深圳市福田区环境技术研究所有限公司 广东深圳 518000
摘要：工业生产产生的废水中，通常都会含有大量的有毒有害物质，会引发严重的环境污染和生态破坏。本文以造纸工业为例，对微生物技术在工业废水处理中的应用进行了分析，希望能够为工业废水处理提供参考和借鉴。
关键词：微生物技术；工业废水；处理；应用
现代社会对于纸张的需求量较大，造纸工业因此得到了迅猛发展。不过，在纸张生产过程中，会排放大量的工业废水，这些废水中含有难以降解的木质素和纤维素，会对水体产生污染。传统化学方法虽然能够去除废水中的部分含氯有机物，但是会引发水体二次污染的问题，相比较而言，微生物技术在工业废水处理方面有着更加显著的优势，也因此成为了工业废水处理的主要技术。
1.工业废水处理需要注意的问题
工业废水如果在不加处理的情况下直接排放，会导致严重的环境污染问题。而在对工业废水进行处理的过程中，需要注意几个关键问题：一是应该选择无毒工艺，尽可能保证生产过程的绿色环保，减少废水的数量；二是如果必须使用有毒有害的原材料又或者是中间物质，应该做好规范操作和严格监督，避免有毒有害物质的流失；三是对于部分重金属废水或者含有其他剧毒物质的废水，需要与其他废水分开处理，做好有用物质的回收和处理；四是对于流量相对较大，不过污染较轻的废水，可以进行适当处理后循环使用，尽量避免排放到下水道中增加城市污水处理的负荷；五是对于和城市日常生活污水类似的有机废水，可以进入到城市污水处理系统中进行统一处理。
.png)
图1 工业废水处理
2.微生物技术在工业废水处理中的应用
2.1真菌在造纸废水处理中的应用
真菌能够通过降解作用，除去造纸废水中的有机氯化物和纤维物质，处理效率较高。在是应用中，需要对真菌的类型进行明确。有研究人员在活性污泥的基础上，分离出了约166种酵母菌和类酵母菌，也有学者表明，多数生物滤池的生物膜中，含有的微生物有约30%属于真菌，比较强势的真菌属包括了青霉属、地霉属、竹丝霉属等。在经过初步试验后，确定多数真菌都能够作为絮凝剂，被应用到造纸废水处理中，实现对于有机物和纤维素的降解。这里以白腐真菌为例，对其在造纸废水处理中的应用进行分析。
一般情况下，白腐真菌对于造纸废水的处理，都是通过转化为絮凝剂的方式，使得废水中存在的固体和悬浮颗粒、胶体颗粒等凝集沉淀，借助物理方式实现分离。废水中有机物的降解一般情况下都是借助关键酶的催化反应完成。白腐真菌在遇到木质素的情况下，会生成锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶和漆酶，其中，锰过氧化物酶是一种含有较高铁红元素的糖基化过氧化物酶，在降解过程中，会产生芳香环多聚体，这也是对木质素进行降解的有效成分，在木质素降解的过程中，锰过氧化物酶会在双氧水的驱动下，推动二价锰离子向三价锰离子转化，生成苯氧残基。通常来讲，当温度超过35℃时，木质素过氧化物酶会丧失活性，酸碱度低于3.0时会失去稳定性，可以通过添加藜芦醇的方式来提升其稳定性。木质素过氧化物酶能够借助电子传递的方式，实现对于木质素的攻击，生成自由基，斩断其分子键。而在借助木质素过氧化物酶实施氧化反应的过程中，应该使用双氧水驱动，这样能够保证白腐真菌降解时不会出现酶活性下降的问题。漆酶在参与废水处理的过程中，能够通过生成底物自由基与4个铜离子协同的方式，完成降解，这个过程中，中间体会被转化，得到碳自由基中间体，可以实现偶联和结合。
白腐真菌会产生多种酶来对造纸废水中的木质素进行催化，每一种酶都需要借助协同作用来将自身所具备的特点和机理充分发挥出来，实现对于木质素的降解，例如，H2O2酶系可以对木质素大分子进行降解，并且在胞外，将木质素大分子转化为小分子，进入细胞内部，通过代谢作用生成水和二氧化碳，完全清除废水中的木质素。白腐真菌处理造纸废水的效果如表1所示。
表1 白腐真菌处理造纸废水效果
.png)
2.2细菌在造纸废水处理中的应用
2.2.1好氧细菌
好氧细菌在废水处理中的应用主要方法有生物膜法和活性污泥法，其中，活性污泥法中的使用的好氧细菌包括大肠杆菌、变形杆菌等，主要成分为菌胶团细菌，这种细菌表面积大且黏性强，可以在极短时间内，对污水中悬浮的有机物和重金属离子进行吸附，依附有效率最高可以提升到90%。在当前的技术条件下，废水处理中的生物膜处理技术使用的好氧细菌包含了10个菌属，如黄杆菌属、微球菌属、芽孢杆菌属等，所有菌属在运行过程中，会彼此连接，形成相应的菌胶团，这些菌胶团可以对造纸废水中的有机物进行分解，而且多数生物膜中还包含有丝种菌属，以球衣细菌和贝式硫菌为主，对于多数有机物质都有着很强的降解和清除作用。
绝大部分好氧细菌在进行污水处理的过程中，需要在有氧环境下进行，以国外某纸浆厂为例，在对硫酸盐制浆废水进行处理的过程中，采用了活性污泥与污泥曝气再生处理技术结合的手段，可以对废水中存在的BOD和COD成分进行有效去除，去除率可以达到90%和84%。有研究人员以经过混凝处理后的废纸脱墨废水为对象，借助活性污泥法开展了相关试验，结果显示，在经过活性污泥处理后，废水中的有机物被进一步清除，BOD5和COD的清除率分别达到了88.6%和93.4%。
2.2.2厌氧细菌
在造纸废水处理中，被广泛应用到厌氧细菌包括了甲烷细菌和产酸细菌，产酸细菌又可以分为专性厌氧菌以及兼性厌氧菌，常见的专性厌氧菌包括梭状芽孢菌属、双歧杆菌属和拟杆菌属，可以对废水中存在的有机物进行降解，兼性厌氧菌则有假单胞菌属、黄杆菌属、芽孢杆菌属等，其厌氧生长条件十分严格。一般情况下，在利用厌氧细菌对有机质进行降解的过程中，包含了四个基本步骤，一是水解，通过在造纸废水中加入水解菌的方式，使得原本不溶于水的有机质能够融入到废水中；二是酸化，在水解环节融入到废水中的有机质会在酸化作用下，形成相应的挥发酸，这个环节的处理会受到处理环境和细菌活性的影响，葡萄糖则会将预酸化池中存在的大部分乙酸、丙酸氢和丁酸进行降解；三是产氢产酸阶段，硝化菌的大量加入，能够将废水中的生化产物降解为乙酸、氢气和二氧化碳；四是借助产甲烷菌实现甲烷转化，产甲烷菌本身的电位较低，部分可以对醋酸盐进行甲烷转化，另一部分则能够将氢气转化为甲烷。
多数厌氧细菌在参与废水处理的过程中，产氢产酸和产甲烷都是同时发生，厌氧细菌能够将废水中的醋酸盐和大部分酸性物质转化为甲烷的有效率提高到70%-75%。国内有研究人员借助厌氧-酸化的方式对小型碱法操浆造纸厂的废液进行了处理，结果表明，其能够将BOD5和COD的清除率提升到80%和77%，脱色率可以达到90%，甲烷产期率约为0.342-0.539L/L.d。
2.3其他微生物在造纸废水处理中的应用
在造纸废水微生物处理技术中，除去真菌类物质和细菌类物质，还有部分原生动物及藻类植物同样能够发挥出良好的效果。国内外也有相关研究文献证明，可以借助人工湿地实现对于工业废水的有效处理，例如，通过设置人工湿地塘的方式，对废水进行过滤，这种方式可以对造纸废水中的BOD和COD进行清除，处理过的废水可以用于芦苇灌溉，有助于降低土壤的盐渍化程度，芦苇本身则能够作为造纸原材料，进行二次利用。通过这样的方式，可以在一定范围内，实现污水生产和废料处理的良性循环。芦苇在生长的过程中，能够吸收大废水中残留的大部分营养物质，甚至可以吸收其中的部分重金属物质，而其根系可以为各种有益微生物的生长和繁殖提供更加优越的环境条件。
3.微生物技术的发展前景
以科学技术的快速发展为支撑，微生物技术的研究取得了长足进步，技术缺陷得到了弥补和改善，在工业废水处理中的应用也已基本成熟。对比传统工业废水处理技术，微生物技术的能耗和成本各行地，也是未来城市工业废水处理的主要手段。不过从技术本身的应用过程分析，依然存在有一些不足和问题，如微生物尤其是厌氧微生物对于工业废水中的有毒污染物十分敏感，微生物的繁殖会受到影响，其对于有机污染物的降解效率也会受到很大影响。因此，在后续研究中，应该推动微生物技术和其他废水处理技术的融合，实现对于工业废水的综合处理，以此来保证部废水处理的效果。
4.结语
总而言之，新的发展环境下，造纸工业的可持续发展也开始受到社会各界的广泛关注，在对造纸废水进行处理的过程中，可以利用微生物技术，通过真菌、细菌和原生动植物的相互配合，实现对造纸废水中有机物及重金属元素的过滤和降解。也可以借助微生物构建起可循环的污水处理系统，在提高经济效益的同时，降低对于自然生态环境的影响，推动造纸废水处理的生态化和多样化发展，以更好地满足社会发展及环保工作的现实需求。
参考文献：
[1]张琪，刘玉香.吡啶废水新型微生物法处理研究进展[J].工业水处理，2021，41（03）：17-22.
[2]王得梁，杨家鹏，黄碧捷，等.活体微生物及磁分离技术在重金属废水处理中的应用[J].绿色科技，2020，（24）：68-70.
[3]邹定.厌氧微生物技术处理工业废水的作用价值探讨[J].节能，2019，38（06）：115-116.
[4]侯连刚，李军，陈光辉，等.微生物菌体包埋固定化技术在废水处理中的应用[J].水处理技术，2019，45（01）：1-5.