细菌、放线菌及古菌在环境工程中的作用

细菌、放线菌及古菌在环境工程的应用

细菌、放线菌及古菌在环境工程或水处理工程中的应用细菌在环境工程或水处理工程中的应用

（1）细菌在水处理中的作用

1、污（废）水生物处理的工作主体是曝气池活性污泥中的细菌

活性污泥法、生物膜法、稳定塘法等人工生物处理技术对有机物的降解起主要作用的都是细菌。

好氧活性污泥（绒粒）的结构和功能中心是能起絮凝作用的细菌形成的细菌团块——菌胶团。活性污泥的主体细菌来源与土壤、河水、下水道污水和空气中的微生物。它们多数是革兰氏阴性菌。如动胶菌属和从毛单细胞属，可占70%。好氧活性污泥的细菌能迅速稳定污（废）水中的有机物，有良好的自我絮凝能力和沉降能力。

在处理废水的过程中吸附能力很强的菌胶团将废水中的杂质和游离细菌等吸附在其上，形成了活性污泥的絮凝体。作为絮凝体主体骨架的菌胶团细菌在废水处理过程中起到了非常重要的作用。

菌胶团在水处理中的作用：

1>有很强的生物絮凝、吸附能力和氧化分解有机物的能力。提供了良好的生存环境。

2>菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境。

3>具有指示作用：通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。如新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，即再生能力强。

此外，活性污泥中还辅以少量丝状细菌作为骨架而组成结构紧密的大絮体，也是活性污泥的重要组成部分。丝状菌在活性污泥中可交叉穿织在菌胶团之间，或附着在絮凝体的表面。当废水中的丝状细菌的数量超过菌胶团时，会使活性污泥沉降性变差，严重时引起活性污泥的膨胀，使出水水质下降。

2、光合细菌处理高浓度有机废水

在10000mg/L以上的高浓度有机废水（浓粪便水、豆制品废水、食品加BOD

５

工废水、屠宰废水等）可用有机光合细菌处理。

（2）细菌对污染物的净化处理

1、通过细菌的分解作用降解环境中的有机污染物

细菌对环境中有机污染物有很强的降解作用。

2、通过细菌的转化作用降低重金属等污染

目前环境中的金属污染主要是通过细菌的转化作用去除的，它主要是通过化学反应，转化一些金属原子、金属离子的形态使其沉淀，然后加以去除。或者转化金属离子的价态，使其从毒性大的价态转化为毒性小的价态，并溶于土壤液体，从而易于从土壤中滤除。

3、通过细菌的物理吸附性能清除气体污染物

一般说来，空气中的一些无机有害气体常可以通过化能自养型细菌，如硝化细菌、硫化细菌和氢细菌等处理掉。而对于一些有机废气和一些有恶臭的气体，可以利用一些异养细菌的物理吸附性和一些气体的溶解性，把这些细菌置于不同的介质中，然后让气体通过，即分别以气体吸收法、气体洗涤法和气体过滤法等去除。

4、通过细菌的物理吸附性能清除气体污染物

在自然环境中，由于水体“富营养化”使一些藻类疯长，常会导致一种在淡水中称为“水华”，海水中称为“赤潮”的现象发生。对水体造成很大危害。而且这些藻类还会分泌一些毒素，对渔业、旅游业都会造成影响。微生物技术利用细菌，是清除这类污染的有效措施。我国厦门大学研究人员从海域中分离到一种叫“S10”的菌株，能有效抑制赤潮藻的生长及产毒能力。

5、细菌作为生物农药在污染防治中的作用

一些化学农药，由于其对环境易造成二次污染、对目标外的生物有杀伤作用，且害虫易产生抗药性，污染不易恢复等特点，逐渐被人们所弃用。代之而起的则是一种环保型的全新农药一生物农药。这种农药安全无毒、选择性强，不伤害害虫天敌，且害虫不易产生抗药性，无二次污染。

（3）细菌在污染监测中的作用

细菌是环境污染的直接承受者，环境状况的任何变化会都对细菌的群落结构和生态功能产生影响，因此可以用细菌指示环境污染。

1、细菌总数指示法

在水中生长的细菌，菌落总数时常会发生改变，通过这个变化可以反映水域被有机污染物污染的程度，细菌总数愈多，说明污染愈严重。目前大肠杆菌作为水质粪便污染的指示菌种，已得到广泛应用。水体中大肠杆菌的菌落总数可以通过两种方法测定MPN(most probable number)法和膜滤试验法。如1L水中大肠细菌数不超过3个，则认为水体洁净，可以作为饮用水。如1mL水体中大肠杆菌数超过了250个，水会变浑浊，则认为水体受到了污染。所以通过测定水体中大肠杆数，就可以初步判定粪便的污染程度。

2、发光细菌监测法和SOS显色反应法

在水体污染中，时常会有大量的毒性物质存在。这些毒性物质往往会干扰发光细菌的发光系统，且毒物浓度与细菌的发光强度呈负相关线性关系。所以可以通过测定发光细菌的发光强度来评价环境中的有毒物质。

（4）细菌在环境修复中的作用

细菌是通过矿化或共代谢作用，使污染物的浓度逐渐降低，达到环境要求的标准值以下来完成生物修复的。而生物修复的关键，首先是高质量降解菌株的分离。一般说来，污染环境中，最容易筛选出对污染物有较强降解或超累积能力的细菌。

（５）某些细菌具有生物固氮、硝化、反硝化、及氨化作用

一、放线菌在环境工程或水处理工程中的应用

大多数放线菌为腐生菌，腐生菌在土壤中的分布和数量仅次于细菌，在自然物是循环中起积极作用，促进土壤形成团粒结构，改良土壤，在有机固体废物的填埋和堆肥发酵及废水生物处理中起积极作用。高温性菌种降解大量有机物，使之框化。还有的菌种能使石油脱蜡、烃类发酵，脱硫、脱磷。有的对氰化物、腈类化合物的分解能力很强，适合用于丙烯腈废水生物处理。在废水活性污泥法处理中，出现过由诺卡氏菌属的某些引起的活性污泥丝状膨胀和起泡现象。

诺卡氏菌：广泛分布在土壤和水中，分解糖类和蜡，能降解水管和排污管的橡

皮垫圈。纤维化诺卡氏菌、大西洋诺卡氏菌和海洋诺卡氏菌分解纤维素能力很强。而纤维化诺卡氏菌还能固氮，它分解1g纤维素能固定大气中的氮12mg。分解石油的有嗜石油诺卡氏菌，分解石蜡和纤维素的诺卡氏菌有石蜡诺卡氏菌、纤维化诺卡氏菌等。

红球菌属：广泛分布在土壤和水生环境中，它们能降解石油烃、清洁剂、苯、多氯联苯和多种杀虫剂，可用于燃料除硫。

三、古菌在环境工程或水处理工程中的应用

喜在极端恶劣环境中生活的微生物叫极端微生物（嗜极微生物）。极端微生物主要包括嗜酸菌、嗜盐菌、嗜热菌、嗜冷菌及嗜压菌等。由于它们具有特殊的基因结构，特殊的生命过程及产物，对人类解决一些重大的问题如生命起源及演化等有很大帮助。极端微生物对极端环境具有很强的适应性和需要性，对极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。

环境工程所涉及的领域广，有极端性质的废水，如高盐分废水、酸性废水、碱性废水极毒重金属废水、低温废水、超高温废水等，还有极高浓度的有机废水。以上废水涵盖了自然极端环境的所有恶劣条件。由于长期应用的原因，对于粪便和高浓度有机废水的厌氧硝化处理中的产甲烷菌研究较多，但对其他极端环境的古菌研究相对较少。因此，加强对它们的研究很有必要，最终目的是希望获得这些菌种，将它们应用于上述废水处理中去。

产甲烷菌：产甲烷菌是古菌中最先被人们认识和应用的。之所以对产甲烷菌有极大兴趣是因为产甲烷菌在自然界或粪便或污水处理厂剩余污泥的厌氧消化、有机固体废物厌氧堆肥或填埋中，可与水解菌和产酸菌等协同作用，将有机物降解

成的H

2、CO

2

、乙酸、并甲烷化，产生有经济价值的清洁燃料和生物能源——甲烷。