微生物修复技术原理篇1

1概述城市河道污染的特点一般是水体富营养化严重，氮磷含量超标；水体滞流，多处于厌氧状态，复氧能力差；淤积严重，透明度低，甚至出现黑臭现象；河道生态系统退化严重，自净能力差等。城市河道往往需要进行综合整治，如调整产业结构、提高污水处理率和废水回用率、控源截污、清淤、水系沟通、护岸整修、完善调水设施、沿河绿化、水质修复等等，以达到标本兼治的目的。城市河道的治理受到地形、周围建筑物等空间限制以及防洪泄洪、行船、休闲等功能需要的限制，因此有必要从河道特点和污染特征出发，构建水污染控制和水环境改善的综合技术体系，从而达到流域水环境质量改善的最终目的。具体到河道水体修复方法来讲，主要包括物理法、化学法与生态修复法，其中生态修复技术由于具有安全、经济、实用、系统等诸多优点而成为河流污染治理的主要技术手段。本文将重点讨论此类技术在河道治理中的应用。2微生物修复技术微生物是生态系统中的分解者。生物修复（Biore-mediation）是利用特定的生物（主要是微生物，包括土著或外源微生物）在一定的条件下将环境中的污染物彻底降解，或转化为无毒无害的物质，从而达到对污染环境进行治理的目的。受污染的环境中有机物少部分是通过物理、化学作用被稀释、扩散、挥发及氧化、还原、中和而迁移转化外，主要是通过微生物的代谢活动将其降解转化。因此，对于有机污染严重的城市河道来说，微生物修复具有独特的优势。在生物修复中首先考虑适宜微生物的来源及其应用技术，创造适于微生物作用的条件，以强化微生物对污染物的修复作用。在我国城市水环境治理中，目前常用的微生物修复技术有两类。一类是直接向污染河道水体投加经过培养筛选的一种或多种微生物菌种。应用的微生物制剂主要包括美国的Clear-Flo系列菌剂、LLMO生物活性液、日本的有效微生物菌群、中国的光合细菌、硝化细菌等，并取得了一定的治理效果[1]。上海市水务部门应用水底曝氧和投放微生物相结合的办法治理西双泾河道，实现全面消除黑臭[2]。上海玉垒环境生物技术有限公司使用东江放线菌”对苏州河底泥进行了修复，对皂河黑臭水体也有较好的处理效果[3]。庞金钊等[4]投加光合细菌、硝化细菌、复合菌的混合液对水体浊度的去除率达到88%，且CODMn、氨氮、叶绿素a等均明显降低。唐玉斌等[5]采用2种生物激活剂对上海景观湖水进行修复，结果发现它们对水体COD、BOD、TP、浊度等均有显著的去除效果，并可显著提升水体DO。方一丰等[6]用由酵母膏、氨基酸和维生素等组成的生物激活剂对实际景观水体进行修复，结果表明投加生物激活剂的水样CODCr去除率比空白增加了27.3%，DO提升21.2%，浊度的去除率增加了23.6%，氨氮的去除率增加了11.5%。用生物复合酶污水净化剂对黑臭水体进行修复实验，其对水体致黑臭污染物等有较高的去除率，并能提高水体的复氧功能，消除水体黑臭[7]。美国绿净公司FL0-1200菌种在河水曝气的条件下治理纽约中央公园的湖泊取得了成功，并在印度也取得了成功[8]。将光合细菌包埋固定后处理府南河水样，CODCr去除率可达90%以上[9]。另一类是向污染河道水体投加微生物促生剂（营养物质），促进土著”微生物的生长和对污染物的代谢作用，达到净化水质的目的。普罗生物技术（上海）有限公司、华东师范大学环境科学与技术系与上海市徐汇区环保局应用美国ProbidicSolution公司的Bioenergizer水体净化促生剂在徐汇区上澳塘的一段河道内进行了试验[10]，结果表明，投放促生剂对于消除水体黑臭、增加水体DO作用明显且迅速，BOD5、CODCr迅速下降，黑臭消除。多数情况下，微生物修复技术往往与曝气技术、植物修复技术、生物膜技术等复合运用。对于重污染河道来说，微生物往往不能正常生长或发挥作用，一般需要先经过物理化学修复到一定是阶段后再使用微生物修复。目前的产品种类丰富，除了常见的微生物菌剂外，也开发了固定化酶、固定化微生物、激活剂等产品，也有的把底质改良剂、氧化剂、钝化剂、抑藻剂等与微生物菌剂复合在一起，使之同时具有降解、氧化、钝化、除磷、抑藻等多种功能。3水生植物净化技术3.1常用的水生植物水生植物主要包括水生维管束植物和高等藻类组成。其中水生维管束植物包括：①挺水植物（根茎生于底泥中，植物上部挺出水面，如芦苇、香蒲等）；②浮叶植物（根茎生于底泥，叶漂浮于水面，如睡莲、荇菜等）；③漂浮植物（植物体完全漂浮于水面，具有特化的适应漂浮生活的组织结构，如凤眼莲、浮萍等）；④沉水植物（植物体完全沉于水气界面以下，根扎于底泥或漂浮于水中，如狐尾藻、金鱼藻等）。吴建强等[11]统计了污染水体净化和修复研究中的常用水生植物及其研究频度，其中水芋、荸荠、轮藻、水浮莲等研究频度较高。近些年有些陆生植物也被用于水污染治理，如水稻[12]、香根草[13]、蕹菜[14]。应注意选取经济价值高的陆生植物，如蔬菜类或花卉类植物等等，而且生长快，养分需求量大的物种。3.2水生植物净化机理水生植物的净化作用主要包括植物吸收、微生物代谢以及植物根部的微环境中的吸附、过滤、沉淀等作用。①植物的吸收利用和富集作用。水生植物可以直接吸收水体中的营养物质，尤其是无机态的N、P等，合成机体的有机组分。同时，植物也可以吸收富集某些重金属元素。大型水生植物的生物量大，生长速度较快，对N、P吸收能力强，通过收割植物可以达到有效去除这些物质的目的。某些水生植物同时也是经济植物、景观植物，在治理水体污染的同时也能带来经济效益或具有景观功能。②微生物降解。细菌的硝化和反硝化以及微生物在好氧、兼氧及厌氧状态下的各种代谢活动，可以有效去除水体中的氮。有机氮被微生物分解与转化，植物对N有一定的吸收，但是硝化和反硝化作用是去除N的主要机理[15]。③过滤沉淀作用。水生植物发达的根系与水体接触面积大，形成天然的过滤层，可以过滤、截留水体中的污染物，在其表面进行离子交换、吸附、沉淀等，使周围水体变清。#p#分页标题#e#3.3水生植物的净化效果由于N、P是植物的必需营养元素，水生植物对于富营养化水体中N、P的去除作用尤为突出[12，16，17]。室内研究发现水芹菜3天内对TN、TP的吸收率分别达到66.7%、73.7%[18]，水蕹菜对TN、TP、COD也有明显的去除效果[19]。刘淑媛等[20]利用人工基质无土栽培多花黑麦草净化富营养水体，发现其对TN、NH3-N、NO3-N、TP、PO4-P等的去除率均达80%以上。宋祥莆等[12]采用水域浮床无土种植水稻的方法，通过水稻的吸收和富集作用，去除水体中的N、P元素。袁东海等[21]研究了潜流人工湿地系统对污水氮的净化效果，发现石菖蒲（Acorusgramineus）、灯芯草和蝴蝶花（Irisjaponica）3个植物系统的TN平均去除率为77.7%、71.2%和66.4%，而无植物系统的去除率仅为55.8%。王超等[22]利用黄花水龙修复太湖水体，室内试验结果显示，夏季对TN去除率约为60%，对TP去除率约为25%，冬季对TN和TP去除率分别约为23%和20%。肖兴富等[23]利用金鱼藻、黑藻和马来眼子菜等沉水植物修复洋河水库，50天后，水体中TN、NH4+-N、TP、PO43--P和CODMn平均去除率分别为36.3%、70.5%、54.6%、65.4%和43.1%；植物体内氮、磷等营养物质的含量升高使水体中营养物质减少,间接影响了水体中浮游藻类的生长。植物对降低工业废水中的COD、SS、有机氮、有机磷等指标有明显效果。诸惠昌和Stevens[24]采用种植已达4年之久的芦苇床对进水COD为400～800mg/L的乳制品厂废水进行处理，COD去除率达97%-98%，BOD去除率达98%-99%。人工浮床利用植物直接吸收水体中的氮、磷等营养元素，同时植物根系生物膜中的微生物可以通过分解代谢作用有效去除水中的有机污染物和其他营养元素。陈荷生等[25]利用粮油、蔬菜、花卉等各种适宜的陆生植物构建人工浮床，对杭州市南应加河进行了5个月的治理，全河的水体感官性状和水质均取得了较大改善，异臭味得到了有效控制，围隔河段的水质发生了根本性好转。李英杰等[26]发现在生态浮床植物（水芹菜、美人蕉）的生长茂盛期，浮床对河口水体有很强的净化能力，经过浮床段后，水体中TN、TP和NH4+-N浓度均得到明显降低。杨婷婷等[27]结果表明，高羊茅浮床对重污染河道富营养化水体中的TN、TP、COD等均具有极强的去除能力，并能有效提高水体的透明度。不同的水生植物之间净化效率不一样[28-30]。李芳柏和吴启堂[30]采用漂浮栽培美人蕉、蕹菜、水稻、野生稻4种植物对废水中COD、BOD5、TN、TP等的净化效果进行研究，综合评价结果为美人蕉>蕹菜>水稻>野生稻。不同水生植物的净化优势不同，多种植物组合比单种植物能更有效的净化水体，目前有越来越多的试验研究和修复工程采用了多种植物的组合。3.4水生植物净化技术的优点和问题水生植物净化技术的优点是成本低、能耗小、治理效果较好，对环境没有二次污染，有利于整体生态环境的改善，同时具有一定经济效益和环境效益。水生植物净化技术的问题主要有以下几个方面。①净化效果问题。由于植物自身一般不能对有机污染物进行代谢作用，净化效果不能完全达到要求。②季节性问题。水生植物的生长易受季节的影响，在冬季往往净化效果不好，这就要求选择出喜温及耐寒的水生植物种类，在不同的季节用于净化。③应用范围问题。在重污染水体中，植物往往不能正常生长。④入侵植物问题。某些水生植物（如水葫芦）繁殖能力强，可能影响土著植物群落的稳定性，在利用过程需要加以控制。⑤后续处置问题。水生植物生长过程中可能会吸收某些风险物，收获后如何有效的进行资源化回收利用缺乏实际操作。4河道曝气技术河道曝气的目的是增加水体中的溶氧水平，加速有机污染物的降解，消除黑臭，同时改善河道生态系统，提高河道自净能力。在采用曝气生态净化系统的河道内形成了多种微生物和水生动物共存的复杂生态系统，通过物理吸附、生物吸收和生物降解等作用以及各类微生物和水生生物之间功能上的协同作用去除污染物，并形成食物链，达到去除污染物的目的。也可以采用不同形式水工建筑物、水土建筑物进行溢流坝面加糙、接触氧化透水堤、跌水曝气充氧等水力学方法对城市河道水体进行复氧修复[29]，但是对于城市河道来说，这些措施往往受到各种限制。目前最常用的还是利用曝气机等直接向河水中曝气，一般包括空气曝气和纯氧曝气。该技术自20世纪60年代在一些国家得到应用，英国的泰晤士河、特伦特河，德国的鲁尔河、Sanr河、Emseher河、Teltow运河等，美国的Hamewood河、密西西比河、帕塞伊克河等都安装了曝气复氧装置，水质得到明显改善[1]。上海苏州河、上澳塘、北京清河、重庆桃花溪等河道在治理过程中也安装了曝气设备。河道曝气是改善重有机污染型中小河流水质的一种经济、有效的方法，对COD和BOD5有较好的去除效率[30]。通过河道曝气技术使DO浓度提高，消除了水体中的致黑臭物质，有效改善或缓解黑臭现象[31]。王文林等[32]在张家港市重污染河道花园浜河中引入了太阳能曝气治理技术，运行一段时间后，水体透明度得到明显改善，COD、TN、NH3-N、TP浓度则显著降低，最大去除率分别达到37.2%，16.9%，45.6%和33.5%。河道曝气一般应用解决河道水体的有机污染问题，同时可以作为应急措施处理突发性河道污染，如突发性事故排放废水造成的污染。也有助于解决景观河道在夏季因水温较高，有机物降解速率和耗氧速率加快，造成水体的DO降低的问题。5人工湿地技术人工湿地（Constructedwetlands）主要是通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由基质、植物、微生物和水体组成的复合体，利用生态系统中基质-水生植物和微生物的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。影响因素主要包括湿地的水力负荷的比率、滞留时间、填料的选用、种植植物的类型和数量等。人工湿地的主要作用机理包括以下几个方面。①基质的作用。基质如沙砾、沙土、土壤、石块等，既可以为水生植物提供了载体和营养物质，也为微生物的生长提供稳定的依附表面。通过一些物理、化学途径（如吸收、吸附、过滤、离子交换、络合反应等）以及生物作用来净化除去N、P等营养物质以及污染物。②水生植物。水生植物不仅具有较强的营养物质吸附富集功能，而且还能为其周围环境的各种原生动物、微生物提供良好环境，如植物根际可为微生物的吸附和代谢提供良好的生化环境，形成特殊的根际微生态环境，具有典型的活性生物膜的功能，对多种污染物有很强的吸收、分解、富集能力。③微生物。基质、植物根区微生物是湿地降解有机污染物的主要执行者。在氧化区域，水中的大部分有机物可被好氧微生物分解成CO2和水，有机氮化物等则被硝化细菌硝化。在还原状态区域，则是有机物被厌氧细菌分解发酵。#p#分页标题#e#吴振斌等[33]采用复合垂直流人工湿地系统研究了对污水磷的净化效果，发现3个有植物的系统的去除率分别为61%、65%和59%，而无植物系统的去除率仅为28%。邓辅唐等[34]在江川县渔村大街河建立人工湿地，监测结果显示运行1a后其对主要污染物的去除取得了良好效果。赵建等[35]采用人工湿地系统净化镇江市内污染较为严重的古运河河水，结果表明COD去除率约为50%～60%，TN去除率约为40%～50%，TP去除率约为30%～40%，能够将劣V类水处理为Ⅳ类水甚至Ⅲ类水。人工湿地中的景观水生植物同时具有景观功能和生态美学价值，发挥美化、绿化环境的作用。当然，收获的植物可以进行资源化利用，产生有一定的经济价值。6生物膜技术生物膜技术的主要原理是利用附着在某些天然载体和人工载体上面形成的生物聚集层，与水体接触后，可以通过微生物的代谢作用达到去除水体中污染物的目的。如砾间接触氧化、人工填料接触氧化等等均属于此类技术。生物膜的生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等等。周勇等[36]将生物填料应用于城市重污染河道治理，发现该生物填料在挂膜进行到第40天、悬挂密度为24根/m时，对水质的改善效果达到最佳，对TN、TP、COD、叶绿素a、浊度的去除率分别为53%、35%、50%、5%、44%。李璐等[37]选择滇池入湖污染负荷最高的大清河为研究对象，结果表明，生物接触氧化工艺对水质变化具有较好的适应性，通过调整运行参数，可以使对COD的去除率稳定在50%左右；对TP的去除率从冬季的20%逐渐上升至春季的50%以上；对TN的去除受水温及DO的影响较大，冬季的去除率为5%左右，春季上升至18%以上，夏季进一步提高至30%以上。陈书玉等[38]在闸北区夏长浦河道运用生物接触氧化工艺技术治理水质，探索出一套适合上海中心城区中、小黑臭河道就地处理的经济合理技术。肖羽堂等[39]采用弹性立体填料、微孔曝气富氧生物接触氧化法修复上海市受污染的川杨河水时，观察到膜上的生物相丰富，生物膜较薄，污染物氨、氮的生物降解速率很快，污染的去除主要是填料上的好氧生物膜在起作用。张宝娣等[40]采用多级接触氧化渠，以经活化处理的多孔异形填料（聚丙烯/维尼龙/不定型聚氯乙烯）为生物载体，通过适当添加经就地驯化的优势微生物使城镇污染严重的中小河道得到了较好的净化。黄廷林等[40]在原位进行了强化生物接触氧化技术改善滦河水源水质的试验研究后认为，扬水曝气加原位生物接触氧化组合用于水源水质改善是可行的。7生物操纵技术生物操纵技术，也称食物网操纵，主要是利用水生动物的摄食作用完善食物链和水生态系统。水生底栖动物及滤食性鱼类能增加藻类滤食量，减少藻类含量，提高水体质量。螺、蚌等底栖动物可过滤悬浮质，摄食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，虾和部分鱼类可摄食藻类、碎屑、浮游动物。水生动物是水生态系统的重要一员，这些动物作为健康水生态系统的补充组成，投放数量合适、物种配比合理的水生动物，可延长生态系统的食物链、提高生物净化效果。许明等[42]通过在苏州重污染河道里放养黄尾密鲴进行静态试验，并在苗家河开展了示范区研究，结果表明，黄尾密鲴在浮圈中主要摄食悬浮有机物，其占食物总量的79.74%；黄尾密鲴24h都在摄食，日食率可达到50%以上[即1kg（空壳重）的黄尾密鲴每天摄入食物量为0.5kg以上]。石岩等[43]研究了草食性浮游动物水潘、蚌和螺类及养殖草食性鱼类净化富营养化水体的效果。韩士群等[44]研究了在每升水体中放养长肢秀体溞600个以上，即可对水体中浮游动物、藻类的数量、生物量、群落结构产生显著影响，同时降低水体中TN、TP和CODMn的浓度，增加水体的透明度。Songsangjinda等[45]研究了牡蛎对水体中氮的去除。Gifford等[46]研究了牡蛎对水体中的营养物质和重金属的去除。结果表明，这些水生动物对TN、氨氮、TP等几种指标都有很明显的降低作用。8氧化塘技术氧化塘是一种自然的水处理净化工艺，排入到城市周围土塘中的污水，在塘内经过较长时间的缓慢流动、稀释和扩散，并经过微生物的代谢活动，使污水中的有机污染物被降解和去除，使污水得以净化。江栋等[47]在对广州黑臭河道古廖涌的治理中，将废弃的鱼塘改造成氧化塘，对上游污水进行预处理，研究表明，生物氧化塘对上游黑臭水体具有较高的处理效率，在污水进水量为4320t/d以内［即污水停留时间在1.4d以上，容积负荷（CODCr）为0.11kg/(d•m3)以下］，增氧（增氧量为15.6kg/h）曝气的条件下，CODCr去除率在50%以上，NH3-N的去除率在40%以上，经处理的黑臭水体在氧化塘出水口已形成藻类、原生动物、浮游动物、鱼类等参与的多级食物链组成的复杂生态系统。在黑臭水体预处理基础上，通过底泥生物氧化、水体增氧、水体生态恢复等技术手段对河道进行生物修复，能有效地消除水体黑臭现象，提高河涌水体自净能力，为城市黑臭河涌治理和养护提供了切实可行的方法。9小结城市河道污染状况复杂，周围环境条件往往限制了某项技术和工程的实施。因此，在河道的实际治理工程中，需要因地制宜，结合实际需要，选择高效经济并长期稳定的净化河流的技术方案。例如，在利用人工浮床时，应该考虑到通行、行洪、泄洪等需要，以及植物的管理和后续处理；在实施人工曝气技术时，要考虑到噪音、气味等因素对周围居民的影响，以及防盗措施。城市河道一般污染源复杂、富营养化严重。生态修复技术将在城市河流的污染防治以及生态恢复中发挥重要的作用。但任何一项技术都有其局限性，单一方法与技术很难达到治理的要求。近年来，先进国家在河流水污染治理技术方面，已由单纯的污染控制”技术发展为水生态的修复与恢复”，实现由以水污染控制”为目标向以流域水生态系统健康保护”为目标的转变。因此，必须根据待修复水体环境现状，综合考虑生物生态技术，并配合以合适的物理、化学方法，同时采用多种方法或技术的组合，在流域内的社会、经济能力所能承受的前提下开展生态修复工作。#p#分页标题#e#

微生物修复技术原理篇2

关键词：高浓度；有机污染；土壤；处理技术

1引言

随着我国工业化和城市化发展及《斯德哥尔摩国际公约》的履约进程，近几年出现了一大批关闭搬迁或待关闭搬迁的化工有机农药生产企业，留下大量污染场地。据不完全统计，2006～2012年，全国共有近10万个工业搬迁场地[1]。仅上海化工龙头上海华谊的旗下就有300多家企业关停和搬迁[2]。中科院南京土壤研究所[3]对南京郊区某钢铁企业附近土壤进行调查的结果表明，所有土壤中15种优先控制PAHs均有检出，南京某大型矿业企业[4]周边农业土壤中PAHs检出率为100%。尤其是机氯农药禁用已达20余年，至今在许多土壤中依然能检测到不同含量的DDT[5]。土壤受到污染后，含污染物质浓度较高的污染表土容易在风力和水力作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水和地下水污染，对地表植物和摄取植物的动物和鸟类均有毒害作用[6]，造成生态系统退化等其它次生生态环境问题，最终引起人类慢性中毒，干扰内分泌系统，影响生殖机能等[7]。土壤污染已成为继水污染、大气污染、噪声污染和固体废物污染后，受到社会关注最多的污染问题之一。

2有机物污染土壤的修复技术

有机化合物污染土壤的修复技术主要可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术三类。

2.1物理修复技术

2.1.1热解吸法

热解吸法是通过直接或间接热交换系统，将污染物或所含污染物的介质加热到一定温度（通常被加热到150～540℃），以使得污染物能够挥发出来，从而起到分离的效果。空气、燃气或惰性气体常被作为被蒸发成分的传递介质。目前，热解吸法主要应用于苯类或石油烃化合物等易挥发污染物的研究[8～11]。影响土壤中有机物热解吸处理的主要因素有：土壤处理温度、总处理时间、不同温度下相应的处理时间及土壤的特征。其中主要的土壤特征为：土壤湿度、颗粒粒径分布和腐蚀物质与土壤的比重[12]。土壤水分的挥发不仅消耗大量能量，还会影响处理时间，而土壤颗粒的粒径将会影响有机物的传质和吸收[13，14]。

2.1.2土壤气相抽提法

土壤气相抽提法（SoilVaporExtraction）最早由美国TerraVac公司于1984年开发成功并获得专利权，逐渐发展成为20世纪80年代最常用的土壤有机物污染的修复技术。该技术是用处于负压状态的处理装置将土壤中的有机化合物从土壤中解析出来，再将解析气体进行吸附处理的一种物理化学修复技术[15]。贺晓珍等[16]曾以我国南方典型土壤-红壤为实验土样，选用最常见的挥发性有机物苯作为污染物，采用一维土柱通风模拟SVE过程，研究了通风流量、土壤含水率以及间歇操作对苯污染红壤去污过程的影响。

2.1.3土壤淋洗法

淋洗技术是通过水或含有某些能够促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化合物（或冲洗助剂）的水溶液渗入或注入到被污染的土壤中，然后再将这些含有污染物的水溶液从土壤中抽提出来并送到污水处理厂进行再处理的过程。Villa等[17]研究了非离子型表面活性剂海卫X-100（TritonX-100）对土壤DDT和DDE的淋洗效果。田齐东[18]等研究了3种表面活性剂对有机氯农药污染场地土壤的增效洗脱修复的效果。Occulti等[19]使用从大豆中提取的卵磷脂作为表面活性剂，研究其对土壤中多氯联苯（PCB）的淋洗效果，并与TritonX-100作为淋洗剂的淋洗效果做比较，结果发现大豆卵磷脂不仅其生物毒性较低，并且能在较少地脱除土壤中组分的同时，有效地清除土壤中的多氯联苯。除表面活性剂外，有机溶剂也用来清除土壤中的有机污染物。如甲醇、2-丙醇被用来清除土壤中的DDT、DDD、DDE以及毒杀芬，当溶剂/土壤比为1∶6时，农药去除率达到99%以上[20]。

2.2化学修复技术

2.2.1氧化还原法

对于氯代有机化合物而言，通常加入还原剂（如零价铁）使土壤中的氯代有机化合物进行脱氯反应。Gillham等[21]对金属铁屑修复地下水进行了研究，结果表明金属铁能够有效的还原氯代有机化合物。该方法适用的氯代化合物种类和浓度范围广，反应条件温和，操作简单，金属铁还原剂价格便宜。目前认为金属铁对有机氯化合物的还原脱氯有4种可能的反应途径：氢解、还原消除、加氢还原、吸附作用[22]。Arnold等[13]的研究发现，氯代烯烃的反应性随卤化度的增加而显著降低，说明FeO对有机氯化物的转化是与脱氯还原反应在金属铁表面的吸附过程同时进行的。除了可以使用零价铁作为还原剂进行脱氯反应，还可以使用氧化剂将有机氯化合物氧化如H2O2。

2.2.2光催化氧化法

光催化氧化法是在光的作用下进行的化学反应，光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，发生化学反应生成新的物质或变成引发热反应的中间化学产物，是一项新兴的土壤氧化修复技术，它有不需要另加化学试剂、可在低压下进行，对温度要求不高，而且不产生光环产物，催化剂成本较低等许多优点，可应用于对挥发性有机物及农药等污染物的处理[23，24]。常用的光催化剂包括二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO2）、二氧化锆（ZrO2）、硫化镉（CdS）等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最常用的纳米光触媒材料。

2.2.3电化学修复法

电化学修复法是利用插入土壤的2个电极在污染土壤两端加上低压直流电场，在低强度电流作用下，水溶的或吸附在土壤颗粒表层的污染物根据各自所带电荷的不同而向不同电极方向运动。对于与土壤结合紧密的污染物，电解所致的阳极酸化可打破其与土壤的结合键。此时，大量的水以电渗流方式在土壤中流动，土壤毛隙孔中的液体被带到阳极附近，这样溶解于土壤溶液中的污染物迁移至土壤表层而得以去除[25]。有研究表明，电化学法对污染物的转移和去除主要取决于以下几个因素：电极反应、pH值、土壤表面化学、水系统平衡化学、污染物的电化学特征和土壤基质的水文特征。而污染物去除的关键在于阳极反应形成的酸面的转移[14]。

2.2.4微波分解法

微波是指频率在300MHz～300GHz之间的电磁波，对应的波长范围为1mm～1m[26，27]，其中最常用的工业微波频率主要为2450MHz[28]和915MHz[29]。微波能够使介电材料[30，31]发热，且具有选择性加热的特点，可以只对污染物进行加热，提高了能量的利用率，节约了成本。Abramovitch[32]小组使用微波修复技术分别对六氯苯、五氯酚、多氯联苯污染土壤的异位修复进行模拟研究。研究发现，在最佳条件下，六氯苯的去除率达到96%。Abramovitch[33，34]小组选取石墨纤维、金属棒作等吸波材料，对污染土壤的原位修复技术进行模拟研究，实验结果表明多环芳烃的去除率为100%。王世强等[35]研究了微波法对土壤中氯丹降解的影响，结果表明，微波法对氯丹去除率能达到89%。Yuan等[36]使用微波修复技术对六氯苯污染土壤进行修复研究，实验表明，在酸性条件下，六氯苯的最高去除率为956%。Liu等[37，38]使用微波修复技术对多氯联苯污染土壤进行修复研究，实验结果表明，选取活性炭作为吸波材料，多氯联苯的去除率达到95%以上。

2.3生物修复技术

2.3.1植物修复技术

植物去除土壤中的氯代有机化合物的机理复杂，既可通过吸收并转移至木质素中浓缩固化，也可将其降解[39]。总的来说，植物主要通过3种机制去除环境中的氯代有机化合物，即植物直接吸收氯代有机化合物、植物直接释放分泌物和酶去除氯代有机化合物和植物增强区微生物矿化氯代有机化合物的作用[40，41]。氯代有机化合物被植物吸收以后，要么被植物分解，要么通过木质化作用使其转化成二氧化碳和水，或转化成无毒性作用的中间代谢产物（如：木质素等）储存在植物细胞内，达到去除环境中氯代有机化合物的作用。环境中大多数的含氯溶剂和短链的脂肪族化合物都是通过此途径去除的[14]。植物根系释放到土壤中的酶可直接降解有关化合物，植物死亡后释放到环境中的酶还可以继续发挥分解作用。

2.3.2微生物修复法

微生物修复法是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术[42]。实验证明，环境中农药的清除主要靠细菌、放线菌、真菌等微生物的作用。如DDT可被芽孢杆菌属、棒杆菌属、诺卡氏菌属等降解；五氯硝基苯可被链霉菌属、诺卡氏菌属等降解；敌百虫可被曲霉、青霉等降解。残留于土壤内的农药，经过种种复杂的转化、分解，最终将农药分解为二氧化碳和水[43]。处在土壤中不同深度的微生物其降解机理不同，在表层土壤中由于氧气充足，常常发生氯代有机化合物的好氧生物降解，而在一定深度的土壤中往往处于缺氧状态，氯代有机化合物主要进行厌氧脱氯反应。同时，在植物根系附近的微生物也能发生植物微生物联合体系对有机氯农药的转化[40]。

3有机氯污染土壤修复技术比较和展望

分离浓缩技术中热解吸法、土壤气相抽提法和淋洗法虽然作用原理不同，但都是一种将污染物从土壤中分离，然后对分离收集的污染物再处理的方法，上述方法对土壤的孔隙率有一定的要求，并且收集到的污染物需进行二次处理，增加了污染土壤的修复成本。植物修复法和转化分解技术中的生物修复法虽然处理成本低，可适用于大面积的土壤修复，但对污染土壤的修复环境要求高，在季节变化大的北方地区很难得到推广，同时高浓度、高毒性的有机物会杀死修复中使用的植物或微生物，限制了这两种方法的推广和应用。化学修复法是一种传统的修复方法，适用性较强，但药剂费用高，对于大规模的土壤污染，化学修复法在具体操作上存在一定的困难。电化学法操作简单，对现有景观、建筑影响较小，但修复时间长，并主要适用于粘土含量高的污染土壤修复，同时容易造成土壤pH值的变化。光催化氧化法、微波分解与放射性分解法是近十几年来研究的新技术，其处理效率高，不易造成二次污染，但仍处于实验室研究阶段。

随着经济的不断发展，城市改扩建步伐的不断加快，近几年来我国将关闭搬迁一大批工业和农药生产企业，这些污染场地污染物种类多、毒性大、浓度高，采用单一处理技术很难满足处理要求，因此协同两种或以上修复技术，形成联合修复技术，不仅可以提高单一污染土壤的修复速率与效率，而且可以克服单项修复技术的局限性，实现对多种污染物的复合/混合污染土壤修复，这已成为土壤修复技术中的重要研究趋势。

2014年11月绿色科技第11期参考文献：

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微生物修复技术原理篇3

关键词：生态环境可持续发展环境修复

随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展，特别是工业革命以来，人类对自然资源需求水平不断提高，生产强度日益加大，有毒、有害废气物质不断的输入环境，远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题，对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛，许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说，由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点，其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索，形成了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一，是正在发展中的技术，是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义，是指微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程，这是狭义的定义。

除了微生物修复外，植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现，赋予了生物修复更广泛的内涵，即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物，甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性，改变重金属的活性或在环境中结合态，通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看，物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素，根据污染物的理性性质，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，还是工程措施，对于修复生物的生命活动来说，是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来，使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合，是生态修复必不可少的构成要素，其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中，把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来，才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是年代前期提出来的，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前，植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面，如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化；池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

在污染环境治理中，从形式上来看，似乎主要是植物在起作用，但实际上植物修复过程中，往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素（这些因素可以部分人为调控）等在共同起作用。因而，总的来说，植物修复几乎包括了生态修复的所有机制，是生态修复的基本形式。

摘要近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展……

关键词生态环境可持续发展环境修复

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随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展，特别是工业革命以来，人类对自然资源需求水平不断提高，生产强度日益加大，有毒、有害废气物质不断的输入环境，远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题，对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛，许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说，由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点，其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索，形成了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一，是正在发展中的技术，是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义，是指微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程，这是狭义的定义。

除了微生物修复外，植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现，赋予了生物修复更广泛的内涵，即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物，甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性，改变重金属的活性或在环境中结合态，通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看，物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素，根据污染物的理性性质，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，还是工程措施，对于修复生物的生命活动来说，是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来，使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合，是生态修复必不可少的构成要素，其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中，把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来，才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是年代前期提出来的，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前，植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面，如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化；池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

微生物修复技术原理篇4

关键词：生态消淤、水生生态、综合治理、修复

一、前言

随着珠三角地区人口不断增长，大量富含有机物的生活污水和部分工业废水排入河涌，导致水体含氧量大幅下降，造成了河涌普遍呈现有机污染严重的特征。且由于长期不加治理，大量的污染物沉积在河涌底部，导致河涌底泥淤积，珠三角地区河涌的淤泥厚度可达0.5～2m，平均为0.36m。底泥中的还原性物质产生大量的化学耗氧使河涌底泥形成厌氧环境，在厌氧微生物作用下逐步腐化，变黑、发臭。

目前的城市河涌整治中，注重清淤，堤岸，绿化和截污等工程，而不重视底泥和水体生物原位修复，更不重视河涌生态体系建立，这样导致城市河涌整治中边治边黑，边黑边治，不能从根本上改善河涌水质和提高水体自净能力。现正积极探索城镇河涌污染治理新路子，提高河涌整治的效果和水平。原位生态修复技术曾经在国内外许多工业污水处理厂、湖泊、池塘、湖塘、海滩等多个污染控制工程项目中得到应用，都是对水体及其淤泥进行污染物的消减处理，效果皆良好，从事实上说明了该技术运用的可行性与成熟性。

二、常规河道清淤和水生生态技术修复存在的问题

传统整治河道的手段是截污与污水处理，清淤，水生态修复，补水，堤岸景观建设等。其中，常规清淤和水生生态技术修复存在很多问题：淤泥清挖工艺落后，工程投资大，操作麻烦，清淤效率低；清淤挖上来的淤泥含水率高，数量巨大，黑臭，运输和处置难；传统的清淤方法，最重要清除的上层不稳定淤泥残留多，加上发黑的河水，污染负荷仍然很大，黑臭难解决；生态修复未找到快速修复水生食物链并且易于维护的简单方法；需要使用曝气等其它设施，管理麻烦，维持费用大；普通的投放微生物治河技术，投放液态的微生物易被河水冲走，要长期不断投放，维持费用大，一年只能消化淤泥少于10cm，不能替代清淤。

综上所述，黑臭的河道，清淤后不稳定淤泥的残留量多，就算做到完全截污，河道内的污染负荷仍然很大，单纯依靠调水、补水难以彻底消除这些污染，难以短期内消除河道黑臭。不少投入了很多资金治理过的河道，虽然有一些效果，但不能令人满意，尤其是退潮时、枯水时仍然黑臭。

河道治理重在水环境生态修复与重建，重建生态系统有很多方法，最重要的是能使水体的自净能力保持稳定，且易于控制和管理，维护费用低。所以，寻求高效而且符合上述要求的技术方法，是河道水体生态修复最大的难点，是水体修复难易的关键，也是各种治理方法和治理效果的差异所在。施放底泥净化剂消解淤泥，同时能够快速修复水生生态，真正消除黑臭，是一种更有效的河道快速治理方法，生态修复不需要15年，几个月至1年就可以做到。

三、原位生态修复治理关键技术

1、关键技术简介

水环境生物修复是在可控条件下，利用微生物和水生生物生命代谢活动，修复被污染的环境或消除环境中的污染物的过程。而原位生态修复技术的核心为生态修复剂技术，即在无固定设备且完全自然的状态下，因地制宜，充分利用天然水体的自净功能，采用直接向污染河道投入高效的本源微生物菌群和微生物促进剂，激活水体中原本存在的利于水体自净的微生物，并通过它们的迅速繁殖，从而消除水体中的有机污染，同时对河道有机底泥起到一定的消化作用。具体的流程主要为：微生物驯化，微生物菌剂在河涌底泥中接种繁殖，根植河床，微生物对河道污水和底泥中的污染物进行分解去除，净化水质和减少污泥量，再通过人工培育河道生态链最终恢复水体的原生态，实现水体稳定的自净功能。生态修复剂是一种充分利用自然界生物降解原理，提高水体的生命力和自净能力，并重建其生态平衡、迅速地改善水质的技术与产品。

2、底泥净化生物修复治理黑臭河涌

针对底泥富含大量有机物和营养物质，好氧速率高，处于强还原状态的厌氧环境，投放生态修复剂的方法，进行生物修复，以控制和消除底泥污染。底泥净化剂，由增氧剂、有效微生物菌剂和生物载体组成。增氧剂在水中逐渐释放出氧，改变河道底层厌氧生态环境为好氧生态环境，激活微生物菌群，同时为有机污染物的降解提供电子受体；有效微生物菌剂是采用本土化的好氧型和兼性微生物组成的复合微生物菌剂。作为载体的多孔矿物，可为微生物菌落提供巨大的附着表面，减少微生物的流失和更好发挥微生物降解有机污染物的作用。

在底泥净化剂的作用下，能有效地对污泥和污水中的有机污染物、细菌等进行生物降解，污泥有较大幅度的减少，河水不黑不臭，没有黑色底泥上浮，淤泥层减薄，矿化度增加，从而最终净化水质。

3、治理效果

河道第一次施放底泥净化剂，10天～20天臭味消失，河道从厌氧状态转变为好氧状态，出现许多微型动物；约一个月，河道水质变清，水里的微型动物继续增多；30天～50天，水底有很多水丝蚓（俗称“红虫”，是栖息在水底污泥中的底栖动物，以污水和污泥中的有机物为食物），大量的红虫对水生食物链的修复很有好处，继而水里可看到一些小鱼，表明水质好转，水生食物链初步修复，已适宜鱼类生长；两个半月，小鱼群增多，淤泥泥面从原来的黑色开始呈现灰白色；3个月～4个月，河底淤泥削减15～20厘米，当河底淤泥中的有机物被吸收分解之后，底泥表面就是一层不被吸收分解的沙、石，底泥泥面呈现灰白色，红虫逐渐减少；4个月～6个月，河底淤泥削减25～30厘米，河道已不黑不臭，水质明显变好。

4、淤泥消解和水生生态快速修复技术的优势

4.1这种生态修复剂具有沉淀的功能，其本身及其固着的微生物不易流失，不易被水力冲跨，即使在水流动的河或者很深的水域里，都能沉入到底部，把淤泥里的有机物吸收分解掉，并达到净水、增氧、消除恶臭等效果。只要在被污染的水体投放了生态修复剂，就可以分解去除底质的淤泥和净化水质。

4.2施放这种生态修复剂，不用机械清淤，不必解决淤泥出路，没有散发臭气的清淤场面。由于污染情况和淤泥情况不同，根据应用实例，施放一次生态修复剂，河道的淤泥4--6个月可以减少20--30厘米。

4.3施放生态修复剂后，不需要曝气充氧设备，不需后期管理费，同时消除臭味，促进了水生生物的食物链修复，很适合净化底质污染和水体生态修复。

4.4用生态修复剂消解淤泥，替代了清淤，同时快速修复水生生态，是一种可以与原有河道综合治理任务对接，大大降低治理难度，提高治理效果，而且无二次污染的先进技术。

四、结论

原位生态修复技术与截污补水相结合，对河涌段进行治污处理，有效地控制河道有机污染，减少河道底部淤泥量，从根本上起到净化河涌水质，达到消除黑臭、消除河道底泥的目的。生物修复剂应用性能优异的微生物增效技术，通过提高水体的生命力和自净能力，可以替代清淤，快速消除底泥，同时快速修复水生食物链，重建水体生态系统，提高河道自净能力，改善河道感观和水质，成为治水的一种非常有效的方法。底泥生物修复剂具有沉淀的功能，其本身及其固着的微生物不易流失，有效的把淤泥里的有机物分解掉，达到净水、增氧、消除恶臭等效果，生态修复后不需任何管理费，是一种最经济净化，无二次污染的先进技术。

在我国还不能做到完全控制河道面源污染和完全截污治污的情况下，实践证明，应用生态消淤、快速修复水生态、分段截污与水生态污水处理等生物增效技术的集成，是一种疏浚、消除河道累积污染、从根本上解决河道发黑发臭的问题，是恢复河道良好生态环境的简单、实用的方法。

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微生物修复技术原理篇5

关键词：现代生物技术废水生物处理生物修复水处理剂

0引言

随着工业的高速发展，水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境，制约着社会和经济的进一步发展。因此，水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中，生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段，尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段，主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。

1现代生物技术的内容与特点

现代生物技术是指以dna技术为先导，包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[1，2]。其中每个方面都有其特定的理论基础和不同的应用领域，但它们之间又相互补充和衔接，形成一个完整的体系。

生物技术的特点大致有[3]：①以生物为对象，不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用；②在常温、常压下进行，过程简单，可连续化操作，并可节约能源，减少环境污染；③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径；④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题；⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。

2现代生物技术在废水处理中的应用

废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化，从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速，好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟，所以，这里只介绍固定化等新兴技术。

2.1固定化微生物技术固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质，一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造，将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后，菌体密度提高，大大提高了处理效率，尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术，将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上，投加于“厌氧—好氧—生物滤池”工艺流程中，处理印染废水，结果表明：出水色度极低，处理后的水可回用[4]。

2.2生物强化处理技术为了提高废水处理的效果，而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有：①高浓度活性污泥法，以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理，加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果[5]。②生物—铁法，是在普通活性污泥中加入无机盐，多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉)，形成生物铁絮凝体活性污泥，具有高浓度活性污泥法的特点，主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法，综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者产生协同增效作用。在该系统中，每g活性炭去除1～3gcod，分解废水毒性能力明显增强，同时提高脱氮水平。

2.3生物反应器技术生物反应器技术，是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器，其共同特点是反应器内装有比表面大的载体，有利于微生物附着生长形成生物膜，供气或供给的其他反应条件优越，污染物具有充分的时间与微生物接触，有利于增强微生物的分解代谢能力。目前，2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低，造价较高，但其管理方便，运行费用低，所以欧美地区约有7%的污水处理厂采用该技术[6]。

3生物修复技术

生物修复技术[7]是利用生物，特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为co2和h2o或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解，但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程，常常采用许多强化措施，使自然生态系统维持原状的前提下，使受污染的环境得以修复。研究表明，生物修复与传统的物化法相比具有以下优点：①经济，仅为物化法30%-50%；②对环境影响小，不产生二次污染，遗留问题少；③最大限度地降低污染物的浓度；④修复时间较短，就地修复，操作方便。

生物修复中主要涉及两大问题，即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平，需发展鉴定微生物的分子生物技术，以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。

4微生物水处理剂

微生物水处理剂主要集中在以下几个方面：①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂，已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用，为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发，已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向，主要有两大类：一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物；另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术，通过微生物发酵，抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂，这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好，成本低，无二次污染等。目前，已筛选出19种具有絮凝能力的微生物，其中，霉菌8种，细菌5种，放线菌5种，酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展，微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。

现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为，今后应从四个方面进行深入研究：①分离、筛选和培养高效降解菌，利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物；②构建高效反应器，优化运行条件，探索新技术新方法；③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂；④着力实践和推广生物修复示范工程，为生态环境建设提供有力的技术支持。

微生物修复技术原理篇6

要想治理和修复城市水体环境问题，首先要摸清城市水体环境污染物来源和成分。不同地区不同年代的城市水体环境污染物是各不相同的，一般和城市水体的外部环境有关。根据污染物来源不同，城市河道的污染来源分为外源污染和内源污染。外源污染是指污染物来源于水体的外部，主要来自生活污水、工业废水和初期雨水等，是城市水体污染的主要原因，也是城市水体污染治理的最主要的内容。内源污染是指污染物来源于水体内部，主要来自底泥污染物的释放、水生动物代谢产物和水生生物残体等，内源污染在整个污染因素中占的比重比较小，是生态修复所要考虑的问题。

总的来说，城市水体环境治理与修复的思路可分为两条：针对外部污染，要尽可能的减少或阻断外源污染物进入城市水体环境；针对内部污染，要建立合适的种群结构，减缓内源污染的释放速度或增强河水对污染物净化的能力。

二、生物修复技术

河流对于外来的污染物有一定的自净作用，这种自净作用主要是通过河流中的土著微生物的降解作用来实现的，当然微生物的降解能力是有限的，当外界的污染物来源太多超过了微生物的降解能力，河流的水质就会变差，甚至变成黑臭河流，微生物也不适合这种环境下生存，会导致微生物活性降低，严重的会导致微生物群落大量消失，这就更加不利河流的自我恢复。

面对这种情况，在工程技术上一般采用两条途径来改善污染现状，一是向水体中投加营养物质或者曝气增氧，通过这个方式来增加微生物的活性，促进微生物繁殖和生长；二是针对不同的污染物类型，向水体中投放针对性降解能力强的高效降解菌。微生物强化法就是要通过强化微生物，利用微生物的降解能力来修复受污染的水体。常用的强化手段包括增加被污染水体的溶解氧含量，调节水体的pH值，投放营养物质等，来促进水体中微生物的生长和繁殖，增强微生物对污染物的吸附、吸收和降解，提高水体的自净能力。

曝气增氧法是一种重要的微生物强化法，原理是通过曝气增加水体中的含氧量，进而促进微生物的生长和繁殖，这种方法对于黑臭河流的治理效果十分明显。在工程实践中发现，曝气不单单能增加水体中的氧含量，还能通过水体的上下扰动，带动底泥进入水体，使沉积在河流底部难以处理的污染物进入水体实现微生物的降解。对于只遭受生活污水污染的河流，通过曝气增氧可以取得较好的效果。大部分河流还可能存在受到工业废水污染的情况，因此处理难度大，为了提高生物修复效果，常在曝气的同时还向河道投放有利于微生物生长和繁殖的营养物质，进一步提高微生物的活性。总的来看：生物修复技术具有工程量小、成本低、环境友好等特点，是近年来水体环境修复技术发展的主要方向。

三、结语