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微生物“黑科技”众望所归 治理水环境前景广阔
发布日期: 2022-02-14 15:21:04 来源: 科技日报

水是一种不可再生的资源,而且是社会持续发展中必不可少的重要资源。随着城市化发展,工业化推进,越来越多不易去除的污染物质进入自然环境中,对环境造成破坏,最终影响人类健康。

经过长期的实践证明,传统的污水处理方法已经很难满足现有污染物的去除需求,因此研究和开发新型有效的处理技术是当前的主要任务。

微生物固定化技术凭借其污染物治理效果好、优势菌种富集率高、微生物活性高、抗环境干扰能力强、经济成本低以及可重复利用等优势得到了国内外众多学者的关注。随着技术的发展,能够“吃污”的微生物,在污水处理领域得到广泛应用。

污水治理,微生物“黑科技”众望所归

黑臭水体、工业污水、生活污水恣肆横流……但只要在水体中投放不同的微生物,一潭死水很快“活”起来,重新形成一个平衡的生态系统。

从这时起,分解者生物、生产者生物,还有消费者生物开始分工协作;污水中的污染物,也成为“别人”的食物,一条条食物链也由此形成,架构起纵横交错的食物网生态系统。

在这个系统中,水中的有机污染物等,不仅被细菌和真菌降解净化,其降解的最终产物,以太阳能为初始能源,参与食物网中的新陈代谢过程,最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等生命体产物,通过循环保持水体的综合生态平衡,污水变清……这不是美好的愿景,而是真实的场景。

水的污染,通常指人为原因造成的水质恶化,降低水的使用价值,主要污染物是固体废弃物和需氧有机物、难降解有机物、重金属、植物营养物质、酸、碱和石油类物质等化学物质。

目前,传统污水处理技术,主要有通过重力沉降、混凝澄清、浮力浮上、离心力分离、磁力分离等物理法即不溶态污染物的分离技术,以及通过酸碱中和法、化学沉淀法、氧化还原法、化学物理消毒的污染物的化学转化技术。此外,通过利用吸附法、离子交换法、膜分离法、蒸发法、冷冻法等进行的溶解态污染物物理化学分离技术,也有相应的应用。

但这些传统方法中,物理方法通常占地面积大,基建费、运行费高,能耗大,管理复杂,易出现污泥膨胀现象,设备不能满足高效低耗的要求,单独使用效果不明显;化学方法运行成本高,消耗大量的化学试剂,易产生二次污染。在大多数情况下,物理化学法结合使用,弊端明显。

如何使城乡污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提,微生物技术满足了以上的要求。

微生物包括细菌、病毒、真菌等。“微生物技术,主要是利用微生物的代谢反应过程和生物合成产物,对污染环境进行监测、评价、整治以及修复的单一或综合性的现代化人工技术系统。”长期从事生物工程和环境治理研究的包头轻工职业技术学院教师王美霞介绍,它不仅包含了生物技术所有的特点,还融合了环境污染防治以及其他工程技术,目前已逐步发展成为一种经济效益和环境效益俱佳、解决水污染等突出环境问题的有效手段。

根据污染水体底物不同,微生物固定化的优势菌种也不同。主要包括去除多环芳烃类的铜绿假单胞菌、黄孢原毛平革菌、红球菌等;去除氨氮的皱褶念珠菌、副球菌属以及赤水黄杆菌等;去除苯酚的不动杆菌、短杆菌属以及皮氏罗尔斯通氏菌等;去除重金属的微生物主要有去除汞的蜡样芽孢杆菌、去除砷的硫酸盐还原细菌、去除铬的黑曲霉和铜绿假单胞菌以及去除铜的黄孢原毛平革菌等。

小小微生物,“实战”建奇功

虎年新春,贵州威宁草海雪后初晴,数百只黑颈鹤在湖面翩翩起舞,成群灰雁时而在低鸣翱翔、时而在水中游憩,白鹭在岸边踱步捕食,引得路人驻足欣赏,纷纷拍照或录个短视频。