如何更有效地提高微生物降解污染物效率

① 如何提高污染物的生物可利用性

1、首先嚴格控制工業廢水的水質。
2、其次加強預處理措施。
3、然後研究新型、高效、穩定的生化處理工藝。生物可利用性是指土壤和地下水中的微生物或其胞外酶對有機污染物的可接近性。

② 影響生物降解的環境因素有哪些

決定生物降解性的因素包括:

①結構和物理狀態;
②化合物對生物的馴化時間;

③環境條件，在決定實際的一種化合物降解時其和結構一樣重要。
任何可以對微生物存活、活性及污染物狀態產生影響的環境因素都對環境污染物的生物降解產生極其重要的影響。主要的環境因素包括末端電子受體、有機質含量、氮磷含量及環境溫度、pH值、鹽度、水活度等。
1.末端電子受體
末端電子受體主要包括氧及硝酸鹽、鐵離子和硫酸鹽等。氧對污染物的生物降解是非常重要的，生物降解中以氧作為電子受體的氧化反應都要在好氧條件下進行，一般說來好氧的生物降解比厭氧快得多，好氧生物處理比厭氧生物處理有高得多的效率。例如進入淡水湖泊和河流好氧區的石油類烴一般對微生物降解是敏感的，但積累在厭氧沉積物中的石油一般是相當持久的。在缺氧條件下，硝酸鹽、鐵離子和硫酸鹽可以代替O2作為可利用的末端電子受體，氧化降解苯、甲苯、苯甲酸鹽等一類芳香烴化合物。
2.有機質含量
環境污染物的生物降解需要一定量的微生物，而微生物的數量要靠有機物含量來支持。高有機質含量可以支持一個龐大的微生物群落，這種微生物群落對外來污染物具有很強的降解能力。對於只能以共代謝方式進行降解的某些污染物，只有提供充足易於利用的初級基質，才能產生足夠的降解污染物的酶。這種情況下提供充足的有機質特別重要。
3.氮磷營養
氮磷營養對環境污染物的降解有重要影響。微生物在利用有機物特別是利用主要由碳和氫組成的烴時也消耗像氮和磷這樣的主要營養物。有研究者在監測一個溫帶湖泊中烴降解的季節變化時，發現這種變化受氮和磷可利用形式的控制。降解的最大速率出現在可利用氮磷含量高的早春，但在這些營養物被快速消耗後降解速率降低，而投入氮磷後又使降解速率提高。在一個降解系統中碳、氮、磷的平衡供應是十分重要的，微生物生物量平均碳氮比約為5∶1～10∶1，一般降解系統的碳(BOD)氮磷之比約為100∶10∶1。然而在某些情況下可以使用相當不同的比率。有研究發現碳氮比達到200∶1，碳磷比達到1000∶1仍可有效降解(修復)土壤中的烴。為什麼要使C∶N和C∶P比值高於細胞的比值?這是因為有機碳的代謝過程中大量的碳被轉化為二氧化碳釋放掉，使得系統內的碳大量損失，與此相反氮、磷都摻入微生物量而保留在系統內
4.溫度
溫度對微生物的生長以及環境污染物的溶解度可以產生很大的影響。微生物及生物降解可以在很寬的溫度范圍內進行，但中溫、高溫條件下生物降解速率要比低溫高得多。
5.pH值
環境介質的pH值對微生物生長、代謝活性以及環境污染物的溶解性都產生極大的影響。盡管極端的嗜酸、嗜鹼微生物可以在極端pH值條件保持很高的活性，但總體上說中性pH值或稍偏酸、偏鹼條件下，有機污染物的降解速率最快。
6.鹽度
嗜鹽微生物可以在高鹽度條件下生長，但非嗜鹽微生物的生理活性卻很容易受到鹽度的影響。研究表明向淡水沉積物樣品加鹽後烴降解速率降低。
7.水活度
任何微生物的最適生長都需要適合水活度，水活度對環境污染物的降解也產生很大影響。高水活度有助於大多數微生物的生長，也有利於環境污染物的溶解。研究說明在高水活度條件下污染物的生物降解具有較高的速率

③ 如何運用環境微生物技術整治水污染

微生物燃料電池建設節能型污水處理

2015年全國城鎮生活污水排放量為485.1億噸，大約是10年前的2倍；近10年來工業廢水排放量基本保持在200億噸。截至目前為止，我國城市污水的處理率平均達到80%左右。但是，我國城市污水處理廠的噸水耗能較高，能耗成為處理費用的主要構成，建設節能型污水處理廠十分必要。通過實地調研北京的兩個污水處理廠，發現其處理工藝主要包括下面的這些流程：上述的兩個污水處理廠所採用的工藝為活性污泥法，是處理城市污水最廣泛使用的方法。這個方法技術相對成熟，運行效率高，但是從上圖也可以看出，活性污泥法的環節比較復雜，影響其工作效率的因素也很多。更重要的是，曝氣需要大量的能耗，據統計，我國每年用於污水處理的耗電量已經佔到全國總發電量的1%。隨著能源短缺的日益加劇，節能降耗已成為污水處理行業亟需解決的現實問題。

污水一直被看做是可惡的污染源，在處理污水過程中人們不得不通過消耗電能來去除其中的含碳和氮的污染物，據統計：2010年我國用於污水處理的總耗電量約為400×108kW·h，但同時污水中含有的污染物也可作為原料生成能源，同樣以2010年為例，我國污水排放總量為617.3億噸，COD排放量為1238.1萬噸，其中蘊含515×108kW·h電能（理論上1 kgCOD完全氧化為CO2可轉化為4.16 kW·h的電能），如果這些電能能夠完全被利用，將顛覆性地改變能源產生與消耗的走向。

讓污水發電，將其看做一種能源，回收其中的能量，是一種很好的節能方法。微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell， MFC）可以將污水作為底物進行發電，將其中蘊含的能量回收，可解決污水處理廠的電耗問題。MFC既可用於處理廢水有機物，也可用於廢水脫氮除硫，甚至可用於處理難降解有毒化合物。以下是微生物燃料電池的示意圖：

在常規MFC陽極室內，厭氧產電菌通過代謝作用將作為電子供體的有機污染物氧化，釋放電子和質子，產生的電子通過合適的電子傳遞介體傳遞到陽極，再經過外電路轉移到陰極，釋放攜帶的能量，由此產生電流；質子經過質子交換膜轉移到陰極，在陰極室內，電子、質子和電子受體發生還原反應。微生物燃料電池可以在常溫常壓下進行能量的轉換。 如果利用生物技術使污水能夠發電，對其加以資源化利用，將可以節約大量的能耗，對於節能減排具有重要意義。目前微生物利用污水產電的能力還遠遠不足，通過生物技術能找到產電的超級細菌，對污水的能源進行有效利用。談到超級細菌，應該從仿生學和其他的先進生物技術上入手。比如蝗蟲，它可以吃掉自己體重1.5倍的食物，如果能夠明確蝗蟲吃東西的原理，是否能夠應用在微生物上，提高微生物的降解效率呢？類似的研究還有很多，比如一直以來科學家都在努力尋找高效降解木質纖維素的微生物，白蟻能夠吃木頭，那麼白蟻體內是否存在高效降解木質纖維素的微生物或這相應的功能的基因呢？外國的科學家利用分子生物學的手段提取和分析了白蟻體內對纖維素高效降解的基因，從而能將其應用在纖維素類廢物的處理中。這些應用都給我們很多的啟示，應該按照上述的思路，從仿生學和分子生物學的角度獲得甚至構建高效產電菌的基因，進而將其應用在污水處理中，提高污水產電的效率，真的將污水處理廠變成發電廠。讓這些微生物通過「吃掉」污水中的有害和無用物質來養活好自己，成為我們天然的污水清道夫；然後進一步將自己貢獻給上游的生物鏈或者變成產能物質，構築一個良性的能量循環。

原文地址：《污水處理技術：微生物燃料電池建設節能型污水處理》http://www.ep360.cn/news/201608/3422.html

④ 如何提高微生物處理污染物的效能

厭氧生物處理的污水去除cod,bod數值量大於經過好養菌處理的。主要將高分子難降解的有機物轉變為低分子易被降解的有機物。

因環境條件變化打破了正常的生態平衡體系，抑制一些微生物生長而促進另一些微生物旺長，形成了不同於正常微生物群落結構的有害微生物群落，改變原來的生態功能，造成了環境質量的惡化，直接或間接地影響其他生物的生存。

有害微生物污染：

與另外兩種類型的微生物污染相比，這類微生物污染的毒性作用范圍更廣， 後果更為嚴重。有害微生物群落的物種構成可能包括細菌、真菌、藻類、原生動物等各種微生物，不僅包括了有害微生物種類，甚至包括了一些正常條件下的有益微生物種類。

從此可知，對於生態毒理學來說，凡是對生態系統有害的微生物及其群落均為有害微生物。因此，這類微生物群落的種群並不是確定的，而會隨環境條件的變化而改變。