我国水源污染现状
我国水资源短缺，全国目前有400 多个城市缺水，其中100 多个严重缺水。由于人口众多，人均水资源的占有量仅为世界人均占有量的25% ，属世界贫水国之一。由于水源分布不平衡，更存在南多北少，东多西少，夏天多冬天少的时空差异。然而就在不利的条件下，工业废水和农业污水不加处理的任意排放，造成水源污染愈加严重，根据环境保护部发布的2010 年全国环境质量数据显示，中国的地表水严重污染，七大水系(长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河) 受到轻度、中度、重度污染，湖泊富营养化问题突出。近几年来，重大水污染事件频繁出现，发生率高达50%。缺水问题日益严重。
1. 1 传统污水处理技术
水的污染通常指人为原因造成的水质恶化，降低水的使用价值，主要污染物是固体废弃物和化学物质(需氧有机物、难降解有机物、重金属、植物营养物质、酸、碱和石油类物质) 。
(1) 物理法即不溶态污染物的分离技术(重力沉降、混凝澄清、浮力浮上、离心力分离、磁力分离等) 。
(2) 化学法即污染物的化学转化技术(酸碱中和法、化学沉淀法、氧化还原法、化学物理消毒法) 。
(3) 溶解态污染物物理化学分离技术(吸附法、离子交换法、膜分离法、蒸发、冷冻法) 。
1. 2 常用方法存在的弊端
物理方法占地面积大，基建费、运行费高，能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀现象; 设备不能满足高效低耗的要求，单独使用效果不明显。化学方法运行成本高，消耗大量的化学试剂，易产生二次污染。多数情况下两者须结合使用。
02
微生物技术
如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展，且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提呢? 微生物技术满足了以上的要求。
2. 1 微生物介绍
微生物是一类形体微小的单细胞或个体结构比较简单的多细胞，甚至没有细胞结构的低等生物，是眼看不见，手摸不着，有生命的微小生物，只有借助于光学显微镜和电子显微镜才能看到。微生物包括细菌、病毒、真菌等。
2. 2 微生物技术及应用
微生物技术主要是利用微生物的代谢反应过程和生物合成产物(包括酶) 对污染环境进行监测、评价、整治以及修复的单一或综合性的现代化人工技术系统。它不仅包含了生物技术所有的特点，还融合了环境污染防治以及其他工程技术，目前已逐步发展成为一种经济效益和环境效益俱佳的、能解决日益严重的(尤其是水污染) 环境问题的有效手段之一。
按照微生物降解的过程和产物种类的不同，微生物处理主要分为好氧处理、厌氧处理和兼氧处理。
(1) 好氧微生物处理，在氧气充足的条件下，微生物通过有氧呼吸作用将有机物分解。好氧微生物处理工艺主要有: ①氧化塘，以自然界的池塘、湖泊作为参照物，仿照非流动水具有自身净化功能的原理，人为构建一个静态污水池塘，污水中有机物主要由塘中细菌降解，细菌所需氧气由藻类和其他光合微生物的光合作用以及水面上方的空气提供。方法简单易行，但只适合于轻度污染且量少的污水处理。②活性污泥法，具有处理能力高，出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢反应，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，这样，废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，流出沉淀池的就是净化水。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外，还要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能从混合液中分离出来，得到澄清的出水。③生物膜法，即利用在固体载体表面附着生长的微生物所形成的生物膜去除废水中溶解性有机污染物的一类方法。生物膜法又可分为滴滤池法(或叫生物滤池) 、生物转盘法、接触氧化法和流化床生物膜法等。
(2) 厌氧微生物处理，在厌氧条件下，厌氧菌通过无氧呼吸或发酵作用分解有机物，有机物最终被转化为甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氢和氨。厌氧微生物处理工艺主要有如下几种: ①厌氧消化池，主要用于处理污泥和粪肥，不宜用于生活和工业废水的处理。②厌氧接触法，在厌氧消化池的基础上，提高处理效率。在厌氧滤器内有固定填料，其上附着生长的生物膜使处理效率得到进一步提高。目前在处理含有易降解可溶性化合物的工业废水方面得到了大规模的应用。
(3) 微生物兼氧处理当好氧和厌氧在同一处理工艺中共存时即为兼氧处理，有时好氧和厌氧的共存反而会使处理效果更好，其中好氧菌起主体作用，但没有厌氧菌及少量的兼氧性菌种也不可能达到预期的处理效果。
2. 3 与传统技术对比存在的优势
与目前采用的物理法和化学法相比，在污水处理方面，微生物技术具有一系列的特点和优势: ①具有很强的吸附力和良好的沉降性，很强的降解能力，不需要高温、高压、温和的条件，污染物经过酶催化即可高效并相对彻底完成，处理水量大，处理费用低廉，仅为物理、化学法的30% ～ 50%。②微生物物种丰富、资源广泛、具有多种代谢类型，几乎可降解或转化环境中存在的各种天然物质，易培养、繁殖快、对环境有较强的适应能力和易实现变异等特性，一旦新的化合物出现，它们也能逐步通过自发或诱导产生新的酶系，具备新的代谢功能，从而降解或转化那些新的化合物。适当地对其加以培养繁殖，特别是在一定条件下加以驯化，就能使之很好地适应各种有毒的工业废水、生活污水等环境。通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化，可以使大多数的有机物实现生物降解处理，应用面宽。③微生物处理不仅能去除有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味、提高透明度、降低色度等，处理效果良好。只要找到合适的微生物，给予合适的条件，所有的污染物质都可得到降解或转化。④对环境影响小，不产生二次污染，遗留问题少。⑤直接暴露在污染物下的机会减少。⑥就地处理，操作简便，可以避免铺设不雅观的机械设备，减少占地面积，基建费、运行费，能耗，管理等，且能满足高效低耗的要求。
人们利用这些微小的生物群体，加之人为作用就可以解决其他物理化学方法无法解决的难题。为今后的污水处理提供了一项高效、节能、环保的绿色途径。
