由于制订并实施了严格的废物排放环境准则，导致革新废物处理技术的需求不断增加。由于人口的快速增长，废水处理是一个越来越重要的过程。因此，废水处理系统旨在维持满足不同净化要求的微生物的高活性和高密度。制药业产生的废物如果处理不当，将对环境和公众健康产生有害影响。是一种可用于去除和减少污染水和污染土壤中重金属的创新和乐观的技术。由于成本效益和环境兼容性，利用微生物进行生物修复具有良好的发展潜力。多种微生物，包括藻类、真菌、酵母菌和细菌，可以作为具有生物活性的甲基化剂发挥作用，能对有毒物种改性。微生物在重金属生物修复中发挥着重要作用。纳米技术可以通过生产环境友好的纳米材料来减轻这些污染物，从而将工业成本降至最低。

　　水对于地球上生命的生存至关重要，消除水污染也同样重要。由于工业生产中的用水需求，工业化使水的使用量急剧增加。制造业的增长导致了大量工业废物的产生。为了环境和工业的长期繁荣，对这些工业污染物进行经济且严格的修复是至关重要的。为了降低废水的毒性和可持续利用，采用了不同的策略。世界范围内不断扩大的人口导致我们的环境受到来自各种来源的大量危险污染物的破坏，而人类活动和需求正在迅速增加。作为一种合理可行的技术，生物修复可以成为解决污染的不利影响、缓解被污染土壤的污染情况以及消除难降解物质或有毒化合物的极好资源。生物处理用于还原或氧化真菌、细菌、藻类或植物代谢中的无机和有机化合物。适当的条件，包括营养物质、pH值、氧气的可用性，会加速这些自然过程。它们通常应用于具有充分搅拌和通风设备的生物反应器中，但偶尔也会用到湿地。生物降解的方法被认为是经济的。制药行业的废水是独特的，必须要经过处理以维持安全且高质的制药标准。在处理之前，重要的是对废水根据其成分及性质进行分类，因为它们产生的废水含有致畸、诱变、致癌和其他严重不良影响的化合物。与无机化合物相比，它主要由更危险的有机化合物组成。未经处理的污染物通过废水处理厂可转化为中性污染物。利用纳米技术消除污染物中的重金属就是这样一种方法。通过与现有的重金属废水处理技术相结合形成了一个新兴行业。2.废水处理需求近年来，含重金属废水被大规模地丢弃在环境中。铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)和铅(Pb)等最危险的污染物存在于淡水水库中。重金属具有致癌和致畸性，会通过食物链渠道在中积累，从而带来严重的健康风险。因此，需要对被污染的污水进行生物修复。同时，由于城市化和工业化的迅速发展，大量废水被排放，这些废水逐渐被用作农业部门宝贵的灌溉资源。它产生了大量的经济活动，特别是对贫困农民而言，鼓励了大量的生计，并极大地改变了自然水体中的水的性质。此外，由于快速城市化和工业化以及处理环境卫生问题，水的污染日益严重，在不发达国家和发展中国家，饮用受污染水的风险都在增加。因此，水需求预计将大幅增加，但随着不可再生水资源枯竭、水系统污染物、地下水资源减少、气候变化和水体污染物导致的更多干旱、蒸发、降水减少，许多地区的可用水资源将减少并发生变更。3.生物法处理工业废水已进行科学研究并在文献中描述的各种工业纺织废水处理方法可分类为图1所示。

　　细菌等微生物非常适合生物过程，而且与其他微生物相比，它们更容易培养并能有更高的增殖速率，这就是为什么它们在处理有机污染物方面具有很高的潜力。厌氧环境中的细菌对偶氮染料的脱色能力已被广泛研究。然而，当氧化还原介质参与时，因其作用而使得偶氮还原酶破坏偶氮键。尽管如此，一些细菌物种仍能在好氧环境中对废水进行脱色。与纯培养相比，使用微生物联合体有许多优点。在不同的地方，许多菌株可以处理染料化合物。此外，由一种菌株代谢活动产生的分解产物可以用作培养物中存在的其他菌株的底物。 废水中污染物的脱色是不同菌种处理纺织工业废水(ITW)的研究重点。一项研究的主题是通过好氧和嗜热细菌来清除羊毛废水中的有机物。许多研究根据不同菌株的酶活性对其进行了评估。Guan及其同事们提出：与真菌漆酶相比，细菌漆酶在高温下的稳定性更高。ITW的脱色是通过使用来自枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)WB600菌株的CotA-漆酶实现的。除了细菌培养外，一些研究人员还使用真菌和细菌混合培养，从而提高了颜色和化学需氧量(COD)的去除。生物降解和生物吸附是真菌去除染料的两种方法。不同的木质素降解真菌产生高氧化和胞外酶，包括木质素过氧化物酶、漆酶或锰过氧化物酶，它们有助于溶解不溶性底物。漆酶是一种属于氧化酶组的酶，是一种多铜氧化酶，可使芳香化合物的负离子氧化，并将其转化为自由基，同时将O2还原为H2O。这种酶对底物的特异性较低，能够降解多种外源物质。与单细胞生物相比，真菌菌丝与其周围环境有更多的生理和生物相互作用。大多数关于真菌修复ITW的研究都集中在颜色的去除上。脱色原理的效果通常差别很大。由于真菌在形状、结构和形成上的特殊性，固定化对真菌生长是有利的。由于真菌的脱色能力与上述酶密切相关，因此经常在生物降解的同时测试酶的活性。还通过实验测试了不含漆酶和固定化漆酶处理ITW的替代品。在有氧条件下，一些细菌培养可能会减少纺织品中的有色废水。因而，尚无大规模使用的文献报道。当处理纯培养时，必须在无菌环境下的实验室进行。微藻可通过两种方式用于ITW处理：“生物能源原料供应”和“低成本废水处理”。生物吸附和生物转化可用于消除染料以及使用活的或死的生物质的营养物质。尽管微藻主要利用光作为能量来源的途径，但它们也可以利用碳氢化合物在自养和异养模式的环境中发育。关于微藻处理ITW的各种研究，第一次发表于2010年。由于纺织废水的成分不适合理想的藻类生长，因此也需要在培养基中进行各种系列稀释以供使用。在一些研究中，微藻被认为是一种用于处理的重要培养物。为了降解ITW并产生能量，Logrono及其同事开发了一种SCMFC(“单室微生物燃料电池”)，该电池暴露在空气中，带有微藻生物阴极。尽管它在阳光和温度较高的地区效果最好，但藻类的ITW处理仍是一个多层面的课题，有更多的研究空间。5.活性污泥细菌和原生动物构成活性污泥，这是一个复杂的生物群落。这些细菌能够产生絮凝体，然后从处理过的废水中沉淀出来。活性污泥中的微生物可以在好氧、缺氧和厌氧状态之间切换。不同的染料如碱性染料、直接染料、还原染料和分散染料可通过吸附或离心到活性污泥上来去除。如前所述，细菌对偶氮染料的生物降解涉及两个阶段，首先是厌氧过程，然后是好氧过程。在活性污泥中发现的多种异养细菌可以分解成可生物降解的有机化合物。厌氧反应通常负责消除颜色，而好氧过程可有效去除有机化合物，但通常脱色较少。大多数研究集中于消除有机成分和颜色，很少关注氮化合物的变化。由于在厌氧条件下偶氮键的分解很容易导致分子的降解，这在纺织废水中可能是短缺的。实验是在包含几种共底物的情况下进行的。西米废水、蛋白胨、糊精和木薯粉是碳的来源，但最优选的是葡萄糖。在加入吸附剂的情况下进行了一项实验以研究好氧活性污泥的进展。传统活性污泥(CAS)被吸附剂转化为生物膜，增强了污染物的吸附(尤其是颜色)，并为生物质的生长提供了支持。颗粒活性炭产生了可靠的结果，通常用于好氧和SBR(“序批式间歇反应器”)中。在膜生物反应器中，结合涉及超滤和微滤的膜工艺是提高工艺效率的另一种方法。在反应器中加入膜可以固定活性污泥，从而增加生物多样性和生物质含量。此外，MBR出水不含悬浮颗粒，也不含可自由游动的微生物。对采用好氧和厌氧顺序工艺的系统进行了研究，以实现纺织行业最常用的偶氮染料的生物完全降解。CSTR(好氧连续搅拌釜反应器)与UASB(“上流式厌氧污泥床”)反应器相结合是一种常用方法。与连续流系统相比，由于反应器体积对于废水处理来说太小，因此该反应过程的特点是提高了生物质降解的效率。Manai等人评估了在CSTR反应器中添加真菌酶对其性能的影响。与对照反应器相比，添加真菌酶的反应器对COD(化学需氧量)和颜色的去除效果更好(分别为14%和20%)。此外，与对照反应器相比，该反应器在冲击负荷后的效果明显更好。图2展示了用于处理ITW的活性污泥。

　　胞外聚合物、无机、有机成分和细胞粘附在固体表面形成生物膜。生物膜生长在可以固定或非固定的天然或人造支持物上。固定意味着它们是静止的，包括固定床生物反应器；非固定意味着它们是运动的，例如“流化床或移动床生物反应器”。生物膜可以根据支持介质和操作环境生成不同厚度的层。在密集的生物膜中可以看到一些基质、产物和氧梯度，这导致多个区域出现反硝化和硝化以及染料脱色等过程。生物膜是复杂微生物群体的理想选择。此外，微生物在支持它们的培养基上定殖会导致该过程中活性生物量的浓度更高。固定化细胞也不太容易受到环境变化的影响，如有毒成分、pH值和温度。因此，与活性污泥相比，生物膜降解效率更高，处理时间更短。在生物膜反应器中，在运动过程中使用的支撑装置已经产生了很大的不同。与其他介质相比，该解决方案具有以下几个显著优点：不回收污泥、损耗低、强度和稳定性好、不分离生物质、池内生物质生长体积大、传质可靠、不允许介质堵塞和窜流。与活性污泥系统一样，厌氧反应器在脱色方面表现更出色，并作为优先方法。补充醋酸或葡萄糖再次使用。固定床反应器曝气允许氮和氨氧化以及完全脱氮，表层致密的生物膜在缺氧条件下也可以反硝化。具有移动生物膜的好氧反应器包括SBBR(“序批式生物膜生物反应器”)、AFIBR(“好氧流化床生物反应器”)、MBBR(“移动床生物膜反应器”)。Lotito等人在2014年提出了一项创新技术，即SBBGR(“序批式生物过滤颗粒反应器”)，该技术建立在浸没式生物过滤器上，并以序批处理模式运行。它集中了颗粒状SBR的所有优点，具有高过滤能力，确保悬浮固体不会过多存在。SBBGR中的生物质不像SBR那样悬浮，而是包含在该特定系统的一个区域中。 纺织染料主要通过沉淀或粘附、沉降以及随后在各个区域的酶增强分解从植物中去除。暴露于外源物的植物可以激活以芳香化学物质为底物的酶，从而将其完全分解成无害的代谢物。植物还可以作为厌氧和好氧微生物的家园，在有辅助通风的大型系统存在的情况下提供必需品。植物修复利用太阳能具有长期的应用前景，而且成本不高，因此使用方便。人工湿地是目前最常见的植物修复系统。一些研究人员将人工湿地用作处理。然而，大多数研究是在未稀释的ITW上进行的。植物修复效果较好，COD去除率分别为40%和91%。然而，这种系统的根本缺点是延长了至少72小时的HTR(水力停留时间)，加上湿地的高度较低，导致需要大面积的废水处理区。通过添加微生物，如苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)和Microbacterium arborescens，单一短小芽孢杆菌和Nostoc spp.(藻类)可以加快这一过程。7.微生物生物修复的作用机理微生物广泛存在于自然环境中，并在重金属污染的环境中大量繁殖。因此，有毒重金属被这些微生物转化为无毒形式。微生物将有机污染物矿化为最终产物，如H2O、CO2和代谢物，这些物质是生物修复过程中细胞发育的主要基质。微生物通过两种方式维持防御机制：(i)针对目标污染物产生降解酶；(ii)抵抗相关重金属。微生物通过几种策略来恢复环境：粘附、固定、氧化、加工和重金属挥发。通过查明微生物在受污染场所调节行为和生长的机制，它们对环境变化的响应和代谢使生物修复过程能够在特定区域更有效。

　　重金属在微生物的帮助下从土壤中被还原，微生物的生长和发育需要化学物质。微生物不仅可以溶解金属，还可以用于氧化和还原过渡金属。各种有机溶剂会造成污染，从而破坏细胞膜。然而，细胞可能会发展出保护机制，如溶剂外排或疏水泵的发展，从而保护细胞外膜免受损伤。已发现许多细菌具有金属外排机制，无论是质粒编码的还是能量依赖的金属外排机制。对于几种细菌对铬(Cr)、镉(Cd)和砷(As)的抗。