[摘 要]微生物學(xué)科的發(fā)展推動了生物工程在環(huán)境保護(hù)工作中的進(jìn)步。利用微生物技術(shù)治理環(huán)境污染問題在目前取得了重要的成就。微生物利用成本低，處理污染效果好等特性受到大多數(shù)環(huán)境工作者的青睞。本文詳細(xì)的研究了微生物處理技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用和實(shí)踐。

[關(guān)鍵詞]微生物 生物工程 環(huán)境工程

中圖分類號：U73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0223-01

引言

微生物工程，又被叫做發(fā)酵工程，主要內(nèi)容是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種選育、培養(yǎng)基的配置、滅菌、種子擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純（生物分離工程）等方面。發(fā)酵是微生物特有的作用，在幾千年前就被人類認(rèn)識了，并且用來制造酒、面包、醬、醋等。微生物工程，是大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)工藝的總稱，就是利用微生物發(fā)酵作用，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段來生產(chǎn)有用物質(zhì)，或者把微生物直接應(yīng)用于生物反應(yīng)器的技術(shù)。它是在發(fā)酵工藝基礎(chǔ)上吸收基因工程、細(xì)胞工程和酶工程以及其他技術(shù)的成果而形成的。發(fā)酵工程跟環(huán)境保護(hù)和農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域關(guān)系密切，對它的開發(fā)有很大的經(jīng)濟(jì)效益。DNA重組技術(shù)和生物反應(yīng)器，裝有固定化酶的容器，能進(jìn)行生物 化學(xué)合成，是生物工程中的兩大支柱。從工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)這一點(diǎn)看，生物反應(yīng)器尤其重要。因?yàn)橹挥型ㄟ^微生物發(fā)酵，才能形成新的產(chǎn)業(yè)。本文詳細(xì)分析了微生物技術(shù)在環(huán)境工程中的作用，和對環(huán)保工作所做出的貢獻(xiàn)之大。

1.利用微生物技術(shù)監(jiān)測水質(zhì)情況

在各種水體，特別是污染水體中存在有大量的有機(jī)物質(zhì)，適于各種微生物的生長，因此水體是僅次于土壤的第二種微生物天然培養(yǎng)基。水體中的微生物主要來源于土壤，以及人類的動物的排泄物及污染。水體中微生物的數(shù)量和種類受各種環(huán)境條件的制約。目前，世界各國一般認(rèn)為大腸菌群是指示水質(zhì)受糞便污染較好的指示菌。我國水質(zhì)控制也采用大腸菌群作為指示菌，GB5749-85《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)？生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，生活飲用水中大腸菌群每升不得超過3個(gè)。另外，還要根據(jù)水的等級限制大腸桿菌的個(gè)數(shù)。一等級是小于等于500個(gè)，二等級小于等于10000個(gè)。三等級小于等于50000個(gè)。大腸桿菌會令糖起到發(fā)酵作用并且產(chǎn)生出酸或者是氣體。所以，工作人員便可通過檢測酸和氣體來判斷大腸桿菌的數(shù)量，從而依照大腸桿菌的數(shù)量來判斷水的質(zhì)量等級。

2.利用微生物技術(shù)處理廢水

污水里面所含有的污染因子十分豐富，一般生活中出現(xiàn)的污水主要的成分是生物代謝物質(zhì)以及作廢的食物，在工業(yè)中廢水中出現(xiàn)的污染因子較多。據(jù)研究，這些污水可能還有金屬、酚類以及甲醛等成分。利用微生物技術(shù)處理廢水主要是指利用微生物群體，對污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行吸附和轉(zhuǎn)化。同時(shí)進(jìn)行一些列的擴(kuò)散、分解等行為，出去污水中的污染因子。污水被處理之后，其中的有害物質(zhì)別排除在外，或者是轉(zhuǎn)化成對人體無害的物質(zhì)。城市污水經(jīng)過微生物處理過程，其中的懸浮物質(zhì)能夠減少到10%左右。

2.1 厭氧處理法

污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。高分子有機(jī)物的厭氧降解過程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵（或酸化）階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。水解階段是高分子有機(jī)物因相對分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們在第一階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過程通常較緩慢。發(fā)酵階段是有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。產(chǎn)乙酸階段主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。雖然厭氧消化過程可分為以上四個(gè)過程，但是在厭氧反應(yīng)器中，四個(gè)階段是同時(shí)進(jìn)行的，并保持某種程度的動態(tài)平衡。該平衡一旦被pH值、溫度、有機(jī)負(fù)荷等外加因素所破壞，則首先將使產(chǎn)甲烷階段受到抑制，其結(jié)果會導(dǎo)致低級脂肪酸的積存和厭氧進(jìn)程的異常變化，甚至導(dǎo)致整個(gè)消化過程停滯。

2.2 好氧處理法

好氧處理法就是將微生物放置在有氧環(huán)境中，促使其大量的繁殖。之后通過微生物氧化分解污水中的污染因子。實(shí)現(xiàn)污水的精華，處理掉其中的有害物質(zhì)。好氧處理法的操作方法比較簡單，具有較強(qiáng)的靈活性。

3.利用微生物將固體垃圾變?yōu)榛?/p>

在固體垃圾中放入大量的嗜熱微生物和硝化細(xì)菌異界纖維分解微生物，一般中溫微生物的生長受到高溫的限制，嗜熱微生物在高溫的情況下能夠加快生長并且使活性增加，更容易形成正反饋回路。但是如果溫度在上升到一定范圍，超出微生物的承受程度，也會不利用其生長繁殖，總而造成負(fù)面的影響。通過微生物發(fā)酵把固體垃圾轉(zhuǎn)化為化肥的方法在目前已經(jīng)被大規(guī)模的使用，并在多個(gè)地區(qū)取得了較好的效果。

4.利用微生物凈化廢氣

利用微生物凈化廢氣，首先要把廢氣轉(zhuǎn)化為液體形態(tài)，然后利用微生物處理有害液體的方法對空氣中的廢氣進(jìn)行處理。在處理廢氣的過程中產(chǎn)生的代謝物質(zhì)會進(jìn)入到液相環(huán)境內(nèi)，這種物質(zhì)可以作為細(xì)胞的代謝能源。利用微生物處理二甲苯可以在室溫的環(huán)境里進(jìn)行。當(dāng)二甲苯的濃度和每小時(shí)的氣流量以及廢氣在空塔中的時(shí)間達(dá)到一定的數(shù)值內(nèi)，微生物對二甲苯的處理效果會更加明顯，去除率高達(dá)90%以上。

5.固體化微生物技術(shù)的應(yīng)用

利用固定化微生物技術(shù)提高廢水處理效率的工藝方法也被稱作“生物增效”，其適用的領(lǐng)域非常廣泛，例如：化糞池、隔油槽、排水管、城市污水處理廠以及工業(yè)廢 水…等。一般而言，針對特殊污染源，來自天然環(huán)境的微生物消耗很快、效率低下，即使有快速的繁殖能力仍不足以負(fù)荷。因此，生物增效的作業(yè)過程還是依循自然 的方式，向目標(biāo)添加定制的、具有已知降解能力的微生物制劑（固定化微生物），處理效果則有明顯的提升。固定化微生物技術(shù)是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖。這種方法對提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物（尤其是特殊功能的微生物）的濃度，和微生物抵抗不利環(huán)境的能力都有重要的作用，有利于反應(yīng)后的固液分離，縮短處理所需的時(shí)間。在固體化微生物處理技術(shù)上，工作人員經(jīng)過大量的試驗(yàn)得出結(jié)論：在微生物經(jīng)過固定處理之后，溫度和PH值的使用范圍更加廣泛，有機(jī)物的降解能夠加強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過普通的微生物。

6.結(jié)束語

微生物在環(huán)境工程中的作用十分的廣泛，為解決環(huán)境污染工作做出了重要的貢獻(xiàn)。目前，微生物技術(shù)已經(jīng)涉及很多歌領(lǐng)域，微生物技術(shù)以成本小，效果好的特點(diǎn)成為環(huán)境工作者的使用對象。未來，微生物技術(shù)還會不斷的發(fā)展和進(jìn)步，為國家提供更大的幫助。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

曲濱鴻（1984年9月）女，漢族，黑龍江省集賢縣人，碩士研究生學(xué)歷，助教，從事研究環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程工作。