活性污垢是指经过人工培养, 含有有机物和细菌的污水, 经过微生物的不断生长代谢, 产生絮状、有很强吸附能力的微生物团。活性污垢适用于工业废水、造纸、合成纤维废水等的处理, 可实现废水净化与循环利用, 从而提高物质的再利用率。
好氧生物处理是指将好氧微生物放在有大量氧的环境下使其迅速繁殖, 从而降解有机物的一种处理方法。好氧微生物可以将厌氧微生物处理不了的有机物进行氧化分解, 转化为对环境无害或者危害较小的物质, 以达到净化环境的目的。常见的方法有活性污泥法、生物转盘法等等。
微生物降解污水中的有机物是利用微生物的新陈代谢过程中需要进行物质间的吸收利用, 产生容易分解的代谢物, 周而复始, 使污水中的有机物被分解完全。
摘要:微生物在环境中既是生产者,也是消费者,更为重要的是分解者,这也是微生物所特有的。正是因为微生物的分解作用,促进了自然界物质循环和转化,同时利用微生物的分解作用,转化环境中的有害污染物,进行生物修复和环境保护。
现阶段, 对烟气中的SOx、H2S的治理有2个方法:一种方法是利用化学反应原理, 将SOx、H2S转变成H2SO4;另一种方法便是利用氧化亚铁硫杆菌的特性, 吸收大气污染中的SOx, 同时利用吸收液中的微生物使Fe和Fe进行相互转化。由于Fe具有较强的氧化性, 是良好的氧化剂, 所以Fe的浓度越高, 氧化性越强, 脱硫的速度也就越快。同时, 反应生成的Fe又可以作为氧化亚铁硫杆菌的营养源物质, 转化成产物Fe, 再次加快SO2的消化、吸收。研究表明, 现在的氧化亚铁硫杆菌的脱硫率已经达到95%以上, 并且脱硫技术可以运用于煤炭中硫的去除、工业硫化氢气体的净化。
另外, 1998年Kuhn利用海藻酸钠固定生支动胶菌除去溶液中95.9%的Cd。至此, 科学家开始利用各种生物技术与现代科技技术相互结合, 除去了废水中99%的重金属离子, 实现了废水再利用, 达到了净化水质的效果。
废水中除了有机杂质、重金属外, 还有其他有色颗粒存在。目前, 对有色废水的处理是采用微生物絮凝剂进行脱色, 该处理剂是利用生物分解性, 将细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而成。研究表明, 它克服了无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷, 现在已经研发了微生物絮凝剂NOC-1对发酵后的有色废水、造纸碱性黑液等进行脱色, 发现其脱色效果显著, 可使废水变为清澈、透明。
微生物治理重金属离子主要是靠真菌, 由于真菌生长速度快、菌丝绵长、附着力强, 利用静电吸附作用和霉菌体内的催化转化作用及络合作用, 使重金属被吸附消化, 而且微生物的代谢产物可以自行分解, 具有成本低、效率高的优势。近年来有研究表明, 已经利用微生物从废水中分离、净化、回收铜、汞、铬等重金属, 多次净化率高达99.9%。
20世纪70年代微生物絮凝剂已经问世, 其来源为微生物, 来源广泛, 安全性高, 是自然的新型水处理剂, 现已经应用于高浓度、难治理的农药废水中。高效微生物的研究应用是解决农药废水实现高效、快捷处理的关键, 可以利用EM菌、小球绿藻、芽孢杆菌等对农药残留的有机磷、硫等物质进行消化吸收。经过科学家们的研究, 降解率已经从72.3%升高至99.7%, 同时, 中国科学院与中国科学院武汉病毒研究所从污泥中分离出假单细胞, 其在18 h内能将1 000 mg/L甲胺磷降解75%左右。
19世纪末, 经济日益增长, 环境问题越发严重, 随着微生物治理方法的出现, 标志着人类利用微生物进行环境保护的工程开始, 经过上百年的研究, 微生物已经在治理环境中被广泛应用。
微生物由于代谢类型的多样化, 几乎能降解环境中的各种天然物质, 尤其是有机化合物。现在国内外已经普遍采用微生物技术降解转化石油、农药、重金属、多氯联苯 (PCB) 等未能被利用的污染物。大量研究发现, 采用红色诺卡氏菌与酿酒酵母结合, 能够完全降解毒性极其稳定的多氯联苯。日本环境科学与民间企业共同研AG九游会官方平台究发现一种可以分解PCB的微生物, 分解率可达64.5%。中国科学院微生物研究所筛选出高效降解RDX的棒状杆菌、降解TNT的芽孢杆菌, 其降解率高达90%以上。故微生物是现代工业发展的坚强后盾。
由于工业气体污染包含多种污染成分, 其中还夹杂着部分固体颗粒, 产生臭气, 故科学家研究出微生物除臭技术, 用于处理工业污染引起的臭气。微生物除臭技术是先将臭气溶于水中, 然后运用微生物的体表面积大、细胞膜和细胞壁可以吸附溶于水中的臭气的特性, 将臭气分解为可溶性物质, 使工业污染中的臭气被消除;同时, 微生物利用臭气中的成分作为自己的营养物质, 进行自身的生长繁殖, 增加了微生物的数量, 加快除臭环节的进行。此技Leabharlann Baidu净化效率高、成本低, 是可以推行的工业除臭技术。德国、荷兰等国家已经开发了生物臭气处理装置, 除臭效率可达1万AG九游会官方平台~15万m/h。
生物方法处理废水具有成本低, 操作过程简单, 人力资源投入少, 效果显著等特点, 具体的几种方法如下:
厌氧生物处理法是利用厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物, 进一步转化为甲烷、二氧化碳。具体步骤包括:第一步水解发酵;第二步转化成乙酸或者氢气;第三步转化成甲烷。其具体处理方法包括厌氧接触法、升流式厌氧污泥层反应器以及生物膜等方法。
NOx的微生物净化技术原理是利用脱氮菌在外加氮源的环境下, 将大气中有害气体NOx还原成无害气体N2, 在进行还原的同时, 脱氮菌利用NOx作为氮源营养物质进行自身增殖, 如此循环还原, 从而达到多次净化的作用。爱德荷国家工程的实验室研究人员利用脱氮菌进行脱氮, 已经将氮净化率提高到99%。该方法能有效去除废气中的NOx, 因其工艺流程简单、能源消耗低、净化效率高、无二次污染、能进行循环利用等优点, 可以推广用于其他工业有害气体的治理, 从而达到有害气体的再利用。现在, 各国的科学家正在研究将NOx的微生物净化技术与细胞固定化技术相结合, 从而寻找对有害气体NOx进行净化的更便捷、易操作的方法。
微生物无处不在, 现在已经利用微生物的特性进行环境监控:用粪便污染指示菌 (大肠杆菌、克雷伯氏菌) 检测水质;用鼠伤寒沙门氏菌检验物质的突变性及致癌性;用荧光细菌的灵敏性快速检测环境中的毒物。
固体废物中水分充足, 营养物质充分, 有大量的微生物群存在, 在一定温度下, 只要有适宜的条件, 微生物便会大量繁殖, 并进行生物分解, 从而引发堆肥发酵, 发酵后的堆肥可以为作物提供生长所需的养分。最近研究发现, 白腐真菌对含苯的有毒物质具有很强的耐受、降解能力, 有利于进行堆肥的处理。
二氧化碳污染是最常见的气体污染, 可利用物理、化学技术进行去除, 但微生物的各种条件更为优越, 能在进行污染物治理的同时实现自身的生长繁殖, 故使用微生物进行碳的固定, 产生许多有利的物质, 如有机酸、多糖、维生素、氨基酸等。常见的固碳微生物有螺旋藻、小球藻、真养产碱杆菌等进行固定作用, 分解二氧化碳。
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