第22卷第2期
Vol.22 No.2重庆工商大学学报(自然科学版)JChongqingTechnolBusinessUniv.(NatSciEd)2005年4月Apr.2005 文章编号:1672-058X(2005)02-0117-05
微生物技术在污水处理中的应用
景佳佳,郑旭煦
(重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆400067)
摘 要:,即水中应用广泛;,;;。
关键词;酸化;絮凝;生物吸附
:X131.2 文献标识码:A
在当今环境问题中,水环境污染的问题相当难避免,水体污染治理已成为人们头疼的一大难题。尤其是近期全球科技和工农业生产的发展还带来了一些无法预料的新污染物质,如农药、增塑剂、洗涤剂等。众所周知,用物理的方法(如打捞)虽可清除部分污染物,但对氨氮、亚硝酸盐等化学污染物以及禽畜粪便等的处理难以奏效,用化学的方法则易造成二次污染。随着科学技术的发展,与物理、化学等处理方法不同,能够“吃”污的微生物控制污染技术近年来逐渐受到重视,并在污水处理等领域得到广泛应用。据了解,美国、日本和欧洲许多国家十分重视水质处理问题。目前常用的水处理方法有:物理化学法,臭
[3～6]氧活性炭联用处理技术,微生物处理技术,点水处理技术,膜分离技术。自1882年首次进行向污水中
鼓入空气的试验后,生物污水处理技术就作为一种独立的工艺方法在污水处理领域中占有重要地位。它以成本低、出水水质较好、且污泥肥分高等优点,而被世界各国广泛采用。微生物污水处理技术是利用微
[7,8]生物代谢作用中产生的酶来氧化分解有机污染物,从而达到净化污水的目的。但是,传统的生物技术
和物化方法在水处理中存在不足,如对重金属离子和芳烃类难降解有机物的去除效果很差,甚至没法去除;沉淀、电解等物化方法也存在污泥量大、处理量受限、易产生二次污染和成本高等许多问题。当今世界,环境污染问题日趋严重,而生物技术和基因工程正突飞猛进地发展,研发高效率、低能耗、易普及的特种生物和特殊工艺已成为水处理技术的热点。[1,2]
1 固定化微生物技术
1.1 固定化细胞方法原理
固定化微生物技术是指通过采用物理或化学的方法将游离微生物细胞定位于限定的空间区域内,使其成为不悬浮于水,但保持活性,并可反复使用,其中以固定化细胞研究较多。制备固定化微生物的方式多种多样,任何一种限制微生物自由流动的技术都可以用于制备生物吸附剂,该法操作简单。吸附载体如硅胶、活性碳、多空玻璃和石英砂等,以及利用微生物细胞因离子键合作用而固着于有异相电荷的离子交换剂上的原理,如DEAE纤维素、CM纤维素等。共价结合法是通过微生物细胞表面上的功能团与固相支持物表面的反应基团之间形成化
收稿日期:2004-09-07;修回日期:2004-11-18。
作者简介:景佳佳(1981-)女,重庆沙坪坝区人,助理实验师,从事生物化学研究。
118重庆工商大学学报(自然科学版) 第22卷学共价键连接,从而使微生物成为生物吸附剂。这种方法稳定性好,但操作控制难度大。交联法类似于共价结合法,只是交联法采用的载体是非水溶性的,如戊二醛。包埋法是最常用的方法,按包埋系数的结构可分为凝胶包埋法和微胶裹法,即将生物细胞包裹于凝胶的小格子内或半透膜聚合物的超滤膜内,如聚丙烯酰胺凝胶(ACAM)、海藻酸钙、卡拉胶、环氧树脂、琼脂糖胶和聚乙烯醇(PVA)等。不过,交联法微生物反应活性损失较大,且采用的交联剂大都比较昂贵,因此应用受到一定限制。
1.2 固定化技术优点
与普通悬浮生物处理法相比,固定化技术的优点是:能在生物处理装置内维持高浓度的生物量,提高处理负荷、减少处理装置容积;污泥产量少;可选择性地固定优势菌种,;抗毒物毒性强;对水质及pH的变化有较好的稳定性,特别是在难降解和有毒废水处理中表现出更大的潜力行了大量的研究。:。
1.3 (1)。[9]以琼脂为载体固定蜡状芽孢杆菌45号,连续处理酸性红B溶液,当进水浓度为42.1时,出水平均脱色率为87%。黄晓维等用自制的多孔陶珠,刘志培等以聚乙烯醇固定混合脱色菌,都取得了较好的脱色效果。李雷等研究了用活性炭固定化细菌处理经活性污泥曝气处理后的印染废水,其最终出水CODCr
(2)处理洗涤剂废水。蒋立锐等[10]用ACAM凝胶包埋假单胞杆菌B3菌株,对合成洗涤剂废水中的LAS,去除率达60%。李彤等用PVA硼酸化法包埋经富集得到的降解LAS的细菌菌系,处理洗衣粉废水中的LAS,适合条件下,LAS的去除率可达90%以上。
(3)处理制药废水。王蕾等[11]研究了用固定化球和厌氧好氧工艺处理四环素结晶母液,COD和四
3环素的去除率均为96%,容积负荷(COD)2.07kg/(m・d),较普通法提高16.3%,产气量提高4.57
倍。黄霞等也进行了类似的研究。陈敏等以PVA包埋活性炭与微生物,对有机磷农药水胺硫磷的降解进行研究。初始浓度为1300～2500mg/L时,去除率为55%～72%。其最终产物为CO2、H2O、NH3、H2S和H3PO4等无机物。Heitkamp等用硅藻土吸附固定3种假单胞菌的混合菌处理对硝基苯酚(PNP),HRT为48～58min时,PNP的去除效率为0.99～1.1mg/(h・g)。
2 微生物酸化废水处理技术
2.1 微生物酸化废水法技术原理
复杂的有机物水解发酵为有机酸,可使溶液的pH值下降,利用这种发酵预处理制浆造纸黑液,使其pH值下降适合后续的生化处理,即所谓的“微生物酸化法”。微生物酸化是近年来发展起来的新型废水处理技术,因众多的微生物能将天然的纤维素、淀粉、蛋白质、脂肪酸化,转化为小分子化合物,亦能将合成高分子物质转化为易于好氧生物降解的低分子化合物。微生物酸化作用是依靠一系列水化分解、酶系统、微生物代谢反应互为条件、互相促进来完成的,实质是一种酶促生化反应。实验证明经微生物酸化,污水CODCr去除率达14%～19%,出水VFA增量达2.00倍以上。
2.2 微生物酸化技术应用
微生物酸化法对pH值不太高的石灰法和碱法稀黑液的厌氧预处理是很有效的,对pH值高的碱法黑[12]液也适用。微生物酸化不仅能去除30%左右的有机物,而且能提高有机物的可生化性,使其易于下一步
第2期 景佳佳,等:微生物技术在污水处理中的应用119好氧生物的分解。因此微生物酸化单元能够节省好氧段单元的鼓风量与能耗,能降低约40%的单元运行费用。由于水解酸化菌能够分解起泡物质,因此,下一段的泡沫较少,也不会溢出池外或在空中飘舞。酸化池一般不需曝气与搅拌,也没有异味与气泡。生物酸化段对致病菌的去除率很高,因此,生物酸化段可改善处理站周围的大气环境质量,也有利于提高最终出水的卫生状态。
3 微生物絮凝剂技术
3.1 微生物絮凝技术原理
微生物絮凝剂主要是一类微生物产生的代谢产物()像糖蛋白、粘多糖、纤维素、DNA等,分子量多在105以上比如某些大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中的细菌、霉菌、,;还有些是从细胞壁提取的,像葡聚糖、甘露聚糖N.能够分泌絮凝剂的微
[13],19种,其中霉菌8种,细菌5种,放
线菌1种,AJ7002;有拟青霉属微生物,生产的絮凝剂为PF101;,生产的絮凝剂为NOC1已问世。
3.2 微生物絮凝技术优点
絮凝剂具有絮凝范围广,絮凝活性高,安全无害无污染等特点,而且絮凝剂产生菌的种类多,生长快,絮凝剂价格较低,易于实现工业化。
[14,15]3.3 微生物絮凝剂的应用
(1)畜产废水的处理。畜产废水的BOD高,处理困难,用高分子絮凝剂处理,虽有较好的处理效果,但存在二次污染。用微生物絮凝剂可以有效地去除畜产废水中的TOC和TN,去除率分别在70%和40%左右,并且处理后的废水是无色澄清的。
(2)废水的脱色。目前废水处理技术虽能将BOD降低,但对可溶性色素溶液的脱色还缺乏有效的方法。采用R.erythroplis生产的微生物絮凝剂不仅具有絮凝沉淀效果,而且对高分子絮凝剂不能去除的着色物质也有优异的脱色效果。
(3)污水沉降性能的改善。微生物絮凝剂能有效改善污泥沉降性能,防止污泥解絮,提高整个处理系统的效率。由红平红球菌制得的微生物絮凝剂WOC—1加入已发生膨胀的活性污泥中,可以使得污泥的SVI—1从290降到50,可以应用到给水处理,饮料以及食品医疗的发酵的处理工艺,其它更广泛的领域有待开发。
4 生物沥滤法
近年来,生物法用于沥滤污泥中的重金属,效果较为显著,其机理是因为活性污泥中存在以Fe和还原性硫为生长质的细菌。生物法沥滤金属时,金属硫化物在铁氧化细菌作用下被氧化成金属硫酸盐,2+3+3+Fe被氧化成Fe,Fe又和金属硫化物反应生成金属离子和元素硫,元素硫则继续被硫细菌氧化成硫
[16,17]酸,使污泥下降并促使金属进一步溶出。2+
5 电极生物膜法
5.1 电极生物膜法原理[18～21]
电极生物膜法的原理是采用固定化技术将提纯的反硝化菌固定在阴极表面,在低压直流电作用下,阴极产生氢(实验中发现,氢在被利用前以原子形式存在),并在酶的催化作用下阴极表面的反硝化菌以电解产生的氢气为电子供体,发生反硝化反应使硝酸盐氮还原。
5.2 电极生物膜法优点
生物膜电极法是近年来发展起来的一项新型废水处理技术,它将生物膜和电化学法有机结合,形成
120重庆工商大学学报(自然科学版) 第22卷一种机理独特的废水处理单元,它依靠生物本身对载体的吸附生长,将微生物固定在电极表面,形成一层生物膜,然后在电极间通以一定电流,使污染物在生物和电化学双重作用下得到降解,这种方法集中体现在废水脱氮实验。此方法相对于相同生物量的单纯生物膜法而言,有更高的反硝化效率,并能很好控制水中亚硝酸盐氢的生成,脱氮效率高,电极材料比较便宜,处理费用低,适应性好等优点,将它用于化肥生产,炸药生产,核工业等高浓度的硝酸盐废水处理比较理想。
5.3 电极生物膜法应用
在废水处理中,由于污水中的成分复杂,而且在电场作用下,各种物质对阴极表面的微生物的影响还不甚了解,并且将电极生物膜法应用于污水处理领域的研究才刚刚起步,如今这方面的研究已经取得了较大的突破。
(1)处理农药废水。2001年,Z.FelckcIPT阻碍反硝化过程中N2O-N2反应的进行,I,30%的NO3转化为N2O。在没有IPT3O,他们在电极生物膜反应器后增--
,I(40μg/L)而且还避免了N2O的积累。
(2)。CuNO3的酸浸废水发现铜离子的存在对反硝化反应有着明显抑制作用,,滞后期逐渐延长,对此考虑如何减少或避免其副作用,提高反硝化,Tomohicle及后来研究者都进行了探索实验。
6 生物吸附技术
6.1 生物吸附机理
微生物细胞和其分泌物与水中悬浮颗粒凝聚在一起,形成活性污泥絮凝体,表面覆盖着有粘性的以多糖类为主体如多β羟丁酸的粘质层,使其表面张力较低,形成具有很强吸附能力的生物吸附剂。经研究,目前可作为吸附剂原料的有:工业发酵过程中产生的废弃菌丝体和藻类。生物吸附技术早已被人们所认知和利用,但用生物吸附去除废水中重金属离子,在我国近些年才开始研究。
6.2 生物吸附技术优点
生物吸附法的原材料来源丰富,品种多,成本低,不仅吸附设备简单,易控制,而且具有速度快,吸附量大,选择性好等优点。目前开发出的AMT-BIOCLAIM和AlgsSOR等,不论是价格还是性能都可以与同类产品相抗衡。
6.3 生物吸附技术应用
高性能生物吸附剂的研制与开发一向是生物吸附技术研究的重要课题,目前,用白腐真菌吸附铅,酵母菌吸附铅,假单胞菌胞外高聚物WJ—I对水溶性染料及Cr(VI)的吸附等,国内外专家对此有一定研究,
2+我国中科院成都研究所赵晓红等用脱硫杆菌(SRV)去除电镀废水中的Cu,在铜离子浓度为246.8
mg/L的溶液(pH4.0)中去除率达99.12%。吴乾箐等人从电镀污泥,废水及下水道铁管中分离筛选出35株菌株,从中获得5株复合功能菌,并将其用于示范工程中,对Cr,Cr,,Zn,Cu等金属的一次交货率达99%,对铬等金属回收率大于85%。
生物吸附法如果使用死的微生物细胞作为生物源具有容易固定化的特点,化学稳定性好,可根据需要制成特殊的生物吸附剂并可反复使用。因此,近年来重金属生物吸附剂逐渐从活的微生物向死的微生物发展。今后对于生物吸附剂的研究,应该主要集中在以下两个方面。一方面,应加强对生物吸附机理的研究。利用扫描电镜(SEM)和x射线衍射分析研究金属在细胞内的沉积部位和状态,金属与细胞特定官能团结合的能量变化以及官能团结构和特征并对生物吸附剂对重金属吸附反应动力学和热力学。6+3+2+2+7 结论与展望
随着人们对自身健康的重视,对生活质量要求日益提高,人们对饮用水水质的要求也日益提高,同
第2期 景佳佳,等:微生物技术在污水处理中的应用121时,随着水污染的加剧,良好的水源更难寻求,水处理将面临着更大的挑战。上述几种方法只是微生物新技术中的一部分。有的已经运用到实际生产中,有的正处于实验阶段。它们对微生物的利用方式不尽相同。微生物絮凝技术实际是利用微生物体及其分泌物的物化方法,如果进一步降低微生物絮凝剂的成本,或与微生物对有机物的降解作用相结合,其应用范围就会更加扩大。固定化技术则需要在降低固定化成本、制作和选择理想的固定化介质和合适的反应器等方面继续探究。生物吸附法在重金属离子去除的机理、防止二次污染和重金属离子特别是贵重金属的回收利用等方面的研究需要进一步深入。电极生物膜法是一种针对性很强的方法,主要为反硝化菌的生长提供良好条件。
参考文献:
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(下转第138页)
138重庆工商大学学报(自然科学版) 第22卷
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Thevirtualizationcountermeasurefortheenvironmentsupervisioninstruments
LICui-wei
(EditorialOffice,JournalofChongqingTechnologyChina)
Abstract:environmentsupervisioninstruments,thispaperpointsoutthattheopingtrendoftheenvironmentsupervisioninstruments.Onthebasisofthisandtheandrincipaloftheenvironmentsupervisioninstruments,environmentalsupervisionisimplementedinsuchthreewaysasexploitinganalysissoftwarewithselfintellectualpropertyrights,developingvirtualizationphysicalpollutionmonitoringinstrumentsanddevelopingnetworkvirtualizationinstruments.
Keywords:environmentsupervisioninstruments;virtualinstrument;virtualization;countermesure
责任编辑:田 静
(上接第121页)
[21]黄游,汤兵.电极生物膜法在水处理中的研究进展[J].环境保护科学,2003,119(29):22-27
Applicationofmicrobialtechnologyinthetreatmentofwastewater
JINGJia-jia,ZHENGXu-xu
(EnvironmentandBiologicalEngineeringInstitute,ChongqingTechnologyand
BusinessUniversity,Chongqing400067,China)
Abstract:Withthedevelopmentofagricultureandindustry,theproblemofwaterpollutionbecomemoreandmorebadly.Thetechnologyofwastewatertreatmentisdevelopingrapidly,amongofthemthemicrobialtechnologybecomesahotpointbecauseofitshighefficiencyandlowconsume.Thispapersummarizesthepro2gressofnewtechnologyinwastewatertreatment.Fastnessmicrobialtreatmentisappliedinvenomousnesswastewaterwidely.Itisverysafeandefficienttousemicrobialflocculatetreatment.Biologyadsorptioncanwipeoffheavymetalion.Electrodebiologymembranecanprovideagoodgrowthconditionfornitrationbacterium.
Keyword:wastewatertreatment,;fastnessmicrobialtreatment;microbialacidification;microbialfloccu2latetreatment;electrodebiologymembrane;biologyadsorption
责任编辑:田 静
第22卷第2期
Vol.22 No.2重庆工商大学学报(自然科学版)JChongqingTechnolBusinessUniv.(NatSciEd)2005年4月Apr.2005 文章编号:1672-058X(2005)02-0117-05
微生物技术在污水处理中的应用
景佳佳,郑旭煦
(重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆400067)
摘 要:,即水中应用广泛;,;;。
关键词;酸化;絮凝;生物吸附
:X131.2 文献标识码:A
在当今环境问题中,水环境污染的问题相当难避免,水体污染治理已成为人们头疼的一大难题。尤其是近期全球科技和工农业生产的发展还带来了一些无法预料的新污染物质,如农药、增塑剂、洗涤剂等。众所周知,用物理的方法(如打捞)虽可清除部分污染物,但对氨氮、亚硝酸盐等化学污染物以及禽畜粪便等的处理难以奏效,用化学的方法则易造成二次污染。随着科学技术的发展,与物理、化学等处理方法不同,能够“吃”污的微生物控制污染技术近年来逐渐受到重视,并在污水处理等领域得到广泛应用。据了解,美国、日本和欧洲许多国家十分重视水质处理问题。目前常用的水处理方法有:物理化学法,臭
[3～6]氧活性炭联用处理技术,微生物处理技术,点水处理技术,膜分离技术。自1882年首次进行向污水中
鼓入空气的试验后,生物污水处理技术就作为一种独立的工艺方法在污水处理领域中占有重要地位。它以成本低、出水水质较好、且污泥肥分高等优点,而被世界各国广泛采用。微生物污水处理技术是利用微
[7,8]生物代谢作用中产生的酶来氧化分解有机污染物,从而达到净化污水的目的。但是,传统的生物技术
和物化方法在水处理中存在不足,如对重金属离子和芳烃类难降解有机物的去除效果很差,甚至没法去除;沉淀、电解等物化方法也存在污泥量大、处理量受限、易产生二次污染和成本高等许多问题。当今世界,环境污染问题日趋严重,而生物技术和基因工程正突飞猛进地发展,研发高效率、低能耗、易普及的特种生物和特殊工艺已成为水处理技术的热点。[1,2]
1 固定化微生物技术
1.1 固定化细胞方法原理
固定化微生物技术是指通过采用物理或化学的方法将游离微生物细胞定位于限定的空间区域内,使其成为不悬浮于水,但保持活性,并可反复使用,其中以固定化细胞研究较多。制备固定化微生物的方式多种多样,任何一种限制微生物自由流动的技术都可以用于制备生物吸附剂,该法操作简单。吸附载体如硅胶、活性碳、多空玻璃和石英砂等,以及利用微生物细胞因离子键合作用而固着于有异相电荷的离子交换剂上的原理,如DEAE纤维素、CM纤维素等。共价结合法是通过微生物细胞表面上的功能团与固相支持物表面的反应基团之间形成化
收稿日期:2004-09-07;修回日期:2004-11-18。
作者简介:景佳佳(1981-)女,重庆沙坪坝区人,助理实验师,从事生物化学研究。
118重庆工商大学学报(自然科学版) 第22卷学共价键连接,从而使微生物成为生物吸附剂。这种方法稳定性好,但操作控制难度大。交联法类似于共价结合法,只是交联法采用的载体是非水溶性的,如戊二醛。包埋法是最常用的方法,按包埋系数的结构可分为凝胶包埋法和微胶裹法,即将生物细胞包裹于凝胶的小格子内或半透膜聚合物的超滤膜内,如聚丙烯酰胺凝胶(ACAM)、海藻酸钙、卡拉胶、环氧树脂、琼脂糖胶和聚乙烯醇(PVA)等。不过,交联法微生物反应活性损失较大,且采用的交联剂大都比较昂贵,因此应用受到一定限制。
1.2 固定化技术优点
与普通悬浮生物处理法相比,固定化技术的优点是:能在生物处理装置内维持高浓度的生物量,提高处理负荷、减少处理装置容积;污泥产量少;可选择性地固定优势菌种,;抗毒物毒性强;对水质及pH的变化有较好的稳定性,特别是在难降解和有毒废水处理中表现出更大的潜力行了大量的研究。:。
1.3 (1)。[9]以琼脂为载体固定蜡状芽孢杆菌45号,连续处理酸性红B溶液,当进水浓度为42.1时,出水平均脱色率为87%。黄晓维等用自制的多孔陶珠,刘志培等以聚乙烯醇固定混合脱色菌,都取得了较好的脱色效果。李雷等研究了用活性炭固定化细菌处理经活性污泥曝气处理后的印染废水,其最终出水CODCr
(2)处理洗涤剂废水。蒋立锐等[10]用ACAM凝胶包埋假单胞杆菌B3菌株,对合成洗涤剂废水中的LAS,去除率达60%。李彤等用PVA硼酸化法包埋经富集得到的降解LAS的细菌菌系,处理洗衣粉废水中的LAS,适合条件下,LAS的去除率可达90%以上。
(3)处理制药废水。王蕾等[11]研究了用固定化球和厌氧好氧工艺处理四环素结晶母液,COD和四
3环素的去除率均为96%,容积负荷(COD)2.07kg/(m・d),较普通法提高16.3%,产气量提高4.57
倍。黄霞等也进行了类似的研究。陈敏等以PVA包埋活性炭与微生物,对有机磷农药水胺硫磷的降解进行研究。初始浓度为1300～2500mg/L时,去除率为55%～72%。其最终产物为CO2、H2O、NH3、H2S和H3PO4等无机物。Heitkamp等用硅藻土吸附固定3种假单胞菌的混合菌处理对硝基苯酚(PNP),HRT为48～58min时,PNP的去除效率为0.99～1.1mg/(h・g)。
2 微生物酸化废水处理技术
2.1 微生物酸化废水法技术原理
复杂的有机物水解发酵为有机酸,可使溶液的pH值下降,利用这种发酵预处理制浆造纸黑液,使其pH值下降适合后续的生化处理,即所谓的“微生物酸化法”。微生物酸化是近年来发展起来的新型废水处理技术,因众多的微生物能将天然的纤维素、淀粉、蛋白质、脂肪酸化,转化为小分子化合物,亦能将合成高分子物质转化为易于好氧生物降解的低分子化合物。微生物酸化作用是依靠一系列水化分解、酶系统、微生物代谢反应互为条件、互相促进来完成的,实质是一种酶促生化反应。实验证明经微生物酸化,污水CODCr去除率达14%～19%,出水VFA增量达2.00倍以上。
2.2 微生物酸化技术应用
微生物酸化法对pH值不太高的石灰法和碱法稀黑液的厌氧预处理是很有效的,对pH值高的碱法黑[12]液也适用。微生物酸化不仅能去除30%左右的有机物,而且能提高有机物的可生化性,使其易于下一步
第2期 景佳佳,等:微生物技术在污水处理中的应用119好氧生物的分解。因此微生物酸化单元能够节省好氧段单元的鼓风量与能耗,能降低约40%的单元运行费用。由于水解酸化菌能够分解起泡物质,因此,下一段的泡沫较少,也不会溢出池外或在空中飘舞。酸化池一般不需曝气与搅拌,也没有异味与气泡。生物酸化段对致病菌的去除率很高,因此,生物酸化段可改善处理站周围的大气环境质量,也有利于提高最终出水的卫生状态。
3 微生物絮凝剂技术
3.1 微生物絮凝技术原理
微生物絮凝剂主要是一类微生物产生的代谢产物()像糖蛋白、粘多糖、纤维素、DNA等,分子量多在105以上比如某些大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中的细菌、霉菌、,;还有些是从细胞壁提取的,像葡聚糖、甘露聚糖N.能够分泌絮凝剂的微
[13],19种,其中霉菌8种,细菌5种,放
线菌1种,AJ7002;有拟青霉属微生物,生产的絮凝剂为PF101;,生产的絮凝剂为NOC1已问世。
3.2 微生物絮凝技术优点
絮凝剂具有絮凝范围广,絮凝活性高,安全无害无污染等特点,而且絮凝剂产生菌的种类多,生长快,絮凝剂价格较低,易于实现工业化。
[14,15]3.3 微生物絮凝剂的应用
(1)畜产废水的处理。畜产废水的BOD高,处理困难,用高分子絮凝剂处理,虽有较好的处理效果,但存在二次污染。用微生物絮凝剂可以有效地去除畜产废水中的TOC和TN,去除率分别在70%和40%左右,并且处理后的废水是无色澄清的。
(2)废水的脱色。目前废水处理技术虽能将BOD降低,但对可溶性色素溶液的脱色还缺乏有效的方法。采用R.erythroplis生产的微生物絮凝剂不仅具有絮凝沉淀效果,而且对高分子絮凝剂不能去除的着色物质也有优异的脱色效果。
(3)污水沉降性能的改善。微生物絮凝剂能有效改善污泥沉降性能,防止污泥解絮,提高整个处理系统的效率。由红平红球菌制得的微生物絮凝剂WOC—1加入已发生膨胀的活性污泥中,可以使得污泥的SVI—1从290降到50,可以应用到给水处理,饮料以及食品医疗的发酵的处理工艺,其它更广泛的领域有待开发。
4 生物沥滤法
近年来,生物法用于沥滤污泥中的重金属,效果较为显著,其机理是因为活性污泥中存在以Fe和还原性硫为生长质的细菌。生物法沥滤金属时,金属硫化物在铁氧化细菌作用下被氧化成金属硫酸盐,2+3+3+Fe被氧化成Fe,Fe又和金属硫化物反应生成金属离子和元素硫,元素硫则继续被硫细菌氧化成硫
[16,17]酸,使污泥下降并促使金属进一步溶出。2+
5 电极生物膜法
5.1 电极生物膜法原理[18～21]
电极生物膜法的原理是采用固定化技术将提纯的反硝化菌固定在阴极表面,在低压直流电作用下,阴极产生氢(实验中发现,氢在被利用前以原子形式存在),并在酶的催化作用下阴极表面的反硝化菌以电解产生的氢气为电子供体,发生反硝化反应使硝酸盐氮还原。
5.2 电极生物膜法优点
生物膜电极法是近年来发展起来的一项新型废水处理技术,它将生物膜和电化学法有机结合,形成
120重庆工商大学学报(自然科学版) 第22卷一种机理独特的废水处理单元,它依靠生物本身对载体的吸附生长,将微生物固定在电极表面,形成一层生物膜,然后在电极间通以一定电流,使污染物在生物和电化学双重作用下得到降解,这种方法集中体现在废水脱氮实验。此方法相对于相同生物量的单纯生物膜法而言,有更高的反硝化效率,并能很好控制水中亚硝酸盐氢的生成,脱氮效率高,电极材料比较便宜,处理费用低,适应性好等优点,将它用于化肥生产,炸药生产,核工业等高浓度的硝酸盐废水处理比较理想。
5.3 电极生物膜法应用
在废水处理中,由于污水中的成分复杂,而且在电场作用下,各种物质对阴极表面的微生物的影响还不甚了解,并且将电极生物膜法应用于污水处理领域的研究才刚刚起步,如今这方面的研究已经取得了较大的突破。
(1)处理农药废水。2001年,Z.FelckcIPT阻碍反硝化过程中N2O-N2反应的进行,I,30%的NO3转化为N2O。在没有IPT3O,他们在电极生物膜反应器后增--
,I(40μg/L)而且还避免了N2O的积累。
(2)。CuNO3的酸浸废水发现铜离子的存在对反硝化反应有着明显抑制作用,,滞后期逐渐延长,对此考虑如何减少或避免其副作用,提高反硝化,Tomohicle及后来研究者都进行了探索实验。
6 生物吸附技术
6.1 生物吸附机理
微生物细胞和其分泌物与水中悬浮颗粒凝聚在一起,形成活性污泥絮凝体,表面覆盖着有粘性的以多糖类为主体如多β羟丁酸的粘质层,使其表面张力较低,形成具有很强吸附能力的生物吸附剂。经研究,目前可作为吸附剂原料的有:工业发酵过程中产生的废弃菌丝体和藻类。生物吸附技术早已被人们所认知和利用,但用生物吸附去除废水中重金属离子,在我国近些年才开始研究。
6.2 生物吸附技术优点
生物吸附法的原材料来源丰富,品种多,成本低,不仅吸附设备简单,易控制,而且具有速度快,吸附量大,选择性好等优点。目前开发出的AMT-BIOCLAIM和AlgsSOR等,不论是价格还是性能都可以与同类产品相抗衡。
6.3 生物吸附技术应用
高性能生物吸附剂的研制与开发一向是生物吸附技术研究的重要课题,目前,用白腐真菌吸附铅,酵母菌吸附铅,假单胞菌胞外高聚物WJ—I对水溶性染料及Cr(VI)的吸附等,国内外专家对此有一定研究,
2+我国中科院成都研究所赵晓红等用脱硫杆菌(SRV)去除电镀废水中的Cu,在铜离子浓度为246.8
mg/L的溶液(pH4.0)中去除率达99.12%。吴乾箐等人从电镀污泥,废水及下水道铁管中分离筛选出35株菌株,从中获得5株复合功能菌,并将其用于示范工程中,对Cr,Cr,,Zn,Cu等金属的一次交货率达99%,对铬等金属回收率大于85%。
生物吸附法如果使用死的微生物细胞作为生物源具有容易固定化的特点,化学稳定性好,可根据需要制成特殊的生物吸附剂并可反复使用。因此,近年来重金属生物吸附剂逐渐从活的微生物向死的微生物发展。今后对于生物吸附剂的研究,应该主要集中在以下两个方面。一方面,应加强对生物吸附机理的研究。利用扫描电镜(SEM)和x射线衍射分析研究金属在细胞内的沉积部位和状态,金属与细胞特定官能团结合的能量变化以及官能团结构和特征并对生物吸附剂对重金属吸附反应动力学和热力学。6+3+2+2+7 结论与展望
随着人们对自身健康的重视,对生活质量要求日益提高,人们对饮用水水质的要求也日益提高,同
第2期 景佳佳,等:微生物技术在污水处理中的应用121时,随着水污染的加剧,良好的水源更难寻求,水处理将面临着更大的挑战。上述几种方法只是微生物新技术中的一部分。有的已经运用到实际生产中,有的正处于实验阶段。它们对微生物的利用方式不尽相同。微生物絮凝技术实际是利用微生物体及其分泌物的物化方法,如果进一步降低微生物絮凝剂的成本,或与微生物对有机物的降解作用相结合,其应用范围就会更加扩大。固定化技术则需要在降低固定化成本、制作和选择理想的固定化介质和合适的反应器等方面继续探究。生物吸附法在重金属离子去除的机理、防止二次污染和重金属离子特别是贵重金属的回收利用等方面的研究需要进一步深入。电极生物膜法是一种针对性很强的方法,主要为反硝化菌的生长提供良好条件。
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Thevirtualizationcountermeasurefortheenvironmentsupervisioninstruments
LICui-wei
(EditorialOffice,JournalofChongqingTechnologyChina)
Abstract:environmentsupervisioninstruments,thispaperpointsoutthattheopingtrendoftheenvironmentsupervisioninstruments.Onthebasisofthisandtheandrincipaloftheenvironmentsupervisioninstruments,environmentalsupervisionisimplementedinsuchthreewaysasexploitinganalysissoftwarewithselfintellectualpropertyrights,developingvirtualizationphysicalpollutionmonitoringinstrumentsanddevelopingnetworkvirtualizationinstruments.
Keywords:environmentsupervisioninstruments;virtualinstrument;virtualization;countermesure
责任编辑:田 静
(上接第121页)
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Applicationofmicrobialtechnologyinthetreatmentofwastewater
JINGJia-jia,ZHENGXu-xu
(EnvironmentandBiologicalEngineeringInstitute,ChongqingTechnologyand
BusinessUniversity,Chongqing400067,China)
Abstract:Withthedevelopmentofagricultureandindustry,theproblemofwaterpollutionbecomemoreandmorebadly.Thetechnologyofwastewatertreatmentisdevelopingrapidly,amongofthemthemicrobialtechnologybecomesahotpointbecauseofitshighefficiencyandlowconsume.Thispapersummarizesthepro2gressofnewtechnologyinwastewatertreatment.Fastnessmicrobialtreatmentisappliedinvenomousnesswastewaterwidely.Itisverysafeandefficienttousemicrobialflocculatetreatment.Biologyadsorptioncanwipeoffheavymetalion.Electrodebiologymembranecanprovideagoodgrowthconditionfornitrationbacterium.
Keyword:wastewatertreatment,;fastnessmicrobialtreatment;microbialacidification;microbialfloccu2latetreatment;electrodebiologymembrane;biologyadsorption
责任编辑:田 静