

[摘 要]微生物学科的发展推动了生物工程在环境保护工作中的进步。利用微生物技术治理环境污染问题在目前取得了重要的成就。微生物利用成本低，处理污染效果好等特性受到大多数环境工作者的青睐。本文详细的研究了微生物处理技术在环境工程中的应用和实践。

[关键词]微生物 生物工程 环境工程

中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0223-01

引言

微生物工程，又被叫做发酵工程，主要内容是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。发酵是微生物特有的作用，在几千年前就被人类认识了，并且用来制造酒、面包、酱、醋等。微生物工程，是大规模发酵生产工艺的总称，就是利用微生物发酵作用，通过现代工程技术手段来生产有用物质，或者把微生物直接应用于生物反应器的技术。它是在发酵工艺基础上吸收基因工程、细胞工程和酶工程以及其他技术的成果而形成的。发酵工程跟环境保护和农牧业等许多领域关系密切，对它的开发有很大的经济效益。DNA重组技术和生物反应器，装有固定化酶的容器，能进行生物 化学合成，是生物工程中的两大支柱。从工业规模生产这一点看，生物反应器尤其重要。因为只有通过微生物发酵，才能形成新的产业。本文详细分析了微生物技术在环境工程中的作用，和对环保工作所做出的贡献之大。

1.利用微生物技术监测水质情况

在各种水体，特别是污染水体中存在有大量的有机物质，适于各种微生物的生长，因此水体是仅次于土壤的第二种微生物天然培养基。水体中的微生物主要来源于土壤，以及人类的动物的排泄物及污染。水体中微生物的数量和种类受各种环境条件的制约。目前，世界各国一般认为大肠菌群是指示水质受粪便污染较好的指示菌。我国水质控制也采用大肠菌群作为指示菌，GB5749-85《中华人民共和国国家标准？生活饮用水卫生标准》规定，生活饮用水中大肠菌群每升不得超过3个。另外，还要根据水的等级限制大肠杆菌的个数。一等级是小于等于500个，二等级小于等于10000个。三等级小于等于50000个。大肠杆菌会令糖起到发酵作用并且产生出酸或者是气体。所以，工作人员便可通过检测酸和气体来判断大肠杆菌的数量，从而依照大肠杆菌的数量来判断水的质量等级。

2.利用微生物技术处理废水

污水里面所含有的污染因子十分丰富，一般生活中出现的污水主要的成分是生物代谢物质以及作废的食物，在工业中废水中出现的污染因子较多。据研究，这些污水可能还有金属、酚类以及甲醛等成分。利用微生物技术处理废水主要是指利用微生物群体，对污水中的有机污染物进行吸附和转化。同时进行一些列的扩散、分解等行为，出去污水中的污染因子。污水被处理之后，其中的有害物质别排除在外，或者是转化成对人体无害的物质。城市污水经过微生物处理过程，其中的悬浮物质能够减少到10%左右。

2.1 厌氧处理法

污水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵（或酸化）阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。水解阶段是高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢。发酵阶段是有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。产乙酸阶段主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。虽然厌氧消化过程可分为以上四个过程，但是在厌氧反应器中，四个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡。该平衡一旦被pH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至导致整个消化过程停滞。

2.2 好氧处理法

好氧处理法就是将微生物放置在有氧环境中，促使其大量的繁殖。之后通过微生物氧化分解污水中的污染因子。实现污水的精华，处理掉其中的有害物质。好氧处理法的操作方法比较简单，具有较强的灵活性。

3.利用微生物将固体垃圾变为化肥

在固体垃圾中放入大量的嗜热微生物和硝化细菌异界纤维分解微生物，一般中温微生物的生长受到高温的限制，嗜热微生物在高温的情况下能够加快生长并且使活性增加，更容易形成正反馈回路。但是如果温度在上升到一定范围，超出微生物的承受程度，也会不利用其生长繁殖，总而造成负面的影响。通过微生物发酵把固体垃圾转化为化肥的方法在目前已经被大规模的使用，并在多个地区取得了较好的效果。

4.利用微生物净化废气

利用微生物净化废气，首先要把废气转化为液体形态，然后利用微生物处理有害液体的方法对空气中的废气进行处理。在处理废气的过程中产生的代谢物质会进入到液相环境内，这种物质可以作为细胞的代谢能源。利用微生物处理二甲苯可以在室温的环境里进行。当二甲苯的浓度和每小时的气流量以及废气在空塔中的时间达到一定的数值内，微生物对二甲苯的处理效果会更加明显，去除率高达90%以上。

5.固体化微生物技术的应用

利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法也被称作“生物增效”，其适用的领域非常广泛，例如：化粪池、隔油槽、排水管、城市污水处理厂以及工业废 水…等。一般而言，针对特殊污染源，来自天然环境的微生物消耗很快、效率低下，即使有快速的繁殖能力仍不足以负荷。因此，生物增效的作业过程还是依循自然 的方式，向目标添加定制的、具有已知降解能力的微生物制剂（固定化微生物），处理效果则有明显的提升。固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖。这种方法对提高生物反应器内微生物（尤其是特殊功能的微生物）的浓度，和微生物抵抗不利环境的能力都有重要的作用，有利于反应后的固液分离，缩短处理所需的时间。在固体化微生物处理技术上，工作人员经过大量的试验得出结论：在微生物经过固定处理之后，温度和PH值的使用范围更加广泛，有机物的降解能够加强，远远高过普通的微生物。

6.结束语

微生物在环境工程中的作用十分的广泛，为解决环境污染工作做出了重要的贡献。目前，微生物技术已经涉及很多歌领域，微生物技术以成本小，效果好的特点成为环境工作者的使用对象。未来，微生物技术还会不断的发展和进步，为国家提供更大的帮助。

参考文献

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[2] 周东群. 污水治理专用微生物制剂的开发研究[D ]. 山东轻工业学院，2012 （06）.

[3] 李靖，周玉林，关杰. 环境微生物学教学改革的探索与实践团. 微生物学通报，2009（1）.

作者简介

曲滨鸿（1984年9月）女，汉族，黑龙江省集贤县人，硕士研究生学历，助教，从事研究环境科学与环境工程工作。