如何利用微生物处理废水？
随着工业的发展，污水的成分变得越来越复杂。一些难降解有机物和有毒物质需要用微生物方法处理。污水有微生物生长繁殖的条件，所以微生物可以从污水中获取营养物质，同时降解利用有害物质，从而净化污水。废水生物处理是利用微生物的生命活动降解废水中溶解或胶体状态的有机污染物，从而净化废水的处理方法。废水生物处理技术以其低耗、高效、低成本、运行管理方便可靠、无二次污染等明显优势受到人们的青睐。
定义
一种利用微生物代谢去除废水中有机污染物的方法，也称为废水生化处理，简称废水生化法。由于传统处理方法成本高、操作复杂、大流量低浓度有害污染难以处理等缺点，经过多年的探索和研究，生物处理技术越来越受到重视。随着耐重金属微生物的研究进展，生物技术处理电镀重金属废水正蓬勃发展。根据生物去除重金属离子的不同机理，可分为生物絮凝、生物吸附、生物化学和植物修复。
特性
1，用生物方法去除有机物最经济；
2.90%的废水处理工艺属于生物处理工艺；
3.生物处理是去除水中氨氮最有效的方法；
4.大多数工业废水主要通过生物方法处理。
分类
生化方法
生化法是指利用微生物对含重金属的废水进行处理，将可溶离子转化为不溶化合物并去除。硫酸盐生物还原是一种典型的生化方法。在该方法中，硫酸盐还原菌在厌氧条件下通过异化硫酸盐还原将硫酸盐还原为H2S。废水中的重金属离子可与生成的H2S反应，生成溶解度低的金属硫化物沉淀而被去除。同时，H2SO4的还原可以将SO42-转化为S2-，从而提高废水的pH值。许多重金属离子氢氧化物因其离子产物小而沉淀。相关研究表明，含Cr6+浓度为30-40 mg/L的废水，生化法去除率可达99.67%-99.97%。也有人利用畜禽粪便厌氧消化污泥处理矿山酸性废水中的重金属离子。结果表明，该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等利用肠杆菌脱硫法(SRV)去除电镀废水中的铜离子，当铜的质量浓度为246.8 mg/L，pH为4.0时，去除率达到99.12%。？[2]?
生物絮凝法
生物絮凝是一种利用微生物或微生物产生的代谢产物絮凝沉淀的去污方法。微生物絮凝剂是由微生物产生和分泌的一类具有絮凝活性的代谢产物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质组成。分子中含有各种官能团，可以使水中的胶体悬浮物凝聚，相互沉淀。到目前为止，对重金属有絮凝作用的品种大概有十几个。生物絮凝剂中的氨基和羟基能与重金属离子如Cu2+、Hg2+、Ag+和Au2+形成稳定的螯合物并沉淀。微生物絮凝在废水处理中的应用安全、方便、无毒，不产生二次污染，絮凝效果好，生长迅速，易于实现产业化。此外，微生物可以通过基因工程、驯化或构建具有特殊功能的菌株。因此，微生物絮凝具有广阔的应用前景。？[2]?
生物吸附过程
生物吸附是利用生物本身的化学结构和组成特性吸附溶解在水中的金属离子，然后通过固液两相分离去除水溶液中金属离子的方法。金属离子被细胞外聚合物隔开。一些细菌在生长过程中释放的蛋白质可以将可溶性重金属离子转化为沉淀物并将其去除。生物吸附剂因其来源广泛、价格低廉、吸附能力强、易于分离回收重金属而得到广泛应用。？[2]?
需氧的生物处理
好氧微生物在好氧条件下分解废水中复杂有机物的方法。生活污水中典型的有机物是碳水化合物、合成洗涤剂、脂肪、蛋白质及其分解产物，如尿素、甘氨酸和脂肪酸。根据生物系统中所含元素的数量顺序，这些有机化合物可以表示为COHNS。
生物系统中的这些反应被生物系统中的酶加速。酶按其催化反应可分为三种:氧化还原酶:它催化细胞内有机物的氧化还原反应，促进电子转移，使之与氧化或脱氢结合。可分为氧化酶和还原酶。氧化酶可以激活作为氢受体的分子氧，形成水或过氧化氢。还原酶类包括各种脱氢酶，能激活底物上的氢，通过辅酶将氢转移到被还原的物质上，使底物被氢受体氧化还原。水解酶:在有机物的水解反应中起催化作用。水解是细胞外最基本的反应，能把复杂的大分子有机化合物分解成小分子，使之容易穿透细胞壁。比如蛋白质分解成氨基酸，脂肪分解成脂肪酸和甘油，复合多糖分解成单糖。此外，还有脱氨酶、脱羧酶、磷酸化酶和脱磷酶。
许多酶只有在被称为辅酶和激活剂的特殊物质存在下才能进行催化反应。钾、钙、镁、锌、钴、锰、氯离子和磷酸根离子是许多酶催化反应中不可缺少的辅酶或活化剂。
在好氧生物处理过程中，污水中的有机物在微生物酶的催化下被氧化降解，分为三个阶段:第一阶段，有机大分子被降解成组成单元——单糖、氨基酸或甘油、脂肪酸。在第二阶段，第一阶段的产物被部分氧化成下列物质中的一种或多种:二氧化碳、水、乙酰辅酶a、α-酮戊二酸(或α-酮戊二酸)或草酰乙酸(也称为草酰乙酸)。第三阶段(即三羧酸循环，是有机物氧化的最后阶段)是乙酰辅酶a、α-酮戊二酸和草酸被氧化成二氧化碳和水。有机物在氧化降解的每个阶段都会释放一定的能量。
有机物降解的同时，微生物原生质的合成也在进行。第一阶段，底物分解的组成单位可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪，然后进一步合成细胞原生质。合成能量是微生物在有机物氧化过程中获得的。
厌氧生物处理
主要用于处理污水中的沉淀污泥，所以也叫污泥消化，也用于处理高浓度有机废水。这种方法在厌氧细菌或兼性细菌的作用下分解污泥中的有机物，最终产生甲烷和二氧化碳等气体，这些气体是经济上有价值的能源。中国建造的大量沼气池就是具体应用这种方法的典型例子。消化后的污泥比原污泥更容易脱水，其中含有的致病菌大大减少，臭味明显减弱，肥料变得速效，体积减小，易于处置。城市污水污泥和高浓度有机废水的完整厌氧消化过程可分为三个阶段(见图)。第一阶段，污泥中的固体有机物被厌氧菌分泌的胞外水解酶溶解，通过细胞壁进入细胞进行代谢的生化反应。在水解酶的催化下，复合多糖水解成单糖，蛋白质水解成肽和氨基酸，脂肪水解成甘油和脂肪酸。第二阶段是将第一阶段的产物在产酸菌的作用下进一步降解为相对简单的挥发性有机酸，如乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸，以及醇类和醛类；二氧化碳和新的微生物细胞同时产生。？
反作用原理
第一和第二阶段也被称为液化过程。第三阶段是在产甲烷菌的作用下，将第二阶段产生的挥发酸转化为甲烷和二氧化碳，故又称为气化过程，其反应可用下式表示:
一些有机酸或醇的气化过程的例子如下:
醋酸:
CH3COOH─→CO2+CH4
丙酸:
4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4
甲醇:
4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O
乙醇:
2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4
为了使厌氧消化过程正常运行，需要保持温度、pH值和氧化还原电位在一定范围内，以维持产甲烷菌的正常活动，保证第二阶段产生的挥发性酸及时、完全转化为甲烷。
生化反应的速度直接受温度影响。进行厌氧消化的微生物有两种:嗜温消化细菌和嗜热消化细菌。前者的适应温度范围为65438±07 ~ 43℃，最适温度为32 ~ 35℃。后者在50 ~ 55℃反应速度最快。
近年来，厌氧消化法被发展用于处理高浓度有机废水，如屠宰场废水、肉类加工废水、制糖工业废水、酒精工业废水、罐头工业废水、亚硫酸盐制浆废水等。，与好氧生物处理相比节约了成本。
利用生物法处理废水的具体方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地处理系统和污泥消化法。