微生物处理技术在环境工程中的应用研究

林捷斌

漳州市漳浦生态环境局，福建漳州，363200

0 引言

随着社会工业化和城镇化的不断推进，在提升我国人民物质生活水平的同时，生态环境也承受着较大程度的污染压力，进而对我国的经济发展形成一定程度的制约。环境工程作为治理环境污染以及改善人类生存环境的重要学科，在当下的受重视程度已经不断提升。相较于物理和化学处理技术，微生物处理技术不易产生二次污染，更有益于提升环境工程的应用效果。应积极将微生物处理技术广泛地应用于处理污水、固废等污染物，以其污染物的处理过程不产生新环境问题的优点，实现人与自然的和谐发展。

1 环境工程的含义

环境工程在当下被越来越多的人所认知，从环境工程的含义来看，其属于环境科学的一种表现形式，是人类在长期的环境污染治理、环境保护以及生存环境的不断改善中所形成的一门综合性极强的学科[1]。从环境工程的内容来看，其包括预防环境污染、治理环境污染以及提升环境质量等。由于环境关乎人类社会发展，这也使得环境工程的建设成为全社会建设的重要组成部分。由于环境工程的系统性较强，在具体开展的过程中涉及的内容较多，涉及的部门和人员也较多，需在建设环境工程的过程中，立足于宏观角度完善顶层设计、做好统筹规划工作，才能提升环境工程建设的质量。

2 造成环境污染的主要因素

2.1 人类生活对环境污染的影响

在城镇化的推动下，城镇中的人口数量在不断增加，所产生的生活垃圾数量也随之显著增加，给自然环境造成极大的影响，其中部分污染属于不可逆的污染，给环境工程治理带来极大的难度。尽管大部分地区人们的环境保护意识相较于早前已经有了较大程度上的提升。但在部分地区，由于受到经济发展以及传统因素的制约，人们在环境保护意识上仍旧较为淡薄，在生产和生活中不注意保护环境，进一步增加了环境污染的治理成本。环保意识的缺失反映了相关环境保护宣传工作做得不足，没有使得人们认识到环境污染给人类社会发展所造成的影响，也使得人类生活成为环境污染的重要因素之一[2]。

2.2 工业生产对环境污染的影响

工业作为一个国家经济发展的支柱型产业，工业发展水平对于国民经济发展水平的提升可起到至关重要的作用。在我国，随着对工业发展投入程度的不断加大，极大地提升了工业发展水平。为促进近四十年来我国经济发展作出了无法取代的贡献。但由于工业生产的自身特点，其在生产的过程中时常不可避免地产生有毒有害废弃物，并且产生的废水、废气以及固体废弃物的种类和数量日益增加，若这些废弃物没有经过处理即排放到外环境中，则对水、土壤及空气等自然环境均可造成严重的影响。

3 微生物处理技术在环境工程中的应用

3.1 微生物吸附技术

在微生物处理技术中，微生物吸附技术占据其中重要的组成部分，其利用微生物在结构上的特点，与自身物质、分泌物或者污染物中的物质可进行结合，利用吸附技术来将物质进行吸附，并利用人工分离的方式将其固液态进行分离。微生物吸附技术由于应用效果较好且成本较低，在应用范围上较广，特别是对重金属离子的吸附和分离的应用。但微生物吸附技术也具有一定的局限性，其在具体应用的过程中受外界因素影响较大。从具体影响因素来看，首先为温度因素，在污水处理中，一旦温度出现变化，可使得金属物质的结构或者成分出现变化，对于微生物的吸附作用造成较大的影响。其次为酸碱值的影响，酸碱值一旦发生变化，也可对于污染物中的成分结构造成影响，无法真正发挥微生物吸附技术的积极作用[3]。与此同时，微生物吸附技术受吸附时间的影响也较大，通常来说，在应用微生物吸附技术处理污水的过程中，一般时间需要在3个小时左右，适当增加吸附时间可提升吸附效果。但需做好时间的控制工作，若时间过长也可导致污染物吸附效率下降。由于污水中的成分较为复杂，共存离子也是需要考虑的影响因素，吸附过滤有害物质，保留无害物质才能达到污水净化、提升水质的目的。

3.2 微生物絮凝技术

微生物絮凝技术在微生物处理技术中单独运用并不常见，但作为降解技术的补充十分普遍，从其处理原理上来看，微生物絮凝技术利用微生物在开展新陈代谢中可产生多糖线性有机物的原理，这些有机物具有一定的絮凝作用，来对污水中的污染物质进行絮凝沉降，从而达到降低污染的作用。而在微生物絮凝技术中，除微生物本身所产生的有机物可起到絮凝作用之外，部分微生物自身也可直接作为絮凝剂来使用。在微生物絮凝技术的应用范围上，一般在农业污水的处理上配合降解技术对污水进行脱色更为常用。在处理农业污水中，由于农业污水中生化需氧量数值高，用其他物化技术处理难度较大，无法实现处理效果的全面提升。而应用微生物絮凝配合降解技术，可有效提升处理效果。

另一方面，在废水脱色中，微生物絮凝技术处理效果也极为显著，许多污水中由于成分较为复杂，在色素含量上较高，利用微生物絮凝技术可对污水进行脱色，降低污水色度，提升污水的透明度[4]。并且这种微生物絮凝技术在应用上较为安全，虽应用尚不普遍，但前景较好。总的来说，微生物絮凝技术在单独应用的过程中还是存在一定的局限性，例如其需要投入较多的成本，并且对于操作人员的技术要求也较高，因此在推广上也受到一定的限制。

3.3 高效降解菌技术

在将微生物处理技术运用到污染物的处理中，高效降解菌技术也是今后发展的主要方向之一。从高效降解菌的技术原理来看，其可针对不同所需处理的污染物，对于一些具备降解功能的细菌进行人工培养，提升其降解功能和适应性。利用这种方式所培养出的优势菌种，在繁殖力以及适应力上均有着较大程度上的提升，在污水处理效果上提升也较为明显。而在细菌的培养中，由于针对不同污染物的细菌的种类较多，在培养方式上可选择多种细菌共同培养的方式进行，提升培养效率，并在培养的过程中不断选择更为合适的方法来处理污水。

以固体污染物的处理为例，在人们生产和生活的过程中，固体垃圾的数量巨大，若不经过处理直接将其排放到自然环境中，不仅对环境造成影响，还会滋生大量的有害病菌，遗留下极大的安全隐患。而在传统垃圾处理技术中，无法完全消除其中的病菌，还会增加环境的二次污染的出现概率[5]。而应用微生物处理技术中的高效降解菌技术，可在固体污染物中放置一些嗜热微生物或者硝化细菌异界纤维来将固体垃圾进行分解。由于部分细菌对于温度的变化较为敏感，许多微生物无法进行繁殖，而嗜热微生物由于耐高温性强，且随着环境温度升高其活性反而有所提升，可利用这种微生物来将一些固体的生活垃圾转变为化肥应用到农业生产的过程中，不仅降低了固体垃圾对于环境的污染，更实现了资源的二次利用，符合当下可持续发展的各项要求。

3.4 固定化微生物技术

固定化酶技术与固定化细菌技术均属于固定化微生物技术，其处理原理为在微生物活性较高的时期，结合所需分离的微生物，将其在特定的载体上进行固定，使得微生物在浓度上大幅提升，并可反复、多次进行利用。在固定化酶技术以及细菌技术中，其应用方法较多，如包埋法、交联法等，由于固定化酶技术与固定化细菌技术在操作上较为简单，且所需投入的成本较低，在土壤污染处理以及水污染处理中应用较为广泛[6]。并且固定化酶技术与固定化细菌技术在应用的过程中各方面的限制较少，应用效果也较好。在污水处理中，因其设备占地小，受限制少，安全性高，不易产生二次污染，可以尽可能减少对周围群众正常生产生活所造成的影响，使得固定化酶技术与固定化细菌技术均被广泛应用。

在应用固定化微生物处理技术中，首先需要选择合适的微生物种群，在特定的环境下，保证微生物自身的生存条件和活性不能被破坏。使微生物处于高度密集状态，微生物将保持快速繁殖的状态，从而促进微生物的活性以及浓度的不断增加。在反应完成之后，可利用固液分离的方式来降低处理时间。从已经研究的结果可以看出，微生物在条件驯化处理之后，相较于常规状态下的微生物，在应用上更为高效，在特殊酸碱值以及温度等特殊条件下的适应能力上更强，可有效提升微生物的降解能力。以废水处理为例，利用密度较高的经驯化的反硝化细菌来处理含氮的污水，在处理效果上极为明显，大大提高反硝化作用。

3.5 电极生物膜技术

电极生物膜技术在应用原理上，其可将微生物在电极表面进行固定，并利用微生物的吸附技术，在电极表面上形成生物膜类的物质，连接电流后，借助微生物的吸附作用来使得污水中的杂质与电流相接触，在接触一段时间之后，可将杂质分解为其他成分的物质。在应用实践中，电极生物膜技术在处理有害物质以及有毒物质上效果极为显著。实际成套设备的应用中步骤比较少，操作较为简单，所需投入的成本较少，在城乡污水等氮磷化合物的处理中应用逐渐广泛。但电极生物膜技术也存在一定程度上的局限性，例如其在应用中需要借助一定的设备进行，对于设备的要求较高，对于专业性的要求也较高，并且在通电的过程中电流的强弱程度的控制对于微生物污水处理效果和处理效率会产生至关重要的影响。因此，在应用电极生物膜技术的过程中，需要专业的公司提供专业的设备设施以及配备专业水平较高的人员来进行维护和指导，才能最大限度发挥电极生物膜技术的优势。

3.6 微生物检测技术

在水质检测的过程中，也可利用微生物处理技术来进行检测。相较于传统水质检测方式来说，利用微生物处理技术来检测水质准确度较高。比如一些地方饮用水消毒净化不彻底会仍含有较多数量的细菌，如大肠杆菌等，而大肠杆菌在水中进行发酵，将使得水质呈现酸性，人们饮用这种不洁净的水会对身体健康造成不利影响。应用微生物检测技术对水质进行检测，可利用分析大肠杆菌在水中的存在比率，再与国家标准进行比对来判断大肠杆菌群的超标情况，以及时对不合格饮用水重新调整消毒净化方案，进行更加严格处理。

除以上较常见的六种微生物处理技术外，还有其他运用技术正在被发掘，比如利用废气液相转化后植入微生物的方式降解废气中污染物的运用，从公开的实验成果，利用微生物处理技术在处理废气的去除率最高可达九成以上。

4 微生物处理技术在环境工程中应用的优势说明

在开展环境工程建设中应用微生物处理技术，对于环境污染的治理能起到重要作用，相较于传统物理以及化学治理方式来说，微生物处理技术在应用优势上主要集中在以下几个方面[7]。首先，由于微生物处理技术的吸附力较强，在降解能力以及沉降能力上均有较好表现，这也使得其在应用到环境工程的过程中制约因素较少。针对污染物的去除，微生物处理技术可利用其自身酶催化代谢进行降解，无论从处理效率和处理效果上都表现突出。特别是在处理污水的过程中，由于污水处理量通常较大，传统处理方式不仅需要投入药品、设备成本，还可能需要进行二次处理才能彻底去除污染物，而应用微生物处理技术，在资金投入上相对较少，经济效益较高。

其次，由于微生物在种类上较多，自然环境中的微生物资源极为丰富，可选择的代谢类型上也较多，可针对所要处理的目标污染物质，找到对应的微生物来将其进行转化或者降解[8]。并且微生物在培育上较为简单，且繁殖周期较短，对于周围环境的适应性较强，一旦在环境中产生出新的化合物或污染物，微生物自身的诱导作用可使得其自身产生出适应新的化合物或污染物的酶系，并且完善出代谢功能，实现对全新化合物或污染物的转化以及降解。利用这种特性，在特定的条件下有针对性地培养微生物，可提升其对环境的适应能力和对特定污染物的处理能力。

最后，利用微生物处理技术，在处理污水的过程中，不仅可对污水中有毒有害物质进行去除，对于病原体等病毒也可起到较好的抑制作用，与此同时，微生物处理技术还可借助自身的吸附、沉降功能提升污水的透明度，降低其色度。

5 结语

环境污染对于人们正常的生产和生活造成负面的影响，最终制约了我国经济社会的健康发展。所以，需高度重视并做好环境的治理工作。在环境治理过程中，要最大限度地发挥环境工程在改善环境质量中的积极作用，结合环境污染的实际情况，合理选择和运用微生物处理技术来进行处理，不断提升技术水平和处理效果，改善环境质量，实现我国社会的可持续发展。