利用微生物治理水体污染是目前国际流行的治污技术。

(1)生物高分子材料治理重金属废水污染江苏省昆山工研院华科生物高分子材料研究所将生物高分子材料运用于重金属废水处理并获得成功，经过生产实践检验，这项名为“基于生物技术的工业重金属废水处理——中水回用系统”的科研成果已展现出良好的产业化前景。“基于生物技术的工业重金属废水处理——中水回用系统”在生产中使用的γ-聚谷氨酸生物重金属废水处理装置，采用γ-聚谷氨酸生物重金属废水处理系统处理废水，1t水仅用200g生物高分子材料(生物捕捉剂)即可。采用该技术的重金属去除率大于99.5%；生物絮凝剂无毒无害且对环境友好，能完全水解；中水回用率达70%。处理成本小于每吨3元。捕捉到的铜泥还可作生产铜的原料，基本冲抵了生物材料费。目前已达日产生物捕捉剂1.2t、日处理重金属废水6000t的水平。据了解，该项研究与开发具有新颖性和创新性，该项目综合技术在国内处于领先，并达到国际先进水平，已向国家知识产权局申请了专利。

(2)培养高效菌种处理难降解有机废水积累在环境中引起污染的许多合成有机化合物，最初能抗微生物袭击，难以被降解。当环境条件发生变化后，某些微生物通过自然突变形成新的菌种，更多的是可能通过形成诱导酶系具备了新的代谢功能，从而可降解或转化外来化合物。故只要选择适当的微生物群落，创造和保持最佳环境条件，几乎所有的有机物都能找到使之降解或转化的微生物。目前普遵勇24个途径提高菌株的应用价值：①改变分子结构引入特定基团；②筛选或构建多功能的超级菌。其中新兴的遗传与基因工程技术因其独特的优越性而被广泛采用。微生物降解有机污染物的基因通常与质粒有关。已发现的有农药降解质粒、石油降解质粒、工业污染物如对氯联苯、抗重金属离子的降解质粒、尼龙低聚体降解质粒。利用降解性质粒的不相容性，能将降解不同污染物的高效专一的质粒组合到一个菌株，组建成一个多质粒的可同时高效降解多种不同污染物的新菌株。如降解甲苯、萘、樟脑和辛烷的4种假单胞菌质粒组合后的新菌株具有降解、芳烃和多环芳烃的多种功能，可在几小时内能降解浮油中2/3的烃类，而自然菌种要花一年多时间。组合的新菌株不仅多功能、高效、对pH值、温度的适应范围广，而且可以根据使用条件不同对生长条件进行调整，甚至可以成为能适应极其恶劣的自然环境的极端菌。

华中农业大学首创的“细菌集团军式”治污方法，在武汉市中心城区湖泊治理中成功应用。2008年9月初，来自治理单位的监测结果表明，9个采用微生物方法治理的湖泊水质在1个月内均有明显好转。华中农业大学建有微生物国家重点实验室，其微生物分离培养技术和高密度发酵技术国内领先，每克物质中的细菌含量可达500亿～1000亿株。该实验室独创的微生物净化水体技术，将七大类20余种细菌组合在一起，分布在水体的上、中、下3层，分别“蚕食”不同的水中污染物。与其他治污方法相比，该方法没有二次污染，见效快，持续时间长，有利于自然生态的恢复。

筛选分离有高降解活性的菌株应用于印染废水的治理研究较多。腐败希瓦氏菌在适宜条件下能有效去除生产上常用的多种染料，在6h内对活性艳红染料的去除率可达99%～100%。白腐真菌处理含多种分散染料的废水具有较高的COD去除率，且混合菌群的脱色能力优于单菌株。

(3)好氧反硝化脱氮技术近年来好氧反硝化现象引起很多研究者的兴趣，在好氧条件下利用好氧反硝化菌也能实现反硝化，该技术可以实现同步硝化反硝化，即好氧反硝化可以和硝化反应在同一个反应器中发生，大大减少了系统空间和工程造价，也降低了操作难度和运行成本；反硝化释放出的OH-，可部分补偿硝化反应所消耗的碱，能使系统中pH值相对稳定，且好氧反硝化菌更容易控制。近年来多种好氧反硝化菌被分离和研究，好氧反硝化技术的机理研究、应用研究也取得了一定进展，虽然近几年研究者在不同的废水处理工艺中应用好氧反硝化的菌种，取得了一定的成效，但是尚未有成熟应用好氧反硝化技术的工程实践。所以应在好氧反硝化菌的培养、合理反应条件的调整方面，加快研究步伐，为其应用于生产提供充分的理论依据。

(4)高活性微生物和微生物活化技术处理聚氯乙烯(PVC)废水新疆天业公司采用高活性微生物和微生物活化技术处理PVC聚合离心母液废水，废水治理效果达到世界先进水平。该工艺通过在接触氧化池中定量添加经培养、驯化后的高活性微生物和微生物活化剂，有效去除了沉积在填料上的污泥，建立起了新的高活性微生物膜，并维持了生物膜的活性厚度，从而极大提高了原废水处理设施的处理效率，达到了在不改变现有设备和设施的条件下处理能力提高1倍的目的。最终废水COD浓度降低到40mg/L以内，远低于国家排放标准，处理后的出水可全部用作电厂的循环冷却水，实现了废水的闭路循环，达到了零排放。这项技术成功运用于聚合离心母液废水的循环再利用，在国内外尚属首例。

(5)好氧颗粒污泥技术好氧颗粒污泥是好氧条件下形成的微生物固定化聚集体，与生物膜的结构较为相似，颗粒的粒径与生物膜的厚度相近，一般在0.30～8.00mm之间，其球形度(纵横比)一般大于0.6。活性污泥的粒径一般小于0.15mm，所以用肉眼即可辨别出好氧颗粒污泥和活性污泥。目前绝大多数好氧颗粒污泥都是利用有机基质在SBR中培养。好氧颗粒污泥因其沉降速度快、反应活性高，利用其空间尺寸可以形成具有同步硝化反硝化(SND)能力的微环境等特点而倍受关注，有研究指出，好氧颗粒污泥技术因其诸多优点可能会逐渐替代活性污泥技术成为污水生物处理的主流。

为了缩短污泥颗粒化的时间，加快反应器的启动，同时增强颗粒污泥的脱氨除磷能力，近年来好氧颗粒污泥的研究逐渐得到关注。综合来看，好氧颗粒污泥主要具有以下优势。

①好氧颗粒污泥不仅能处理低浓度废水，如城市污水等，而且在处理高浓度有机废水时，也可达到很高的去除率，且不需后续处理。

②颗粒污泥结构密实，可削弱有毒物质对微生物的影响，增强对一些较为敏感的细菌(如硝化菌)的保护，因而有利于提高系统的处理能力和稳定性。

③与厌氧颗粒污泥类似，好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能，可以有效提高反应器的污泥浓度和容积负荷。

④好氧颗粒污泥具有较强的脱氮除磷能力。

⑤相比于厌氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥启动期短，可在常温下培养运行。

总体来讲，好氧颗粒污泥降解有机污染物的能力要低于厌氧颗粒污泥。

好氧颗粒污泥技术应用于去除废水中重金属离子方面，有研究表明好氧颗粒污泥表面积聚集的胞外多聚物(EPS)，在吸附重金属过程中起着十分重要的作用。好氧颗粒污泥对Cd²⁺、Cu ²⁺ 、Zn²⁺和Pb²⁺具有较强的吸附效果，其中对Pb²⁺的吸附去除能力最强。好氧颗粒污泥对Ni²⁺的吸附(pH为2～7)研究结果显示，在颗粒污泥与Ni2+之间存在静电引力，另外好氧颗粒污泥吸附Ni²⁺的同时将K⁺、Ca²⁺等金属离子释放出来，表明好氧颗粒污泥吸附Ni2+的机理为离子交换。

在脱氮除磷方面，MBR中接种好氧颗粒污泥建立颗粒污泥膜生物反应器(GMBR)，将好氧颗粒污泥技术与膜技术有机结合，着重考察序批式厌氧-好氧运行方式下GMBR长期运行的有机物去除以及SND效果。试验结果表明GMBR具有良好的有机物去除及脱氮效果，GMBR的TOC、氨氮及总氮去除率分别为65.7%～98.6%、85.4%～98.9%及66.1%～95.1%；在利用好氧颗粒污泥除磷脱氮的SBR系统中，对经过4h缺氧反应后的污水中磷的浓度进行测定，发现磷浓度由厌氧结束时的108.1mg/L下降为32.2mg/L，缺氧吸磷速率为18.9mg/(L·h)，该体系中反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的73.1%。这说明好氧颗粒污泥中反硝化聚磷菌的大量存在对除磷做出了较大贡献。荷兰Delft大学通过提高聚磷菌比例，已成功将好氧颗粒污泥工艺推广到中试和工业应用规模。

在处理高浓度有机废水方面，国外学者采用乳品废水在SBR反应器中培育好氧颗粒污泥，在污泥颗粒化之后，总COD、TN、TP的去除率分别为90%、80%、67%。国内学者采用豆制品加工废水培养好氧颗粒污泥，在有机负荷6kgCOD/(m³·d)时，COD去除率高达99%。

可以预测，作为一种新型的废水生物处理工艺，好氧颗粒污泥由于其独特的物理化学性质，在污水处理方面具有其他工艺无法比拟的优势，因此在污水处理中具有广泛的应用前景。目前，阻碍其工业化的主要原因是对好氧颗粒污泥的形成机理缺乏深入的研究，还没有一套完整的理论指导。另外，在培养好氧颗粒污泥的过程中，由于反应器、运行条件和所培养污泥功能的不同，在某些研究方面还存在很大争议，如形成机制、颗粒化过程、关键的影响因素等。目前国内外利用实际废水培养好氧颗粒污泥时，多采用一些与食品工业相关的易生物降解废水，未见利用难生物降解物作为基质培养好氧颗粒污泥。今后的研究方向应着眼于颗粒化机理、颗粒污泥的处理能力、好氧颗粒污泥形成的影响因素、长期运行稳定性及颗粒污泥的微生物特性等方面。

文章来源：《水处理新技术、新工艺与设备》

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