微生物在污水生物处理中的作用
一、污水生物处理的特征
（一）、污水与污水生物处理
污水中的污染物质成分极其复杂。一般生活污水的主要成分是代谢废物和食物残渣。工业废水可能含有较多的金属、酚类、日夏养花网甲醛等化学物质。此外污水中还含有大量非病原微生物和少量病原菌及病毒。污水的生物处理就是以污水中的混合微生物群体作为工作主体，对污水中的各种有机污染物进行吸收、转化，同时通过扩散、吸附、凝聚、氧化分解、沉淀等作用，以去除水中的污染物。因此，污水生物处理实际上是水体自净的强化，不同的是，在去除了污水中的污染物后，必须将微生物从出水中分离出来，这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。
（二）、生化需氧量及生物处理的应用
在污水处理中，通常是以有机物在氧化过程中所消耗的氧量这一综合性指标来表示有机污染物的浓度，如生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）。生化需氧量是指在特定的温度和时间（通常这5 d、20℃下，微生物分解污水中有机物所消耗的氧量，称为BOD5。BOD5约占生化需氧总量的2/3，故采用BOD5来表示污水中可降解有机物的浓度是比较合适的。但污水中有机物并不是都能较快降解的，在工业废水中，可以结合COD等指标表示有机污染物的浓度。
只有BOD高的废水才适宜采用生物处理，COD很高但BOD不高的废水不宜采用生物处理。对于有毒的废水，只要毒物能降解，就可用生物法处理，关键是www.rixia.cc控制毒物浓度和驯化微生物。
（三）、污水生物处理的效果
污水经过生物处理后，其中的杂质和污染物质能以某种形式（如生物絮凝作用）被分离除去，或被转为无害的物质。例如，城市生活污水经生物处理后，活性污泥法的BOD和SS（悬浮性固体）去除率都在90%左右；生物滤池法BOD去除率在80%、SS去除率在90%左右。
生物处理还能减少城市污水中的病原微生物和病毒，但浓度仍然较高，因此，出水和剩余污泥都要消毒。
oVvECdfV二、污水生物处理方法
根据微生物对O2的需求不同，污水生物处理可分为好氧处理和厌氧处理两大类。根据构筑物的不同类型以可分为多种方法（表10-1）。
（一）、好氧生物处理
好氧生物处理是在水中有溶解氧存在的条件下，借好氧和兼性厌氧微生物（其中主要是好氧菌）的作用来进行的。在处理过程中，绝大多数的有机物都能被相应的微生物氧化分解。整个好氧分解过程可分为两个阶段。第一阶段，主要是有机物被转化为CO2、H2O、NH3等；第二阶段，主要是NH3转化为NO2和NO3。
用好氧法处理污水，基本上没有臭气，处理所需的时间比较短，如果条件适宜，一般可去除BOD580～90%以上。
根据处理构筑物的不同，好氧生物处理的方法可分为活性污泥法、生物膜法、氧化塘等。其中活性污泥法和生物膜法应用最广泛。
（二）厌氧生物处理
套氧生物处理是在无氧的条件下，借厌氧和兼性厌氧微生物（其中主要是厌氧菌）的作用来分解污水中有机物的，也称厌氧消化或厌氧发酵。
有机物厌氧分解的钱过程是由三类生理上完全不同的细菌分三个阶段完成的（图10-4）。第一阶段，复杂有机物如纤维素、蛋白质、脂肪等在微生物作用下降解为简单的有机物如粮类、有机酸、醇等，是水解、发酵阶段；第二阶段，由产氢产乙酸细菌群将有机酸等转化成乙酸、H2及CO2，为产氢产乙酸阶段；第三阶段，在产甲烷细菌作用下将乙酸（包括甲酸）、CO2、H2转化为CH4，是产甲烷阶段。
厌氧生物处理主要应用于有机污泥和高浓度有机污水的处理。由于是密闭发酵，所以在处理过程中不影响周围环境；同时隔绝空气又加以高温发酵，可以钉死寄生虫卵和致病菌；并且可以产生生物能源甲烷。因此厌氧消化法近年来渐渐受到重视，但由于所需时间长，对设备要求严格，因而影响其迅速推广。
三、污水生物处理中的微生物群落及其作用
（一）、活性污泥微生物群落及其作用
活性污泥是指由细菌、微型动物为主的微生物与胶体物质、悬浮物质等混杂在一起形成的，具有很强吸附分解有机物的能力和良好沉降性能的绒絮状颗粒。活性污泥中生存着各种微生物，构成了复杂的微生物群落。其中主要的微生物是细菌（以好氧性异养菌为主）和原生动物，此外尚有酵母菌、丝状霉菌、单胞藻类、轮虫线虫等。
1、活性污泥中的www.rixia.cc细菌及其作用 活性污泥中细菌的数量约为108～109
个/ mL，它们是去除水中有机污染物的主力军。最常出现的优势种群是：产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、假单孢菌属、动胶菌属，其次尚有无色杆菌、诺卡氏菌、蛭弧菌、分枝蒜苗、硝化细菌、大肠埃希氏菌等。它们全部是化能异养菌，多数为革兰氏阴性菌，可以有效地分解废水中的有机污染物。

　　2.1 生物化学法
　　生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法,该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,重金属离子和H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO2-4转化为S2-而使废水的pH值升高,从而形成重金属的氢氧化物而沉淀。中国科学院成都生物研究所从电镀污泥、废水及下水道铁管内分离筛选出35株菌株,从中获得高效净化Cr(VI)复合功能菌[3]。
　　袁建军等[4]利用构建的高选择型基因工程菌生物富集模拟电解废水中的汞离子,发现电解废水中其他组分的存在可以增大重组菌富集汞离子的作用速率,且该基因工程菌能在很宽的pH范围内有效地富集汞。但高浓度的重金属废水对微生物毒性大,故此法有一定的局限性,不过,可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株,微生物处理重金属废水一定具有十分良好的应用前景。 2.2 生物絮凝法
　　生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的具有絮凝能力的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝剂又称第三代絮凝剂，是带电荷的生物大分子，主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核糖等。目前普遍接受的絮凝机理是离子键、氢键结合学说。目前对于硅酸盐细菌絮凝法的应用研究已有很多[5-6]，有些已取得显著成果[7]。运用基因工程技术，在菌体中表达金属结合蛋白分离后，再固定到某些惰性载体表面，可获得高富集容量絮凝剂。
　　Masaaki Terashima 等[8]利用转基因技术使 E.coli表达麦芽糖结合蛋白（pmal）与人金属硫蛋白（MT）的融合蛋白pmal-Ml并将纯化的 pmal-MT 固定在Chitopeara 树脂上，研究其对 Ca2+和 Ga2+的吸附特性，该固定了融合蛋白的树脂具有较强的稳定性，并且其吸附能力较纯树脂提高十倍以上。 2.3生物吸附法
　　生物吸附是对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括理解, 这些作用包括络合,螯合,离子交换,吸附等。活的微生物和死的微生物对重金属离子都有较大的吸附能力,藻类中的某些种属对于重金属的吸附容量可达400Hg/kg(生物干重),例如甲囊马尾藻(Sargassummatans)。
　　吸附法分为物理吸附法和离子吸附法两种,前者使用具有高度吸附能力的硅胶、活性碳、多孔玻璃、石英砂和纤维素等,吸附剂将生物细胞吸附到表面上使之固定化。这是一种最古老的方法,操作简单,反应条件温和,载体可反复利用,但结合不牢固,细胞易脱落。后者根据细胞在离解状态下可因静电引力(即离子键合作用)而固着于带有异相电荷的离子交换剂上,如DEAE2纤维素、DEAE2Sephadex,CM2纤维素等。
　　Green使用藻类去除日夏养花网水的金,Tsezos,Mara2no使用真菌吸附水中的铀,Ferguson和Breuer等利用泥炭藓去除水中的Fe,Al,Pb,Cu,Cd,Zn等金属离子。Barkley利用藻类吸附有机废水中的Cd,Cu等金属离子。MarkSpinti等把泥炭藓固定在多孔的聚合砜基质中成功地应用于去除含Zn,Cd,Mg等金属离子的酸性矿井水中,用聚合砜固定泥炭藓制成的球状小粒机械强度大,化学性能稳定,容易再生,不膨胀不收缩。生物吸附法以其独特的优点近年来在含重金属废水处理领域引起了人们普遍的关注,进行了广泛的研究,取得了可喜的成果。但生物吸附技术还只是处于经验、实验室阶段,在实用化和工业化应用中还存在着诸多问题有待研究解决,还需通过进一步的研究和开发工作完善此项技术。

超滤然后反渗透。重金属离子可以用电化学方式直接处理掉的