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、首先严格控制工业废水的水质。
2、其次加强预处理措施。
3、然后研究新型、高效、稳定的生化处理工艺。生物可利用性是指土壤和地下水中的微生物或其胞外酶对有机污染物的可接近性。

② 影响生物降解的环境因素有哪些

决定生物降解性的因素包括:

①结构和物理状态;
②化合物对生物的驯化时间;

③环境条件，在决定实际的一种化合物降解时其和结构一样重要。
任何可以对微生物存活、活性及污染物状态产生影响的环境因素都对环境污染物的生物降解产生极其重要的影响。主要的环境因素包括末端电子受体、有机质含量、氮磷含量及环境温度、pH值、盐度、水活度等。
1.末端电子受体
末端电子受体主要包括氧及硝酸盐、铁离子和硫酸盐等。氧对污染物的生物降解是非常重要的，生物降解中以氧作为电子受体的氧化反应都要在好氧条件下进行，一般说来好氧的生物降解比厌氧快得多，好氧生物处理比厌氧生物处理有高得多的效率。例如进入淡水湖泊和河流好氧区的石油类烃一般对微生物降解是敏感的，但积累在厌氧沉积物中的石油一般是相当持久的。在缺氧条件下，硝酸盐、铁离子和硫酸盐可以代替O2作为可利用的末端电子受体，氧化降解苯、甲苯、苯甲酸盐等一类芳香烃化合物。
2.有机质含量
环境污染物的生物降解需要一定量的微生物，而微生物的数量要靠有机物含量来支持。高有机质含量可以支持一个庞大的微生物群落，这种微生物群落对外来污染物具有很强的降解能力。对于只能以共代谢方式进行降解的某些污染物，只有提供充足易于利用的初级基质，才能产生足够的降解污染物的酶。这种情况下提供充足的有机质特别重要。
3.氮磷营养
氮磷营养对环境污染物的降解有重要影响。微生物在利用有机物特别是利用主要由碳和氢组成的烃时也消耗像氮和磷这样的主要营养物。有研究者在监测一个温带湖泊中烃降解的季节变化时，发现这种变化受氮和磷可利用形式的控制。降解的最大速率出现在可利用氮磷含量高的早春，但在这些营养物被快速消耗后降解速率降低，而投入氮磷后又使降解速率提高。在一个降解系统中碳、氮、磷的平衡供应是十分重要的，微生物生物量平均碳氮比约为5∶1～10∶1，一般降解系统的碳(BOD)氮磷之比约为100∶10∶1。然而在某些情况下可以使用相当不同的比率。有研究发现碳氮比达到200∶1，碳磷比达到1000∶1仍可有效降解(修复)土壤中的烃。为什么要使C∶N和C∶P比值高于细胞的比值?这是因为有机碳的代谢过程中大量的碳被转化为二氧化碳释放掉，使得系统内的碳大量损失，与此相反氮、磷都掺入微生物量而保留在系统内
4.温度
温度对微生物的生长以及环境污染物的溶解度可以产生很大的影响。微生物及生物降解可以在很宽的温度范围内进行，但中温、高温条件下生物降解速率要比低温高得多。
5.pH值
环境介质的pH值对微生物生长、代谢活性以及环境污染物的溶解性都产生极大的影响。尽管极端的嗜酸、嗜碱微生物可以在极端pH值条件保持很高的活性，但总体上说中性pH值或稍偏酸、偏碱条件下，有机污染物的降解速率最快。
6.盐度
嗜盐微生物可以在高盐度条件下生长，但非嗜盐微生物的生理活性却很容易受到盐度的影响。研究表明向淡水沉积物样品加盐后烃降解速率降低。
7.水活度
任何微生物的最适生长都需要适合水活度，水活度对环境污染物的降解也产生很大影响。高水活度有助于大多数微生物的生长，也有利于环境污染物的溶解。研究说明在高水活度条件下污染物的生物降解具有较高的速率

③ 如何运用环境微生物技术整治水污染

微生物燃料电池建设节能型污水处理

2015年全国城镇生活污水排放量为485.1亿吨，大约是10年前的2倍；近10年来工业废水排放量基本保持在200亿吨。截至目前为止，我国城市污水的处理率平均达到80%左右。但是，我国城市污水处理厂的吨水耗能较高，能耗成为处理费用的主要构成，建设节能型污水处理厂十分必要。通过实地调研北京的两个污水处理厂，发现其处理工艺主要包括下面的这些流程：上述的两个污水处理厂所采用的工艺为活性污泥法，是处理城市污水最广泛使用的方法。这个方法技术相对成熟，运行效率高，但是从上图也可以看出，活性污泥法的环节比较复杂，影响其工作效率的因素也很多。更重要的是，曝气需要大量的能耗，据统计，我国每年用于污水处理的耗电量已经占到全国总发电量的1%。随着能源短缺的日益加剧，节能降耗已成为污水处理行业亟需解决的现实问题。

污水一直被看做是可恶的污染源，在处理污水过程中人们不得不通过消耗电能来去除其中的含碳和氮的污染物，据统计：2010年我国用于污水处理的总耗电量约为400×108kW·h，但同时污水中含有的污染物也可作为原料生成能源，同样以2010年为例，我国污水排放总量为617.3亿吨，COD排放量为1238.1万吨，其中蕴含515×108kW·h电能（理论上1 kgCOD完全氧化为CO2可转化为4.16 kW·h的电能），如果这些电能能够完全被利用，将颠覆性地改变能源产生与消耗的走向。

让污水发电，将其看做一种能源，回收其中的能量，是一种很好的节能方法。微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell， MFC）可以将污水作为底物进行发电，将其中蕴含的能量回收，可解决污水处理厂的电耗问题。MFC既可用于处理废水有机物，也可用于废水脱氮除硫，甚至可用于处理难降解有毒化合物。以下是微生物燃料电池的示意图：

在常规MFC阳极室内，厌氧产电菌通过代谢作用将作为电子供体的有机污染物氧化，释放电子和质子，产生的电子通过合适的电子传递介体传递到阳极，再经过外电路转移到阴极，释放携带的能量，由此产生电流；质子经过质子交换膜转移到阴极，在阴极室内，电子、质子和电子受体发生还原反应。微生物燃料电池可以在常温常压下进行能量的转换。 如果利用生物技术使污水能够发电，对其加以资源化利用，将可以节约大量的能耗，对于节能减排具有重要意义。目前微生物利用污水产电的能力还远远不足，通过生物技术能找到产电的超级细菌，对污水的能源进行有效利用。谈到超级细菌，应该从仿生学和其他的先进生物技术上入手。比如蝗虫，它可以吃掉自己体重1.5倍的食物，如果能够明确蝗虫吃东西的原理，是否能够应用在微生物上，提高微生物的降解效率呢？类似的研究还有很多，比如一直以来科学家都在努力寻找高效降解木质纤维素的微生物，白蚁能够吃木头，那么白蚁体内是否存在高效降解木质纤维素的微生物或这相应的功能的基因呢？外国的科学家利用分子生物学的手段提取和分析了白蚁体内对纤维素高效降解的基因，从而能将其应用在纤维素类废物的处理中。这些应用都给我们很多的启示，应该按照上述的思路，从仿生学和分子生物学的角度获得甚至构建高效产电菌的基因，进而将其应用在污水处理中，提高污水产电的效率，真的将污水处理厂变成发电厂。让这些微生物通过“吃掉”污水中的有害和无用物质来养活好自己，成为我们天然的污水清道夫；然后进一步将自己贡献给上游的生物链或者变成产能物质，构筑一个良性的能量循环。

原文地址：《污水处理技术：微生物燃料电池建设节能型污水处理》http://www.ep360.cn/news/201608/3422.html

④ 如何提高微生物处理污染物的效能

厌氧生物处理的污水去除cod,bod数值量大于经过好养菌处理的。主要将高分子难降解的有机物转变为低分子易被降解的有机物。

因环境条件变化打破了正常的生态平衡体系，抑制一些微生物生长而促进另一些微生物旺长，形成了不同于正常微生物群落结构的有害微生物群落，改变原来的生态功能，造成了环境质量的恶化，直接或间接地影响其他生物的生存。

有害微生物污染：

与另外两种类型的微生物污染相比，这类微生物污染的毒性作用范围更广， 后果更为严重。有害微生物群落的物种构成可能包括细菌、真菌、藻类、原生动物等各种微生物，不仅包括了有害微生物种类，甚至包括了一些正常条件下的有益微生物种类。

从此可知，对于生态毒理学来说，凡是对生态系统有害的微生物及其群落均为有害微生物。因此，这类微生物群落的种群并不是确定的，而会随环境条件的变化而改变。