微生物共代謝處理印染廢水研究進展

利用微生物共代謝降解有機污染物因其高效性和獨特性而受到廣泛地關注，但是目前實驗室研究主要以好氧共代謝和厭氧共代謝研究為主，對于兼性微生物共代謝作用及其機制研究較少。本文綜合介紹了好氧微生物、厭氧微生物以及兼性微生物共代謝處理印染廢水中難降解污染物的情況，著重回顧了國內(nèi)外兼性微生物共代謝處理印染廢水的研究進展。

綜合分析文獻結(jié)果表明，在兼氧條件下，只要提供適合的共代謝基質(zhì)，兼性微生物可以對多種不同類型的染料、助劑等進行有效地降解，同時兼性微生物共代謝具有不需要大量能源動力，不產(chǎn)生大量臭氣物質(zhì)等優(yōu)點。分析認為今后可加強兼性微生物共代謝相關機理研究，進一步提高兼性微生物共代謝處理污染物的效率，促使其深入發(fā)展。

最后展望了兼性微生物共代謝技術機理的研究方向，以期篩選出菌群中優(yōu)勢功能菌種，進行蛋白質(zhì)差異表達、蛋白質(zhì)組學方面的研究，并不斷優(yōu)化印染廢水污染物共代謝處理微生物群落結(jié)構(gòu)比例來促進功能菌群的處理效果，為今后解決印染廢水生物治理問題提供更多借鑒和參考。

近年來，隨著我國經(jīng)濟和紡織行業(yè)的迅猛發(fā)展，印染廢水的排放量日益增多。2013年《中國環(huán)境統(tǒng)計年報》中顯示，在調(diào)查統(tǒng)計的41個工業(yè)行業(yè)中，紡織業(yè)的廢水排放量位于第三位，年排放量約為21.5億噸，化學需氧量排放量（COD）和氨氮排放量則分別位于第四位和第三位。

印染廢水水質(zhì)復雜，各種人工合成的染料（偶氮染料、蒽醌染料、靛類染料、芳香甲烷染料等）、聚乙烯醇（PVA）漿料、助劑（表面活性劑）的加入使得其具有以下幾個特點：色度大、有機物含量高、COD變化大、堿性大、可生化性較差、水溫水量變化大等[1]。

因此，印染廢水一直是公認的難處理的廢水之一。未經(jīng)有效處理的印染廢水不僅污染了水體，加劇了我國水資源短缺的形勢，其生物毒性和三致作用（致畸、致癌、致突變作用）也嚴重危害了人體健康。目前，處理印染廢水主要有物理法、化學法和生物法。生物法因其處理成本低廉、產(chǎn)泥量少、對環(huán)境產(chǎn)生的二次污染小、不需特殊設備，具有較好的經(jīng)濟效應和環(huán)境效應等，而得以廣泛應用。

而共代謝作為微生物的一種重要代謝機制，在生物法處理印染廢水方面具有重大的意義。目前實驗室研究多以好氧共代謝和厭氧共代謝為主，而對于兼性微生物共代謝及其機制研究較少。

本文將從好氧微生物、厭氧微生物、兼性厭氧微生物通過共代謝方式處理印染廢水方面進行綜合介紹，著重介紹國內(nèi)外兼性微生物共代謝處理印染廢水的研究進展情況，并展望兼性微生物共代謝技術的研究方向。

1共代謝簡介

早期研究發(fā)現(xiàn)甲烷假單胞菌能夠在生長基質(zhì)存在時對非生長基質(zhì)進行氧化，這一現(xiàn)象最早由LEADBETTER和FOSTER[2]于1959年研究時提出。他們通過研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)甲烷菌能夠?qū)⒁彝檠趸梢掖己鸵胰谘趸倪^程中不能利用乙烷作為生長基質(zhì)，將這一現(xiàn)象稱作共氧化。

隨后，JENSEN[3]對其內(nèi)涵進行了擴展，稱之為共代謝。共代謝是指微生物利用一種容易降解的物質(zhì)作為支持生長的營養(yǎng)基質(zhì)，而同時降解另一種物質(zhì)，通常后一種物質(zhì)的降解不支持微生物的生長。

微生物共代謝作用廣泛地應用于印染廢水處理過程中，而影響其作用的因素主要包括生長基質(zhì)的類型、生長基質(zhì)的投加劑量、污染物代謝中間產(chǎn)物的投加、污染物結(jié)構(gòu)類似物的投加、營養(yǎng)物質(zhì)的投加以及環(huán)境因素等[4]，分析這些影響因素可以在一定程度上提高共代謝脫色降解染料、助劑、漿料等典型難降解污染物的效率。

此外，微生物共代謝技術還廣泛應用于土壤修復[5]、地下水修復[6]等環(huán)境污染領域。表1匯總了目前一些實驗研究中常見的具有共代謝功能的微生物及其降解功能、共代謝基質(zhì)等。

表1具有共代謝功能的微生物

由表1可以看出，多種微生物具有共代謝功能，能利用多種多樣的基質(zhì)進行共代謝。如蠟狀芽孢桿菌能夠以葡萄糖作為共代謝基質(zhì)降解多環(huán)芳烴（熒蒽、蒽、菲、苯并[a]芘）；惡臭假單胞菌能以甲苯為共代謝基質(zhì)好氧共代謝三氯乙烯（TCE）。

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