微生物在污水处理中的应用
摘?要 随着水污染问题的日益严峻，微生物将在污水处理中发挥越来越重要的作用。本文从微生物在污水处理中的指示作用、微生物对含氮有机物的分解作用、微生物对不含氮有机物质的分解作用、微生物对磷元素的转化、基因工程菌处理污水等几方面来探讨微生物在污水处理中的应用。
关键词 微生物；污水处理；转化；分解
中图分类号 X505文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2012)052-0178-02
近几年，随着城市化进程的加快，城市人口的不断增加，城市污水的排放量越来越大，生活污水与工业废水是污水的主要来源。城市生活污水的主要成分是一些没有毒素的有机物，如糖类、淀粉、油脂、蛋白质和尿素等，其中，氮、磷等植物营养元素含量较高。而工业废水则由于不同的行业产生的污染物不同，但是大致包含化学有毒物质、有机物、重金属污染物以及病原体等。但是无论是生活污水还是工业废水，都超出了自然水体的自净能力，一方面，水体中的需氧菌利用有机物等进行无限繁殖；另一方面，水体中的藻类在营养物质的辅助下迅速扩散范围，使水体中的含氧量降低至极限，加速水质的恶化，不仅会危及人们的饮水健康问题，而且会产生一连串的连锁效应，影响大自然稳定的生态环境。因此，加强城市污水处理，对于保障城市的可持续发展具有重要的社会和经济意义。
微生物在污水处理中发挥着巨大的作用，本文从微生物在污水处理中的指示作用、微生物对含氮有机物的分解作用、微生物对不含氮有机物质的分解作用、微生物对磷元素的转化、基因工程菌处理污水等几方面来探讨微生物在污水处理中的应用。
1 微生物在污水处理中的指示作用
活性污泥法在污水处理中发挥着重要的作用，活性污泥法利用微生物的代谢原理，把生活污水中富营养态的有机物质分解为较为稳定且无害的物质，以便为后续的沉淀反应做基础，最终达到净化水体的目的。微生物在活性污泥法污水处理的调试过程中担当着指示的作用。活性污泥法处理污水主要由活性污泥来吸附并分解水体中的有机物质，而构成活性污泥的成分主要包括细菌、原生动物、悬浮物质、胶体物质等。高性能的活性污泥是保证污水处理正常进行的前提，而判断活性污泥的优劣主要是依据镜检观察显示的活性污泥中的微生物状态来进行评判的，只有控制微生物的生长状态方能控制污水处理的运行和管理。
镜检观察是以活性污泥中主要成分微生物作为重要观察对象，依据其的生长状态、数量和种类等资料来反应污水处理运行的优劣情况，进一步指示污水处理的运行与管理。活性污泥中的微生物群体主要由细菌和原生动物组成，正是利用他们之间的相互制约、相互依存的关系，来发挥微生物在污水处理调试过程中的指示作用。活性污泥中的细菌是分解污水中有机物质的主力军，随着细菌的大量繁殖，原生动物的数量持续增多，原生动物吞噬细菌，维持活性污泥上的生态平衡，提高细菌活性，原生动物也有助于进一步分解、吸收水体中的有机物质。反过来，细菌的絮凝作用有助于原生动物的生长繁殖，而原生动物自己也能促进絮凝进行。原生动物新陈代谢所分泌的粘液有助于活性污泥更好的吸附细菌和悬浮颗粒。而在镜检观测过程中，细菌体积小不便于观察，而原生动物体积相对较大，且当原生动物所处环境发生变化时，能更为灵敏的发出指示作用，及时、快速地显示出污水处理的最新运行状态。
2 微生物对含氮有机物的分解作用
生活污水中含有大量的含氮有机物，如尿素、蛋白质、氨基酸，且大多以氨离子、尿素或化合物的形式存在。这些含氮有机物是使水体富营养化的重要元素之一，为细菌的大量繁殖提供氮源。利用微生物分解这些含氮有机物，主要包括两类，转化水体中的蛋白质和尿素。
2.1 转化蛋白质
大分子量的蛋白质难以被硝化细菌利用，必须先把蛋白质分解成小分子的氨基酸，所以，在转化蛋白质的过程中，首先利用分泌蛋白酶的微生物来把蛋白质水解成小分子物质氨基酸，然后，再让硝化细菌进行下一步分解。能发生氨化作用的细菌有很多，不仅有好氧菌，还有兼性好氧菌和厌氧菌，如荧光假单胞菌、变形杆菌、腐败梭菌等。利用硝化细菌的硝化作用，亚硝酸细菌先将氨基酸转化为亚硝酸而硝酸细菌则进一步将亚硝酸转化为硝酸，硝化作用的进行必须在有氧的环境下，而作为回报，硝化细菌能从该过程中获得其生长繁殖所需的能量。最后，硝化细菌分解产生的硝酸盐在氧气不足的情况下，可被反硝化杆菌作用，从而被还原再次生成亚硝酸盐和氮气，能发生反硝化作用的细菌还有荧光假单胞菌等异养细菌，这些细菌通过利用硝酸中的氧来氧化有机物,借以获得能量。
2.2 转化尿素
相比较于蛋白质的转化，尿素的转化则较为简单，尿素在尿素细菌分泌尿素酶的作用下，将尿素水解为碳酸铵，而生成的碳酸铵极不稳定，在常态下能迅速分解转化为氨、水和二氧化碳三种物质。大多数尿素细菌是好氧型，但也有些尿素细菌能适应在无氧情况下的生长。
3 微生物对不含氮有机物质的分解作用
污水中不含氮的有机物质主要有纤维素、淀粉、脂肪。其中纤维素的含量在不含氮有机物质中所占比例最大，接近一半。
3.1 微生物对纤维素的分解
纤维素是由C、H、O三种元素组成的碳水化合物，是由葡萄糖组成的大分子多糖，也是自然界中分布最为广泛，且含量也最多的一种多糖。造纸企业、纺织企业和食品企业所产生的工业废水中含有大量的纤维素。而在自然界中，大多数微生物只能以葡萄糖为糖源，只有很少部分的特定微生物才能以纤维素为糖源，而这些特殊的微生物以霉菌和细菌居多，如纤维黏菌、生孢纤维黏菌、纤维杆菌、纤维弧菌、链霉菌、毛壳霉、芽枝霉、镰刀霉、青霉和木霉等。在污水处理的过程中，适当的加入这些霉菌，有助于加速分解工业废水中的纤维素，霉菌先把纤维素分解为葡萄糖，细菌和酵母菌则可以进一步分解纤维素所产生的葡萄糖，最终达到净化水质的目的。
3.2 微生物对淀粉的分解
淀粉除了是人类生活中的主要食物组成成分之外，在工业中也有较为广泛的应用。食品企业常用淀粉来制作酒精、麦芽糖，而纺织企业则用淀粉上浆、印染来调制印花浆料，医药企业则用淀粉作为药物片剂的原材料。所以，在这些食品、纺织、医药企业所排放的工业废水中，含有大量的淀粉。曲霉、根霉等霉菌在常温下，能把这些淀粉分解为葡萄糖，细菌和酵母菌则可以进一步分解淀粉所产生的葡萄糖。