简谈微生物在土壤修复和废水治理中的应用

2018-02-02吴育津

资源节约与环保 2018年9期

吴育津

（苏州市环科环保技术发展有限公司江苏苏州 215007）

引言

众所周知,由于工业快速发展，资源能源的大量消耗，全球环境状况正在急剧恶化。土壤污染、水质变差、生态系统遭到破坏，全世界对环境保护给予了空前的重视。由于传统的填埋、焚烧等治理手段会造成二次污染，所以运用现代生物技术预防和治理环境污染，将是发展的必然。而微生物与动植物相比，具有自身的优势，在环境保护中占有重要的地位。作为自然界的分解者，微生物在物质循环中起着承上启下的作用。有机农药，固体废物，工业废水，生活垃圾等都要在微生物的作用下，分解为无机物被重新利用。随着微生物学的发展，其在各个领域的应用将更加广泛，尤其在污染治理方面会更加突出。

1 微生物在土壤修复中的应用

现代工业企业尤其是化工、电镀、农药等行业，在生产过程中会对土壤造成一定程度的污染，企业搬迁后土地再利用存在环境风险，而利用微生物技术对污染土壤进行修复已成为目前较为常用的手段。除了工业污染，农业面源污染问题也不容忽视，尤其是土壤中的农药残留。利用微生物降解残留农药，已成为农用土壤修复的常用技术手段。

1.1 用于土壤修复的微生物种类

到目前为止，人们已分离了多种降解农药的微生物，主要有以下几类：黄杆菌属、产碱菌属、棒状杆菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、节细菌属等。除了细菌，还有某些真菌、放线菌和藻类也具有农药降解功能。

1.2 微生物土壤修复机理

土壤污染主要包括重金属污染、农药和有机污染物等多种类型。微生物对各类污染物的作用方式可分两大类，一类是酶促反应，微生物直接作用于污染物，常说的农药微生物降解多属此类。另一类是间接作用于污染物，通过微生物的活动改变了化学和物理的环境。常见有共代谢作用、矿化作用等。

1.3 利用基因重组技术构建高效工程菌

在我国微生物修复研究工作主要体现在筛选和驯化特异性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、寿命和安全性，修复过程参数的优化和调控等方面。有关微生物对农药降解的研究已进入基因水平，科学家已经利用基因重组技术构建了降解有机氯、菊酯类农药的高效工程菌。

1.4 微生物土壤修复的应用现状和发展前景

土壤修复与废气和废水的治理不同，其耗时长、投资大、处置过程更复杂，再加上我国土壤污染严重，污染类型多样，呈现无机有机复合污染物并存的局面，因而土壤修复工作就显得更为重要和复杂。土壤污染的主要修复技术有工程修复、物理-化学修复、生物修复及联合修复技术等。微生物修复主要应用于农田农药残留、石油泄漏污染及其废弃物堆置场，含氯、菲、苯等多种有机物污染土壤的生物修复。微生物修复有时并不能去除土壤中的全部污染物，只有与物理和化学处理方法联合使用时，才能做到完全修复。

目前国内外对污染土壤修复，尤其是土壤农药残留降解的研究已十分成熟，也相继有各种“降解菌剂”问世。利用微生物解决农田农药残留问题是可行的，应用前景也十分乐观，但存在的问题也很多，如：实际应用与实验室研究脱节严重；构建高效工程菌的稳定性及菌种的安全管理等。这些问题的解决，必将推动土壤修复微生物的广泛应用，为解决污染土壤修复开辟新的途径。

2 微生物在废水治理中的应用

废水主要来源于生活污水和工业废水。生活污水如不经过处理则会使水体中的氮磷增加，造成富营养化，还会传播疾病。工业废水排入使水体严重污染，各种有机物和重金属危及农业、水产养殖业发展，人类的健康受到威胁。微生物法处理废水是最经济有效的方法。微生物法是通过微生物的新陈代谢过程，使水体中的有机污染物分解成CO2等无机物的过程，从而使水体得到净化。

2.1 微生物处理废水的方法

微生物处理废水的方法主要有两类：一类为厌氧法，主要有：厌氧接触法、厌氧生物膜法、升流式厌氧污泥层反应器等。在无氧条件下，使废水中的有机物最终被分解为CO2、CH4等。另一类为好氧法，主要有：生物转盘法、活性污泥法、氧化塘法、生物滤池法等。在有氧条件下，好氧微生物大量繁殖，使废水中的有机物最终氧化分解成CO2、硝酸盐等简单的无机物，达到净化废水的目的。

2.2 微生物废水处理技术应用现状和发展前景

微生物在废水处理中的应用最早也最为广泛，技术和市场十分成熟。废水的好氧生物处理是需要消耗能量的，尤其是曝气时非常耗电。由于能源短缺，促使废水厌氧生物处理技术得到迅速发展，例如UASB反应器、厌氧滤池等都是近年来开发成功的新型高效厌氧生物处理工艺，彻底改变了过去人们认为厌氧生物法处理效能低的观念。厌氧处理法最大的优势是能将有机物转化为沼气，在能源紧缺的当今时代，这项技术的应用与推广，可以产生巨大的经济和社会效益。所以说，厌氧处理法不但节能，还能产生生物能，符合可持续发展的治理原则。