生物技术在石油废水降解领域中的应用
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作者: 许增德
摘要 随着石油开采技术的日渐成熟，石油开采废水的处理已成为国内外研究的重要课题。因其组成复杂，含盐量高，难降解物质浓度高，是难处理的工业废物。实验证明，微生物对污油确实存在较强的选择性降解消耗作用，可以减轻石油生产对土壤的破坏及对环境的污染。而且生物处理法的过程较简单，处理费用低，处理效果好，一般不会产生二次污染。
关键词 微生物；烃类化合物；活性污泥法；氧化沟；生物膜法
中图分类号Q81 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0128-01
根据石油组成成分化学性质的差别，微生物对石油中不同烃类化合物的代谢途径和机理是不同的。石油污染土壤中的微生物可以利用微生物酶如脱氢酶对大多数石油污染物的攻击，将石油污染物降解成无害物质的生物工程技术。而废水处理微生物对于水环境渗透压的适应能力的不同，主要是由于不同微生物对于渗透压的调节能力的不同所致。一般来说微生物在适当的渗透压下生长良好，渗透压过高会导致微生物细胞因脱水过多而无法进行正常的代谢活动，过低则易因基质中缺乏必要的无机离子而影响细胞的存活。目前处理石油污染废水的生物技术主要包括活性污泥法、氧化沟和生物膜法等。
石油主要是由烃类化合物组成，治理石油污染关键是降解烃类化合物，根据其的化学结构特点，烃类的降解途径主要分为两部分:链烃的降解途径和芳香烃的降解途径。此外，烷烃有时还可在脱氢酶作用下形成烯烃，再在双键处形成醇进一步代谢。关于芳香烃的降解途径，在有氧条件下先被转化为儿茶酚或其衍生物，然后再进一步被降解。因此细菌和真菌降解的关键步骤是底物被氧化酶氧化的过程，此过程需要分子氧的参与。
活性污泥法是借助曝气或者机械搅拌，使活性污泥均匀分布于曝气池内，微生物壁外的粘液将污水中的污染物吸附，并在酶的作用下对有机物进行新陈代谢转化。王赞春等研究了SBR以及投菌SBR法处理炼油废水中污染物的效果，实验结果表明，废水中各种污染物的去除率分别为：COD93.5％ 、石油类98．6％、总氮89.8%。SBR工艺是一种新型的高效废水处理技术，是对传统活性污泥法的改进。该方法具有固液分离效果好、工艺简单、占地少、建设费用低、耐冲击负荷强，温度影响小，活性污泥状态良好和处理能力强等优点，是处理石油废水的一种具有前景的处理方法。
氧化沟对各种高COD、BOD、油类等有机废水的深度处理有明显效果。它的曝气池呈封闭、环状跑道式，污水和活性污泥以及各种微生物混合在沟渠中进行循环流动。有很多企业采用了氧化沟工艺，其处理出水水质与进水水质有关，只有确保一定的进水水质时，出水才会达到理想的处理效果。与活性污泥法相比，氧化沟具有很多优点：工艺简单；不仅可以去除BOD和SS，还可以达到脱氮除磷的效果；设备少，操作管理简便；低温有更大适应性等。氧化沟是活性污泥法的发展，但是只有满足工艺要求时，才能发挥去污效果。
目前应用较广泛的生物膜法主要包括生物转盘、生物流化床、接触氧化法和膜生物反应器等。生物转盘是利用较大的比表面积，在低能耗的条件下转动产生高效曝气，使得氧气、水和膜之间有较好的接触。盘片表面附着的膜状微生物在其新陈代谢的过程中对有机污染物进行无害化降解。
由上面可知道，微生物对一些难降解化学物的降解，是通过一系列氧化酶的催化作用完成的。在自然界中这一过程通常是由多种微生物的协同作用来完成，速度比较缓慢。在自然环境中，微生物对石油烃类降解与否以及快慢是与其所处的环境密切相关的。液态的石油烃类在水中会形成水油界面，微生物正是在这一水油界面上降解烃类的，降解速率与水油界面的面积密切相关。石油烃类的微生物降解可在很大的温度范围内发生，在0℃~70℃的环境中均发现有降解石油烃类的微生物。大多数微生物在常温下较易降解石油烃类，且由于某些对微生物有毒害的低分子量石油烃类在低温下难挥发，会对石油烃类的降解有一定的抑制作用，所以低温下石油烃类较难降解。大多数的石油烃类是在好氧条件下被降解的，这是因为许多烃类的降解需要加氧酶和分子氧。但也有一些烃类能在厌氧条件下被降解。在天然水体中，为了促进石油烃类的降解而添加水溶性的氮源和磷源也受到限制，因为有限添加的氮源和磷源在水体中被高倍稀释而难以支持微生物的生长。
尽管微生物可以降解石油，但是影响其讲解的不稳定因素有很多，到目前为止还没有一种能在短时间内彻底降解石油的有效方法，所以在微生物降解石油方面的研究仍然任重而道远。我相信，随着现代微生物学和基因组计划的更进一步发展，更多微生物物种的发现和生物技术的应用，石油污染问题将会得到更有效的解决。
参考文献
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