环境工程论文

环境可再生资源的开发利用

——微生物的开发利用随着人类的出现，生产力的发展和人类文明的提高。人类通过自己的生产与消费作用于环境，从中获取生产与发展所需的物质和能量，同时又将“三废”排放到环境中，且排入环境的物质超过了环境容量和环境的自净能力，使环境的组成或状态发生了改变，导致了环境污染，从而影响和破坏了人类的正常生活和生产。利用微生物的自净原理，环境在不改变结构与功能的前提下，能够忍受外来有害物质的干扰，并通过自身机制降解和消纳污染物，从而更好的利用微生物这种可再生资源，控制和保护环境。

一、微生物治理环境的优点

1、污染物的资源化

微生物处理环境的原理是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物大都是可以被生物重新利用的，有助于吧人类活动生产的环境污染减轻到最小程度，而且过程反应物(底物)，其中一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质，这样既做到了一劳永逸，不留下长期污染问题，同时也对于污染进行了资源化。

2、低消耗、低成本

由于大多数反应都是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程在常温常压接近中性的条件下进行，所以大多数的生物治理都可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，这与常常需要高温、高压条件的化工过程相比，反应条件大大简化，因而投资省、费用少、消耗低，而且效果好、过程稳定、操作简便，同时，在多数情况下，它还可和其他技术结合使用。

3、降解产物无污染

应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。因此，广泛应用于水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面。

二、微生物治理环境的应用

1、细菌对污水的净化

1984年11月20日，《中国环境报》报道，美国科学家查克拉巴蒂在1975年把四

种能分别分解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的假单胞菌的基因提取出来，在体外用核酸酶处理，把四种基因连接起来，转移到一种假单胞菌体中，创造了一种能同时分解上面所列四种石油烃的“超级细菌”。不久，查氏又通过遗传工程的技术创造了一种新细菌，这种细菌不仅可以分解有机化合物，还可以分解剧毒的甲基汞，使之变成低毒的无机汞而挥发掉。最近，日本的科学家还分离出能分解原油的棒状细菌。海湾战争中，为了消除严重的石油污染，大面积使用了能分解石油的细菌。事实上，微生物在污水净化中早就默默地工作着。有种芽孢杆菌能把酚类物质转变成醋酸并作为其营养物质而吸收利用，其除酚效率高达99％。一种耐汞菌能吸收废水中的汞，作出自我牺牲。溶胶假单孢杆菌还可以氧化剧毒的氰化物。另外，有的微生物还能把稳定的毒药DDT转变成能溶解于水中的物质而解除毒性。

将这些微生物制成一种生物反应器，是一种有生命的生物过滤器，该生物过滤器不仅净化效率高，而且建设费用低，能吸附大量的水中杂质，还能使有机化合物分解和腐化。近年来随着生物工程技术的发展，通过基因重组、细胞融合及常规育种等技术，相信定能选育出更多能降解特殊有机物质或毒物的“超级细菌”，那时的污水净化必将进入到一个新水平。

2、真菌对工业废水的净化处理

利用微生物处理有机污染物具有简单、高效、经济、无二次污染等特点。DDNP 生产产生的废水水质分析显示数量最大的是硝基类化合物,且毒性大、难降解。结合工厂实际采用生化和物理方法相结合,用白腐真菌-泥炭处理DDNP废水。用2~#处理液,废水处理条件定为:泥炭添加量5%-9%,温度控制在37℃±2℃,pH值为4.5,硫酸锰加入量为1mg·L~(-1),时间大约7d。出水结果显示:色度几乎为零,pH≈6.0.CODcr≈120 mg·L~(-1)。实现了毒性物质降解的无害化,达到国家相关废水处理排放标准。

酒精厂和啤酒厂废水是排放量大、污染严重的工业废水，用丝状真菌处理这类废水不但有较高的化学氧化值（COD）和生物氧化值（BOD）去除率，还可以获得大量饲用真菌蛋白，是综合利用、变废为宝的有效途径。选育能利用酒精和啤酒废水且蛋白质含量高的优良丝状真菌。采集酒厂、酒精厂和啤酒厂等排放废水附近的土样50个，在固体培养基上分离，将分离到的丝状真菌发酵培养，通过离心收集菌体，测定菌丝干重和蛋白质含量，并测定上清液的COD值。选育出两株处理酒精和啤酒废水性能较好的FusarlumBf－66和TrchodrmTh—27菌株，在废水中添加少量尿素、KH2PO4，PH值为5～7处理22～3o小时后，COD去除率达75％以上，菌体干重分别达15g／L和17g／L以上，两菌株蛋白质含量超过35％。所获菌丝安全可靠，其氨基酸齐全，配比合理，是理想的饲用真菌蛋白。

中国科学院环境研究中心采用酵母菌处理高浓度色拉油加工废水，净化效果良好，我国科研人员采用金针菇、香菇菌对淀粉厂工业废水进行深层发酵处理。

3、微生物对废气的处理

相对于理方法，生物法更加适用于处理低浓度的有毒空气污染物质（HAPs），且具有投资运行费用省、维护管理简单、不产生二次污染等特点。在欧洲，燃料费用较高，关于恶臭的规范也很严格，所以广泛采用生物法去除恶臭气体。

利用有孔的、潮湿的介质上聚集的活性微生物的生命活动，将废气中的有害物质转变为简单的无机物（如CO2和H2O）或细胞自身物质。一般认为生物法净化有机废气需经历三个步骤：第一：有机废气成分首先同水接触并溶于水中（即由气相扩散进入液相）；第二：于液相中的有机成分在浓度差的推动下，进一步扩散至介质周围的生物膜，进而被其中的微生物捕捉并吸收；第三：入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解，经生物化学反应最终转化为无害的化合物（如CO2和H2O）。

4、微生物对水产养殖环境的生物修复作用

微生物是自然界分布最广,种类最多,数量最大,个体最小的生物类群,是大自然生态平衡的基础.这些微生物直接或间接地作用水产养殖对象和养殖环境,很好地分解养殖生物排泄物,残饵以及浮游植物残体等有机物,净化了环境,同时微生物链在水质净化中通过氧化,还原,光合,同化,异化把有机物转变为简单的化合物,保证水质的正常功能,从而维持水生生态系统中水生生物,病原,水质间的平衡。

水产养殖过程中为了增加产量和防制各种病害常常施用多种化学肥料和药物,包括消毒剂、杀虫剂、抗生素等。这些物质不仅破坏了养殖水体的自然微生态区系,加重了养殖水体自净的负担,同时对水产动物和其他生物包括水体中有益微生物均有相当的副作用,影响它们的正常生长、发育和繁殖,乃至间接地危害人类的健康,水产养殖环境的改善已经成为其可持续健康发展的关键。水产养殖环境的改善除了物理、化学方法外,利用微生物对水体环境的生物修复是近年来发展的重点。在水生环境中,共生性固氮系统是不常见的,大量的氮是由自由生活的蓝绿藻固定的。氮循环是水产养殖生态系统中物质循环的重要环节,养殖水体氮的多少能促进或限制水产养殖生态系统中物质能量的转化,也是浮游植物生长限制性营养元素之一。氮的各种形式的转化是参与构成整个养殖环境循环的重要过程,微生物在这个复杂的动态循环中起了决定作用。除此之外，利用微生物的去碳,去氮,解磷的功能、絮凝作用、硝化作用、反硝化作用、去除淤泥、固氮作用等，修复环境非常重要。

三、微生物的开发利用