揭秘污水处理背后的“微生物军团”：种类、作用机理与应用全解析！

你是否曾好奇，污水究竟是如何在我们的努力下从浑浊不堪变成清澈无污染的？其实，在这个神奇的转变过程中，有一支看似微小却无比强大的“军团”在默默努力，它们就是污水处理中的微生物！今天，就让我们一起深入探索这个奇妙的微生物世界，详细了解它们在污水处理中的神奇作用吧！

一、细菌——污水处理的中坚力量

1. 好氧细菌：污水处理的“氧气战士”

①硝化菌种

• **种类及特性**：硝化菌种是好氧性细菌家族的重要成员，主要包括硝酸菌和亚硝酸菌等。它们如同寻找阳光的向日葵，钟情于有氧的水中或砂层环境。在大自然的广袤天地中，硝化菌种的种类极其繁多，据科学研究发现，其数量多达几千种，广泛分布于土壤、水体等各个角落。这些菌种在适宜的环境下能够迅速生长繁殖，为污水处理提供了强大的助力。

• **作用机理**：在污水处理的舞台上，硝化菌种扮演着关键角色。它们肩负着去除氨氮和降解部分COD的重要使命。在硝化阶段，亚硝酸菌就像一位技艺精湛的“新手工匠”，先将污水中的氨氮转化为亚硝酸盐，这是处理氨氮污染的第一步，如同搭建房屋的基础框架。随后，硝酸菌接力登场，作为经验丰富的“大师傅”，将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，完成了对氨氮的深度处理。这个过程就像是对“房屋”进行精细装修，最终将其转化为稳定无害的形态，从而有效地降低了污水中氨氮的含量，使其达到排放标准。

• **在污水处理中的应用**：在实际的污水处理场景中，硝化菌种的应用十分广泛。例如，在一些工业集中区的大型污水处理厂中，每天都会接收大量的工业废水，其中氨氮含量往往非常高。如果这些废水不经处理直接排放，将会对周边的水体环境造成极大的破坏。而硝化菌种就像是一支训练有素的“环保部队”，能够在污水处理系统中发挥强大的作用。据统计，在一些经过优化处理的工业废水处理流程中，硝化菌种能够将氨氮的去除率提高到90%以上，使得处理后的废水能够符合严格的环保要求，安全地回归自然。

②芽孢杆菌属

• **特性**：芽孢杆菌属是一类革兰氏阳性菌，它们具有惊人的适应能力。无论面对高温、干旱还是辐射等恶劣环境，芽孢杆菌属都能像坚韧不拔的“战士”一样，通过形成芽孢来保护自己。芽孢就像是一个坚固的“铠甲”，让芽孢杆菌属在极端环境中也能蛰伏等待，一旦环境适宜，它们又能迅速恢复生机，继续发挥自己的作用。

• **作用机理**：在污水处理的战场上，芽孢杆菌属如同“分解大军”一般，发挥着强大的分解作用。它们能够分泌胞外酶，这些酶就像是精密的“手术刀”，针对污水中各种大分子有机物，如蛋白质、脂肪和碳水化合物等进行“切割手术”。将大分子物质分解为小分子的物质，这就好比是把一个大包裹拆分成一个个小包裹，方便后续的处理和代谢。然后再对这些小分子物质进行进一步的代谢分解，从而有效地降低了污水中的COD和BOD。

• **在污水处理中的应用**：在许多有机废水的处理中，芽孢杆菌属是不可或缺的“得力干将”。例如，在食品加工行业的废水处理中，大量的有机物质，如肉类残渣、淀粉等，存在于废水中。如果这些废水直接排放，将会对水体造成严重污染。而芽孢杆菌属能够迅速分解这些有机物，将废水中的COD和BOD含量大幅降低，使其达到排放标准。据统计，在一些典型的食品加工厂废水处理案例中，芽孢杆菌属的介入能够使废水的COD去除率达到60% - 80%，为保护周边水体环境做出了重要贡献。

2. 厌氧细菌：在黑暗中分解污染物的“神秘侠客”

①产酸菌

• **代谢特点**：产酸菌是一类厌氧细菌，它们偏爱无氧的环境，在这样的环境中，它们能够专注于将复杂的有机物转化为简单的有机酸、醇类等中间产物。在这个过程中，会产生酸性物质，使得环境的pH值有所下降。产酸菌就像是一位专注于“原材料加工”的“化学家”，将污水中的大分子有机物进行初步分解，为后续的“深度加工”做好准备。

• **作用机理**：在厌氧消化过程中，产酸菌承担着第一步反应的关键任务。它们将污水中的大分子有机物，如纤维素、淀粉等，分解为小分子有机酸，为后续产甲烷菌的代谢提供了优质的底物。这就好比是为建造一座大厦准备了充足的基础材料，为整个厌氧消化过程打下了坚实的基础。

• **在污水处理中的应用**：在许多有机废水的厌氧处理中，产酸菌都是不可或缺的。例如，在养殖场的废水处理中，大量的有机物质，如动物粪便、剩余饲料等，存在于废水中。产酸菌能够迅速分解这些有机物，将其转化为可被后续微生物利用的小分子物质，为污水的进一步处理创造了条件。同时，产酸菌的生长和代谢还能降低废水的pH值，在一定程度上抑制一些有害微生物的生长，提高污水处理的效果。

②产甲烷菌

• **生理特性**：产甲烷菌是一类极其严格的厌氧细菌，对环境条件要求苛刻，它们就像是一群对生活环境极为挑剔的“贵族”，需要适宜的温度、pH值和营养物质等条件才能健康成长。

• **作用机理**：产甲烷菌在厌氧消化过程中扮演着至关重要的角色。它们能够利用产酸菌产生的有机酸、醇类等物质，通过一系列复杂而神奇的代谢反应，将这些物质转化为甲烷和二氧化碳。这个过程不仅能够有效地去除污水中的有机污染物，还能产生可利用的生物能源——甲烷。

• **在污水处理中的应用**：在一些污水处理厂中，厌氧消化产生的甲烷具有很高的经济价值。它可以被收集起来用于发电或供热，实现了资源的循环利用。例如，一些大型的污水处理厂通过收集产甲烷菌产生的甲烷，为周边居民提供清洁能源，同时也降低了污水处理的运营成本。据统计，一个中等规模的污水处理厂，每年通过厌氧消化产生的甲烷可用于发电，产生的电量可满足数千户家庭的日常用电需求。

二、真菌——污水中难降解有机物的“克星”

①酵母菌

• **生长特性**：酵母菌是一类单细胞真菌，它们通常生活在富含糖分的环境中，在那里它们可以尽情享受“美食”，快速生长繁殖。它们还具有发酵能力，能够在无氧条件下将糖类转化为酒精和二氧化碳，就像是一位神奇的“酿酒师”，创造出独特的微生物生态环境。

• **作用机理**：在污水处理中，酵母菌主要对一些难降解的有机物展现出强大的分解能力。对于一些结构复杂、难以被其他微生物分解的有机物，如芳香族化合物和多环芳烃等，酵母菌就像是一位技艺精湛的“解谜高手”。它能够分泌特定的酶，这些酶就像是神奇的“解密工具”，将这些复杂的大分子物质分解为相对容易降解的小分子物质，从而提高污水的可生化性，为后续的污水处理工艺提供便利。

• **在污水处理中的应用**：在一些化工、制药等行业的废水处理中，酵母菌的应用尤为广泛。例如，在某些制药废水处理中，废水中含有大量的难降解有机药物成分，如抗生素、激素等，这些物质如果直接排放将会对水体和生态环境造成严重危害。而酵母菌能够有效地将这些药物成分分解，降低废水对环境的危害。在一些实际案例中，经过酵母菌处理后的制药废水，其可生化性指标显著提高，为后续的生物处理工艺打下了良好的基础。

②霉菌

• **形态及生存环境**：霉菌是一类丝状真菌，它们的形态就像是一根根细长的“丝线”，错综复杂地交织在一起。霉菌具有很强的适应能力，能够在多种环境中生长，无论是在潮湿的土壤里，还是在水体的表面，甚至在一些高温、高湿度的工业环境中，都能发现它们的身影。

• **作用机理**：霉菌在污水处理中就像是一位勤劳的“分解者”。它们能够分泌多种胞外酶，这些酶就像是“万能钥匙”，可以打开不同种类有机物的大门，将污水中的纤维素、淀粉等大分子物质分解为葡萄糖等小分子物质。这样一来，这些小分子物质就可以被其他微生物进一步代谢分解，加速了污水的净化过程。

• **在污水处理中的应用**：在一些高浓度有机废水的处理中，霉菌发挥着重要作用。例如，在造纸工业的废水处理中，废水中含有大量的纤维素等大分子物质，这些物质如果不能得到有效处理，将会使废水变得十分粘稠，影响后续的处理效果。而霉菌能够有效地将其分解，降低废水的浓度，提高污水处理的效果。在实际应用中，一些造纸厂通过添加特定的霉菌菌种，显著改善了废水处理的效果，降低了废水处理成本。

三、原生动物——污水处理的“监测员”和“助推器”

①纤毛虫

• **形态与运动方式**：纤毛虫是一类单细胞原生动物，它们的身体上布满了纤毛，就像无数个微小的“桨叶”。通过纤毛的快速摆动，纤毛虫能够在水中自由自在地游动，就像是一位灵活的“游泳健将”，穿梭于污水中的各个角落。

• **在污水处理中的作用**：纤毛虫在污水处理中具有双重重要意义。一方面，它们就像是污水处理系统的“监测员”。由于纤毛虫对环境变化非常敏感，当污水处理系统出现异常时，比如水中的污染物浓度突然升高、溶解氧含量发生变化等，它们的数量和种类可能会发生相应的变化。就好像是它们在对污水处理系统进行“健康检查”，一旦发现问题，就会及时给我们发出“警报”。另一方面，纤毛虫也是污水处理的“助推器”。它们能够捕食细菌等微生物，控制细菌的生长数量，维持微生物群落的平衡，从而促进污水的净化过程。这就像是一个小小的“调节员”，让污水处理系统保持良好的运行状态。

② 鞭毛虫

• **运动及摄食特点**：鞭毛虫通过鞭毛的摆动进行运动，它们的鞭毛就像是一根根灵活的“小鞭子”，驱动着它们在水中穿梭。鞭毛虫还具有独特的摄食方式，就像是一位精准的“猎手”，能够吞噬细菌、藻类等微小生物。

• **对污水处理的意义**：鞭毛虫在污水处理中扮演着促进有机物分解的重要角色。它们通过捕食细菌等微生物，就像是在清理水中的“垃圾”，不仅加速了微生物的代谢过程，使污水中的有机物更快地被分解，而且它们的运动能力也有助于它们在水体中扩散，更好地寻找食物和适宜的生存环境，为污水处理的顺利进行提供了保障。

四、藻类——污水处理中的“绿色净化器”

①绿藻

• **光合作用机制**：绿藻是一类既含有叶绿素的藻类，它们就像是一个个绿色的“小工厂”。在光合作用的过程中，绿藻利用阳光、二氧化碳和水，通过一系列复杂的化学反应，将它们转化为有机物和氧气，就像是在进行一场奇妙的“魔法实验”。

• **在污水处理中的应用**：绿藻在污水处理中具有多方面的作用。首先，它们可以利用污水中的营养物质进行生长繁殖，这就像是在“吃”污水中的“垃圾”，实现了资源的利用。同时，绿藻通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气，为其他微生物提供了良好的生存环境，就像是在为大家创造一个舒适的“居住空间”。此外，绿藻还能够吸收污水中的氮、磷等营养物质，降低污水的营养负荷，起到净化水质的作用。

• **在污水处理中的应用案例**：在一些城市的小型污水处理设施中，绿藻被广泛应用。例如，在一些小区的污水处理系统中，通过设置专门的绿藻培养池，让污水经过绿藻的处理，水中的营养物质得到有效去除，水质得到显著改善。

②硅藻

**独特的细胞结构和生理特性**：硅藻是一类具有硅质细胞壁的单细胞藻类，它们的细胞壁就像是一层坚固的“铠甲”，使其对环境变化具有较强的适应性。

**在污水处理中的作用**：硅藻在污水处理中同样发挥着重要作用。它们能够吸收污水中的营养物质，就像是在“清理”污水中的多余“养分”。同时，硅藻还能分泌一些胞外物质，这些物质就像是一种“催化剂”，可以促进其他微生物的生长和代谢，提高污水处理效果。

**在污水处理中的应用场景**：在一些工业污水处理中，硅藻的应用效果显著。例如，在一些含有重金属离子的废水处理中，硅藻的吸附能力和对微生物的促进作用，能够有效地降低废水中重金属离子的含量，同时提高整个污水处理系统的效率。

五、微生物群落的协同作用：污水处理的“团队力量”

在污水处理过程中，各种微生物并不是各自为战、孤立无援的，而是相互协作、共同发挥着作用。不同种类的微生物通过代谢产物的交换、营养物质的共享等方式，形成了复杂而有序的微生物群落。例如，在厌氧消化过程中，产酸菌和产甲烷菌之间的共生关系就是这种协同作用的典型代表。产酸菌就像是一位勤劳的“生产者”，将污水中的大分子有机物转化为小分子有机酸等底物，然后无私地提供给产甲烷菌。而产甲烷菌则像是一位高效的“加工者”，利用这些底物产生甲烷，维持了整个厌氧消化过程的稳定运行。

此外，微生物群落的协同作用还体现在对复杂有机物的分解上。一些微生物能够将复杂的大分子有机物分解为小分子物质，然后由其他微生物进一步代谢分解，最终实现污染物的彻底去除。这种协同作用就像是一个紧密配合的“生产流水线”，让污水中的污染物在各个环节得到逐步处理，最终达到了净化的目的。

污水处理中的微生物是一支神奇而又庞大的“军团”，它们通过各自独特的方式为污水的净化贡献着力量。深入了解这些微生物的种类、作用机理及应用，不仅能让我们对污水处理有更深入的认识，也让我们更加珍惜这来之不易的清洁水资源，共同守护我们的美丽家园！

来源：环保零距离 | 双融、甘肃省环境保护产业协会

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