1、我國水源汙染現狀

我國水資源短缺，全國目前有400 多個城市缺水，其中100 多個嚴重缺水。由於人口衆多，人均水資源的佔有量僅為世界人均佔有量的25% ，屬世界貧水國之一。由於水源分佈不平衡，更存在南多北少，東多西少，夏天多冬天少的時空差異。然而就在不利的條件下，工業廢水和農業汙水不加處理的任意排放，造成水源汙染愈加嚴重，根據環境保護部發佈的2010 年全國環境質量數據顯示，中國的地錶水嚴重汙染，七大水係(長江、黃河、珠江、鬆花江、淮河、海河和遼河) 受到輕度、中度、重度汙染，湖泊富營養化問題突出。近幾年來，重大水汙染事件頻繁出現，發生率高達50%。缺水問題日益嚴重。

1. 1 傳統汙水處理技術

水的汙染通常指人為原因造成的水質惡化，降低水的使用價值，主要汙染物是固體廢棄物和化學物質(需氧有機物、難降解有機物、重金屬、植物營養物質、酸、堿和石油類物質)。

我國目前常用的汙水處理技術有:

(1) 物理法即不溶態汙染物的分離技術(重力沈降、混凝澄清、浮力浮上、離心力分離、磁力分離等)。

(2) 化學法即汙染物的化學轉化技術(酸堿中和法、化學沈澱法、氧化還原法、化學物理消毒法)。

(3) 溶解態汙染物物理化學分離技術(吸附法、離子交換法、膜分離法、蒸發、冷凍法)。

1. 2 常用方法存在的弊端

物理方法佔地麵積大，基建費、運行費高，能耗大，管理複雜，易出現汙泥膨脹現象; 設備不能滿足高效低耗的要求，單獨使用效果不明顯。化學方法運行成本高，消耗大量的化學試劑，易産生二次汙染。多數情況下兩者須結合使用。

2、微生物技術

如何使城市汙水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩餘汙泥量、最方便的操作管理，以及實現磷回收和處理水回用等可持續的方嚮發展，且所採用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提呢? 微生物技術滿足了以上的要求。

2. 1 微生物介紹

　　微生物是一類形體微小的單細胞或個體結構比較簡單的多細胞，甚至冇有細胞結構的低等生物，是眼看不見，手摸不著，有生命的微小生物，隻有借助於光學顯微鏡和電子顯微鏡才能看到。微生物包括細菌、病毒、真菌等。

2. 2 微生物技術及應用

微生物技術主要是利用微生物的代謝反應過程和生物合成産物(包括酶) 對汙染環境進行監測、評價、整治以及修複的單一或綜合性的現代化人工技術係統。它不僅包含了生物技術所有的特點，還融合了環境汙染防治以及其他工程技術，目前已逐步發展成為一種經濟效益和環境效益俱佳的、能解決日益嚴重的(尤其是水汙染) 環境問題的有效手段之一。

按照微生物降解的過程和産物種類的不同，微生物處理主要分為好氧處理、厭氧處理和兼氧處理。

(1) 好氧微生物處理，在氧氣充足的條件下，微生物通過有氧呼吸作用將有機物分解。好氧微生物處理工藝主要有: 

 ①氧化塘，以自然界的池塘、湖泊作為參照物，仿照非流動水具有自身淨化功能的原理，人為構建一個靜態汙水池塘，汙水中有機物主要由塘中細菌降解，細菌所需氧氣由藻類和其他光合微生物的光合作用以及水麵上方的空氣提供。方法簡單易行，但隻適合於輕度汙染且量少的汙水處理。

 ②活性汙泥法，具有處理能力高，出水水質好的優點。該方法主要由曝氣池、沈澱池、汙泥回流和剩餘汙泥排放係統組成。廢水和回流的活性汙泥一起進入曝氣池形成混合液。曝氣池是一個生物反應器，通過曝氣設備充入空氣，空氣中的氧溶入混合液，産生好氧代謝反應，且使混合液得到足夠的攪拌而呈懸浮狀態，這樣，廢水中的有機物、氧氣同微生物能充分接觸反應。隨後混合液進入沈澱池，混合液中的懸浮固體在沈澱池中沈下來和水分離，流出沈澱池的就是淨化水。活性汙泥除了有氧化和分解有機物的能力外，還要有良好的凝聚和沈降性能，以使活性汙泥能從混合液中分離出來，得到澄清的出水。

 ③生物膜法，即利用在固體載體錶麵附著生長的微生物所形成的生物膜去除廢水中溶解性有機汙染物的一類方法。生物膜法又可分為滴濾池法(或叫生物濾池) 、生物轉盤法、接觸氧化法和流化床生物膜法等。

(2) 厭氧微生物處理，在厭氧條件下，厭氧菌通過無氧呼吸或發酵作用分解有機物，有機物最終被轉化為甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氫和氨。厭氧微生物處理工藝主要有如下幾種: 

 ①厭氧消化池，主要用於處理汙泥和糞肥，不宜用於生活和工業廢水的處理。

 ②厭氧接觸法，在厭氧消化池的基礎上，提高處理效率。在厭氧濾器內有固定填料，其上附著生長的生物膜使處理效率得到進一步提高。目前在處理含有易降解可溶性化合物的工業廢水方麵得到了大規模的應用。

(3) 微生物兼氧處理當好氧和厭氧在同一處理工藝中共存時即為兼氧處理，有時好氧和厭氧的共存反而會使處理效果更好，其中好氧菌起主體作用，但冇有厭氧菌及少量的兼氧性菌種也不可能達到預期的處理效果。

2. 3 與傳統技術對比存在的優勢

與目前採用的物理法和化學法相比，在汙水處理方麵，微生物技術具有一係列的特點和優勢: 

 ①具有很強的吸附力和良好的沈降性，很強的降解能力，不需要高溫、高壓、溫和的條件，汙染物經過酶催化即可高效並相對徹底完成，處理水量大，處理費用低廉，僅為物理、化學法的30% ～ 50%。

 ②微生物物種豐富、資源廣泛、具有多種代謝類型，幾乎可降解或轉化環境中存在的各種天然物質，易培養、繁殖快、對環境有較強的適應能力和易實現變異等特性，一旦新的化合物出現，它們也能逐步通過自發或誘導産生新的酶係，具備新的代謝功能，從而降解或轉化那些新的化合物。適當地對其加以培養繁殖，特別是在一定條件下加以馴化，就能使之很好地適應各種有毒的工業廢水、生活汙水等環境。通過有針對性地對菌種進行篩選、培養和馴化，可以使大多數的有機物實現生物降解處理，應用麵寬。

 ③微生物處理不僅能去除有機物、病原體、有毒物質，還能去除臭味、提高透明度、降低色度等，處理效果良好。隻要找到合適的微生物，給予合適的條件，所有的汙染物質都可得到降解或轉化。

 ④對環境影響小，不産生二次汙染，遺留問題少。

 ⑤直接暴露在汙染物下的機會減少。

 ⑥就地處理，操作簡便，可以避免鋪設不雅觀的機械設備，減少佔地麵積，基建費、運行費，能耗，管理等，且能滿足高效低耗的要求。

人們利用這些微小的生物群體，加之人為作用就可以解決其他物理化學方法無法解決的難題。為今後的汙水處理提供了一項高效、節能、環保的綠色途徑。