微生物在污水处理中的应用

科技慎报开发与经济SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2007年第17卷第10期文章编号:1005- 6033(2007)10-0128 02收稿日:2006-11-22 .微生物在污水处理中的应用乔建强,王增长,董洁(太原理工大学,山西太原,030024)摘要:介绍了微生物在污水处理中的指示作用以及对污水中的有机和无机物质的去除作用。关键词:微生物;细菌;污水处理中图分类号:X703文献标识码:A在我们生存的环境中,微生物无时不有,无处不在。而且微生物具有( 10)过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆”。体积小.表面积大.繁殖力惊人等特点能不断与周围环境快速进行物质3微生物对不含 氮有机物质的分解交换。污水具备微生物生长和繁殖的条件,因而微生物能从污水中获取养分,同时降解和利用有害物质,从而使污水得到净化。由此可见,微生物3.1 纤维素的转化可在污水净化和治理中得到广“泛应用,造福人类。随着人类自身的发展。纤维素隶属于碳水化合物。碳水化合物是由碳、氢和氧3种元素所我们对微生物的认识也更加科学和量化。运用微生物基因组学、遗传工组成,它是动植物能量的主要来源。含碳水化合物的工业废水主要来自程和现代分子生物学技术定向构建目的微生物使之更加适合人类的需食品造纸、纺织、医药等工业企业。在生活污水中,碳水化合物是不含氮求。在水污染日益严重的今天微生物将是我们净化自身生存空间的重有机物质的主要成分,其含量约占污水中有机物总量的40%- 50%。要武器;尤其是在城市污水处理系统中，定向构建的基因工程菌将发挥自然界中,大部分微生物能够分解葡萄糖,而只有-些特殊的微生出它巨大的潜力"。物才能分解纤维素，其中以霉茜和细菌研究较多。主要有纤维黏菌、生孢1我国水污染的现状纤维黏菌、纤维杆菌、纤维弧菌链撵菌毛壳霉芽枝霉、镰刀霉、青霉和木霉等。随着我国城镇化速度的加快,城市生活污水的比例高达70%以上。3.2 淀粉的转化人们日常生活产生的污水主要含一些无毒有机物,如糖类、淀粉、油脂、淀粉质的原料(如米、高粱等)常用来做酒，而纯淀粉在工业上广泛蛋白质和尿素等其中含氮磷等植物营养元素较高。在-定的时间和空应用,如在纺织工业中用于上浆印染工业中用于调制印花浆料等,因此间范围内,这些污染物质大量排人天然水体并超过水体的自净能力,导在纺织、印染等工业废水中含有淀粉。淀粉在微生物作用下先形成葡萄致水体高营养化。进入水体的各种有机物使需氧菌大量繁殖,消耗溶解糖,参与的微生物主要有曲霉根霉等辑菌。葡萄糖的分解则可由另外- .氟;也使得藻类及其他水生植物异常繁殖,引起水体透明度降低溶解氧些微生物如细菌和酵母菌来完成。减少直至为零。此时,需氧菌死亡,厌氧菌大量繁殖继而分解,产生硫化3.3 脂肪的转化氢.硫酸等物质,使水质恶化、水体的功能退化、生态结构破坏,这将会对脂肪也是由碳、氢、氧几种元素所构成，它的来源主要是动植物体。我们所生存的环境产生长远的、无法估计的影响。所以,加强城市污水处通常把来自动物体的称作脂肪,来自植物体的称作油脂。洗毛、肉类加工理,对于保障城市的可持续发展具有重要的杜会意义和经济意义。等工业废水和生活污水中都含有油脂。脂肪是比较稳定的有机物质,但也能被某些微生物分解,其中最活2微生物在活性污泥法调试过程中的指示作用跃的有荧光杆菌、绿脓杆菌和灵杆菌等;此外,有些放线菌和分枝杆菌以微生物在调试过程中起着很重要的指示作用。通过镜检,根据活性及真菌中的青霉和乳霉等也有分解脂肪的能力,它们从中取得营养物质污泥中的微生物可以发现该活性污泥的好与差,其指示作用有:和能量。(1)着生的缘毛目种类多时,处理效果良好,出水BOD,和浊度低。如3.4 芳香族化合物的转化小口钟虫、八钟虫沟钟虫、褶钟虫瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫这些缘芳香族化合物也可被微生物分解。芳香族化合物都是六碳环(苯)的毛目的种类都固定在絮状物上,并随之而翻动,其中还夹杂-些爬行的衔生物,其中酚类化合物是比较重要的一种。酚类化合物存在于炼焦石栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等,说明该活性污泥是优质而成熟油煤气等多种工业的生产废水中。酚对于微生物有一定的毒害作用,但在适当的条件下仍能被微生物分解破坏。目前已经发现,在污水.粪便和的活性污泥。(2)小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌土壤中存在着能分解酚类物质的细菌，它们在有氧情况下可氧化酚类物,分解成CO;和水。种。(3)如果大量鞭毛虫出现,而着生的缘毛目种类很少时.表明净化作3.5烃类物质的转化烃类物质也能被微生物氧化分解,引起甲烷氧化的有甲烷基毛杆菌。用较差。(4)大量的、自由游泳的纤毛虫出现,指示净化作用不太好,出水浊4微生物对含 氮有机物质的分解度上升。(5 )若主要出现有柄纤毛虫,如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，中国煤化工白质、氨基酸、尿素、胺则水质澄清良好,出水清澈透明.酚类去除率在90%以上。类.膀的氮主要是以氨离子或尿素(6)根足虫的大量出现往往是污泥中毒的表现。的形式HC N M H Go%是更为复杂的有机化合(7)在生活污水处理中若有累枝虫大量出现,则是污泥膨胀解絮的物,包括蛋白质和氨基酸。征兆。4.1 蛋白质的转化(8)在印染废水中,累枝虫则常作为污泥正常或改善的指示生物。蛋白质的转化分3步:第一步氨化作用,蛋白质生物化学变化的第(9 )在石油废水处理中,钟虫出现是理想的效果。一步是水解,能产生蛋白酶的微生物,可以把蛋白质逐渐水解成简单的128科技情报开发与经济SCI- TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2007年第17卷第10期文章编号:1005- 6033<2007)10-0129-03收稿日期:006-09-07生命科学及其相关学科的研究(十)孙毅(信阳师范学院生命科学学院,河南信阳,464000)摘要:简要介绍了转基因树 、人造核酸、活菌生物净水剂、棉花害虫生态治理体系、蛋白质阻止癌细胞生长以及世界上第一头人工牦牛技术开发的进展和产生的效益。.关键词:转基因树;人造核酸;人工牦牛中團分类号:Q1-0文献标识码:A杨树的遗传特性已经被破译出来,他们借助土壤细菌,陌生基因能轻易1具有广阔发 展前景和良好经济效益的转基因树地进入,使杨树在s年内就能长到可利用的高度。然而,这种基因工程树转基因树是当代生命科学研究必然会涉及的一一个领城,它是基因工长到6-10年才会开花，因此，在花粉传播造成基因扩散的危险出现之程,特别是基因重组技术发展带来的可预测的一一个应用前景广、经济效前,转基因杨树种植园已将杨树砍伐掉。特别应指出的是,纸张生产商对益佳的成果。美国和加拿大科学家在培育转基因农作物的基础上,研究运用基因工程杨树感兴趣，他们在造纸时,至今仍多用针叶树做原料。因成功了林业裁培领城的新的基因工程树项目。其方法是,将取自细菌与为针叶树具有对造纸最重要的长纤维，但也含有大量必须使用有毒、污动植物的特殊功能基因重组到树木细胞的DNA片段中，培育出了多种染环境的化学药剂才能去除的木质素，而杨树的纤维虽然比针叶树短，基因工程树。如美国科学工作者把抗痘病基因转导到李树的基因片段但杨木中木质素更易清除。当代， 基因工程杨树已经影响到了其纤维长中,有效地防止了成熟李子受损变形;加拿大的科学家则培育出了转基度的变化。这样,转基因杨树便成为生产环保、优质纸张的比较理想的原因苹果,这种重组基因工程苹果树,可收获到优良性状的苹果,其果实不料。据报道，美国的18个州试种了50多种既可抗病虫害,又可提高果但松脆味甜,而且切开后长时间不会产生褐变，既好吃又好看。美国的科质的转基因果树,品种包括苹果、葡萄柚梨李子、柿子和胡桃。学工作者在功能基因开发的基础上还把有特殊功能的基因导人杨树的专家们在评审这项生命科学的研究新成果时指出，加快开发转基因基因片段中,以弱化木质素,强化纤维素,培育出了含有强度高、纤维更树,取代生长缓慢的普通树种,是快速增产木材、充裕造纸原料和木制长的新型木质纤维的速生杨树,不仅更适于造纸，而且不会产生含毒副品、提高鲜果产量的有效途径。转基因树的生长实践已经显示,其单位面产品,大幅度减少了对工厂周围水源的污染。德国的科学工作者托马斯.泰希曼在德国盖森海姆举行的一次主题积收获的木材量比普通树种高1倍。这项成果无疑也是运用现代生物技为“新一代原料”的专业会议上指出,他们对杨树的研究进展最为突出。术快速定向育种成功的一个例证,它丰富和发展了生命科学理论。产物,最后形成氨基酸。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌,在自然界化氢成硫磺颗粒贮存于细胞内,当环境中缺乏硫化氢时,则细胞内的硫中,它们的种类很多,主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌,兼性的变磺颗粒继续被氧化而成硫酸。在硫磺细菌中,根据有无颜色又可分为两形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。除细菌外,有些真菌在有氧条件下也能分群一群是无色的,所谓无色硫磺细菌,如贝日阿托氏菌、发碗菌等;另一解蛋白质,但产生氨的能力则很不一致,有的比较活跃,不过大部分真菌群具有菌紫色,称为紫色硫磺菌,如紫硫菌、八达碗菌等。硫化细菌主要在分解蛋白质过程中只能产生少量氨。第二步硝化作用,氨和硫化氢的有排硫杆菌、氧化硫杆菌和脱氮硫杆菌,它们除脱氮硫杆菌外部是好氧进一步转化都需要氧气。氨在硝化细菌的呼吸过程中先氧化成亚硝酸再性的。排硫杆菌能氧化硫化氢或硫代硫酸盐为硫酸,同时形成硫,积留于氧化成硝酸。在此过程中,硝化细菌获得了生活所需的能量。这种由氨氧细胞体外,这同硫磺细菌具有显著的差别。氧化硫杆菌能氧化硫或硫代化成硝酸的过程称为硝化作用。亚硝酸细菌负责将氨氧化为亚硝酸,硝硫酸盐为硫酸脱氮硫杆菌在缺氧情况下能利用还原硝酸时获得的氧化酸细菌则负责将亚硝酸氧化为硝酸。硝化作用的进行除必须有氧和氨的硫或硫代硫酸盐生成硫酸。存在外,还要有细菌生活所衢的营养,需要某些碱性物质来中和所产生,.2 磷的转化的亚硝酸和硝酸，而有机物质是不必要的。第三步反硝化作用,硝酸盐在磷的转化较为简单。无机磷酸盐可借微生物分解有机物所产生的有缺氧的情况下可被厌氧菌作用而还原成亚硝酸盐和氮气等,这一过程称机酸和二氧化碳,或由于硝化细菌及硫化细菌所形成的硝酸和硫酸的作为反硝化。参与反硝化作用的细菌叫反硝化细菌,它们的种类很多,多数用转化成可溶性磷盐。有机磷化物在有氧条件下也可被很多微生物,如是异养并兼性的,如反硝化杆菌荧光假单胞菌等,它们在厌氧条件下利解磷大芽孢杆菌蜡质芽孢杆菌、霉状芽孢杆菌等分解产生磷酸,从而形用硝酸中的氧来氧化有机物,借以获得能量。但反硝化细菌也有自养的，成磷酸盐。在缺氧的条件下,磷酸盐可以因梭状芽孢杆菌.大肠杆菌等微如反硝化杆菌可以利用硝酸盐中的氧把碗氧化成硫酸,并将所得到的能生物的作用而被还原。量用来同化二氧化碳。5.3铁的转化2尿素的转化一般来说，在碱性环境中溶于水中的铁量很少,而在酸性环境中则尿素的分解过程很简单,先由尿素酶把尿素水解成碳酸铵,后者很有较多游离的铁。微生物对铁的转化方式有氧化还原以及有机铁的溶不稳定，易分解成氨、二氧化碳和水。引起尿素水解的细菌称尿素细菌，解或中国煤化工尿素细菌可分成球状与杆状两大类。-般说,它们都是好氧的,但对氧的需要量不大,并且有若干菌种即使在无氧条件下也能生长。YHCNMHG微生物种类繁多、分布广泛资源丰富.是人类最宝贵最具开发潜5无机元素的转化力的资源库。微生物由于其代谢的多样性几乎能降解或转化环境中存在5.1硫的转化.的各种天然物质,特别是有机物。微生物在污水处理中担当了不可替代硫化作用主要是由硫磺细茵和硫化细菌引起的。硫磺细菌能氧化硫的角色。(下转第137页)129田冰,张军海 邢台市西部山区土地生态环境保护与整治本刊E- mibjb@nail.xnfonet科技研讨定土地利用的最优方案。(1)严格控制人口增长,保护耕地,控制非农建设用地。在土地粗放2.1.3生态 与经济和社会效益兼顾的原則经营的条件下,人口和粮食、能源的矛盾日益尖锐,对环境造成了很大的土地生态环境整治的根本自的是为了合理利用土地资源,其最终目压力,造成土地生态环境恶性循环，控制人口增长是关系到土地生态环标就是获取生态经济和社会三大效益的有机统-的最佳综合效益。在境整治的关键。这三大效益中,生态效益处于基础地位,关系到人类社会发展的根本利(2)调整土地利用结构。土地利用结构不合理是导致山地生态失调益;经济利益则处于核心地位,不提高经济效益就不可能促进各业生产的直接原因。因此应该加强土地资源的规划管理,逐步调螫农林牧用地和经济社会的持续发展,也难以进行生态建设;社会效益则具有决定性结构和作物布局,因地制宜地退耕还林还牧,控制水土流失。的作用,一切土地开发利用活动都是为了满足人类社会的需要。从根本(3)加强林草建设,保护植物资源。林草植被覆盖率是土地系统环境上讲,生态、社会、经济三大效益是-致的，但是在- -定 条件下也还有矛质量的重要指标，也是影响土地生态系统稳定性的主要因素。通过法律、盾,因此在土地生态环境整治中,应当正确地运用生态经济规律去分析行政和教育手段,严格保护草场、森林等植被资源,大力推进人工种草造处理:土地活动中的生态效益、社会效益、经济效益的辩证统-关系,做到林,加速土地绿化,使土地生态环境朝着良性轨道发展。三大效益兼顾、协调和统-。参考文献2.2整治措施[1]刘惠清, 许嘉巍，卜兆君.长春城市土地生态区的生态建设[J].地理基于以上基本原则,根据该区的基本特点,认为:本区面积大,耕地研究,199,18(3):267-272.少,山高坡陡,石厚土薄,气温较低,适宜林草发育。由于现在局部地区还[2] 杨子生.论土地生态规划设计[J]. 云南大学学报:自然科学版，存在乱砍树木.陡坡开荒现象,水土流失严重,草场经营粗放,因此本区2002,24(2);114-124.土地的生态建设,应以发展林业为重点,应大片种植水源涵养林、水土保[3]钱金平河北省 可持续农业发展中土地生态环境约束及对策[J].中持林,使防护林的面积占有林地总面积的70%以上。在条件好的地方,如国人口、资源与环境,2001,11(2):94-96.坡缓、土层厚的山脚及河滩地,要发展经济林和用材林。在坡度较大、土[4]李龙城山西土地生态环境持续整治 与保护总体战略研究[J].山西层薄的地区,应封山育草,加强流城的综合治理,使森林覆盖率达到70%科技,2002(2):6-9.以上,做到暴雨无洪水、旱时水长流，起到涵养水的天然水库作用。[5]吴次芳,丁 敏.城市土地生态规划探悉一以杭州市为例[]生态经济，196(5):41-43.3对策和建议[6]杜春利.河北 省太行山区水土流失及其防治对策[J].中国水土保持, 1995(9):5-7. .(责任编辑:张红)由于人口增长和经济发展的压力,邢台市西部山区土地利用仍不合理，植被遭受严重破坏,生态环境不断恶化,水土流失尤为严重,经济发第- -作者简介:田冰,女 ,1973年1胜,1996年毕业于河北农业展缓慢,难以实现可持续发展。不合理的土地利用导致地表覆盖变化,从大学,现为中国科学院成都山地灾害与环境研究所2005级博士研究生,讲而引起生态环境质量下降，而生态环境恶化又制约着经济的进一步发师,河北师范大学资源与环境科学学院,河北省石家庄市裕华东路139号，展。为了实现土地的可持续利用,需加快建立和完善相应的科学管理措050016.施和法规。The Land Ecological Environmental Protection and Treatmentin Western Mountain Area of Xingtai CityTIAN Bing, ZHANG Jun-haiABSTRACT: Through analyzing on the present situation of the land utilization, this paper expounds the problem of landecological environment in western mountain area of Xingtai City, and advances some principles and measures for theecological environmental treatment of land.KEY WORDS: land ecology; soil and water loss; land ecological environmental improvement; sustainable development(上接第129页)ihobeillus froridansn[J]JEnvirn Technol,2003,24 (11):1413-1423.[4] LOMBARDIA T, GARCIA J R,M0ZETO A A. Bioleaching of metals[1] 罗娅君 .赵仕林,朱明,等微生物在环境污染治理中的应用[J].四from anaerobie sewage sludge: efctse of total solids, leaching microorganism,川环境,2001 ,20(3):41-44.and energy source [J]Environ Sci Healh Part A Tox Hazard Subst Environ[2]顾夏声 ,李献文.水处理微生物学基础[ M].北京:中国建筑工业出Eng, 2001 ,36(5):793- 861.(责任编辑:胡建平)版社，1987:81-94.[3] DROGUIP, PICHER s, MERCIER G, et al. Bioleaching kineic of a第一作者简介:乔建强,男,1979年6胜,现为太原理工大学2004pyite mining residue using organic wastes 8 culture nedia for Acid级在读硕士研究生,山西省太原市,030024.The Application of the Microorganism in the Sewaoe Prncessing中国煤化工QIAO Jian-qiang, WANG Zeng-MHCNMHGABSTRACT: This paper introduces the indicating function of the microorganism in sewage processing and the removingfunction on the organic and inorganic substances.KEY WORDS: microorganism; bacterium; sewage processing137