環(huán)境污染治理與微生物學(xué)聯(lián)系范文

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在環(huán)境治理中,利用微生物作用的生化法因其投資少、處理效率高、運行成本低、二次污染少等優(yōu)點而得到越來越廣泛的應(yīng)用。

一、在大氣污染治理中的應(yīng)用

微生物用于煙氣脫硫,不需高溫、高壓、催化劑,設(shè)備要求簡單。利用自養(yǎng)生物脫硫,營養(yǎng)要求低,無二次污染,處理費用為濕法脫硫的50%。目前公認的硫酸鹽還原的最初幾點是Postgate1969年證實的:(1)硫酸酰苷酰轉(zhuǎn)移酶(2)腺苷酰硫酸還原酶(3)亞硫酸鹽還原酶

此后,很多學(xué)者利用細菌研究了大量的脫硫技術(shù)。如利用氧化亞鐵硫桿菌已使脫硫率達95%以上,日本利用該菌已使H2S脫除率達99.99%,中國利用該菌對煉油廠催化干氣和工業(yè)廢氣脫硫,H2S去除率分別為71.5%和46.91%,Saleem等用脫氮硫桿菌的耐受株T.denitrificansF,在厭氧條件下脫硫率達80%。

生物過濾法在50年代中期最先應(yīng)用于處理空氣中低濃度的臭味物質(zhì)。到80年代,德、美、荷蘭等國相繼用此法控制生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性氣體和有毒氣體。其過程為:

廢氣（預(yù)處理）生物過濾器→CO2,H20,無機鹽類

廢氣在反應(yīng)器中停留時間很短,處理率可達90%以上。生物過濾法還可去除空氣中的異昧、揮發(fā)性物質(zhì)(VOCs)和有害物質(zhì),包括控制(去除)城市污水處理設(shè)施中的臭味、化工過程中的生產(chǎn)廢氣、受污染土壤和地下水中的揮發(fā)性物質(zhì)、室內(nèi)空氣中低濃度物質(zhì)等。

微生物還可用來固定CO2,實現(xiàn)CO2的資源化,同時產(chǎn)生很多附加值高的產(chǎn)品。生物技術(shù)用于有機廢氣具有費用低、效率高等優(yōu)點,在德國、荷蘭、日本及北美國家得到廣泛應(yīng)用。畢立鋒等還進行了微生物凈化NOx的研究。

二、在水污染治理中的應(yīng)用

1.廢水中的脫氮除磷

廢水中氮、磷是造成水體富營養(yǎng)化的根源,利用生物脫氮除磷已進行了廣泛的研究。污水脫氮技術(shù)主要有活性污泥法脫氮工藝,包括A/O(缺氧/好氧)工藝,可使NH4+一N去除率達80%以上,A2/O工藝,改進的氧化溝工藝和SBR工藝都可使總氮(TN)去除率達90%以上。生物膜脫氮有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床、浮動床、浸沒式、三級生物濾池脫氮系統(tǒng)等,其中三級生物濾池的反硝化速度最高達1.0kgN/(m3.d),出水TSS<1.00mg/1。

生物脫氮中,有反硝化能力的微生物有變形桿菌、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬等。污水生物處理中,除磷常與脫氮工藝一起應(yīng)用,常見的除磷技術(shù)有:phostrip工藝,能使總磷(TP)≤1mg/L以下:Bardenpho系統(tǒng);A/O系統(tǒng);改良UCI工藝;A2/0工藝。除磷過程一般認為在有氧條件下攝取磷,在厭氧條件下釋放磷,其中不動桿菌屬〔Acinetobacter)是除磷的優(yōu)勢菌種。

2.廢水中有機物的降解

酚類對水中生物有致畸性,使生物具有難聞的酚味,化學(xué)處理法由于二次污染問題受到限制,而利用培養(yǎng)優(yōu)勢菌群的微生物法降解酚類卻有顯著作用。如卞華松采用PVA1799冷凍改良法固定優(yōu)勢菌群,對濃度為565mg/L的苯酚去除率為94%以上;張春桂研究降解五氯盼(PCP)的細菌是醋酸細菌、產(chǎn)堿菌和氣單胞菌。此外,可用家禽廢物分解的網(wǎng)紋水蚤屬(Ceriodaphniadubia)LD50和弧菌屬(Vibriofischeri)EC50、鏈霉菌303、芽胞桿菌KMR一1、麥芽糖假絲酶母10-4等對酚類進行降解。

有機物的生物降解中,白腐菌是值得一提的。白腐菌是一類提子真菌,在廢水治理中,其降解污染物的范圍十分廣泛。白腐脈射菌(Ph1ebiaradiata)I-5-6在高C低N培養(yǎng)條件下,對多環(huán)芳烴類、氯代烴類、酚類、氯代酚類、烷基苯類和硝基苯類化合物有顯著的降解作用。白腐菌中金孢展齒革菌(PhanerochaeteChrysospriumBurdsall)可降解多環(huán)芳烴、DDT、TNT、CCl4、氰化物、氯代芳香化合物、酚類、胺類、農(nóng)藥、染料、雜酚油、煤焦油、重油等。還可降解林丹、氯丹、多氯聯(lián)苯、2,3,7,8－TCDD和二氯苯胺等有機氯化物。此外,用微生物降解的有機物包括:四氯乙烯、甲醇、苯胺、甲胺磷、三氯乙烯、硝酸甘油。

3.廢水中重金屬的去除

由于藻類對重金屬離子具有較強的富集能力,利用其生物吸附作用可從工業(yè)污水中去除有毒、放射性金屬和回收稀有、貴重金屬。該法具有高效、經(jīng)濟、簡便、選擇性好等優(yōu)點,尤其適用于低濃度及一般方法不易去除的金屬。如用菌藻共生體從無營養(yǎng)液的含As(Ⅲ)、As(V)的廢水中除砷率可達80%以上,含營養(yǎng)液的As(V)去除率>70%,As(Ⅲ)去除率>50%;用啤酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae)和鹽澤螺旋藻(Spirulinasubsala)對Cd、Ni、Cu有明顯吸收;用固定在聚砜基質(zhì)上的真菌可除去Cd、Cu、Pb、Ni;Pb的去除還可用林可鏈霉素和黑根霉菌。

4.廢水中其它物質(zhì)的去除

染料廢水是難以降解的一大類工業(yè)廢水,在厭氧微生物環(huán)境中,偶氮染料可通過還原作用完全生物降解。將優(yōu)勢菌的不完全厭氧-接觸氧化工藝用于處理印染工業(yè)廢水,脫色率達90%以上。用專性厭氧菌硫酸鹽還原菌混合培養(yǎng)物對偶氮染料、三苯甲烷染料、蒽醌染料的廢水進行脫色,脫色率在1小時之內(nèi)可達69.9-98.8%。微生物處理電鍍廢水,對各種金屬離子的一次凈化率達89.9%以上。蔗渣漿,用白腐菌處理含氯漂劑漂白的廢水,脫色率可達91.2%,BOD5去除率為92.5%,CODcr去除率為88.7%。屠宰廢水、橄欖加工廠廢水、啤酒廢水等用微生物處理均可取得較好的效果。

三、環(huán)境中其它污染物的處理

微生物不僅用于大氣、水、土壤中農(nóng)藥和垃圾的處理,還用作檢測有毒化學(xué)品的指示生物。此外,還可做成微生物絮凝劑,凈化污水。微生物絮凝劑是利用生物技術(shù),通過微生物發(fā)酵、抽提、精制而成的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑。目前的微生物絮凝劑有PF101,NOC-1等種類,它們對大腸桿菌、酵母、泥漿水、粉煤灰水、活性炭粉水、膨脹污泥、紙漿廢水、顏料廢水等有較好的絮凝和脫色效果。

微生物是地球上多樣性形式最多的生命形式，是生物中重要的分解代謝類型，在維持生物圈生態(tài)平衡和為人類提供廣泛的、大量的未開發(fā)資源方面起著重要作用。如果沒有微生物的活動，物質(zhì)循環(huán)過程便會中斷，不僅生態(tài)系統(tǒng)不可能持續(xù)發(fā)展下去，而且高等生物和人類也將難以持續(xù)下去。因此，運用正確而適當(dāng)?shù)姆椒ㄑ芯课⑸飳Νh(huán)境條件的影響具有重要意義。