先进实用的污水生物处理新技术研究

先进实用的污水生物处理新技术研究

卢丽平

大庆市龙凤区环境保护局黑龙江大庆163711

摘要：当前生活污水对环境造成的污染已经不容忽视，如何高效地处理生活污水、保证饮用水安全已经成为全社会关注的焦点。生物法作为一种高效率、低成本、可循环利用的污水处理方法引起了人们的关注。本文总结了生物处理污水的方法，为解决相关环境问题提供有益参考。

关键词：生活污水；生物法；概述

前言

随着世界经济发展，人类生活水平不断提高，随之而生的环境问题也逐渐凸显。尤其是生活污水直接对人类身体健康及赖以生存的环境构成了极大的威胁。如何有效处理生活污水成为摆在人类面前的一大难题。生物法作为污水处理的重要技术分支，具有效率高、成本低、可循环利用等优点，目前己在国际上被广泛应用。

1BAC及其生物再生

1.1原理

BAC本质是以活性炭作为载体，利用其对有机物和溶解氧的强吸附特性，通过自然富集或人工固定的方法，使活性炭表面形成生物膜。它可同时发挥活性炭的吸附作用和微生物的降解作用，二者既相互独立、又相互促进，协同起来达到对废水中有机物去除的目的，效果要大于二者单独作用效果之和。马放等认为，这种协同净化作用类似于菌藻互生系统。活性炭对微生物的促进作用包括：1）活性炭通过吸附作用富集了大量有机物质和溶解氧，为微生物提供了丰富的食物来源和适宜的生长条件；2）粗糙的表面为微生物提供了良好的附着位点，表面凹处可有效阻挡水流剪切力的作用，有利于生物膜的形成；3）活性炭的吸附作用可减轻重金属等有毒物质对微生物的抑制作用。而与此同时，微生物通过利用活性炭所吸附的有机物质对其进行生物再生，使其持续获得吸附容量，延长了活性炭的使用寿命。废水中的有机物质，按是否可被吸附与是否可被生物降解分成4类：1）可吸附可生物降解有机物（A&BDOC）；2）可吸附不可生物降解有机物（ADOC）；3）不可吸附可生物降解有机物（BDOC）；4）不可吸附不可生物降解有机物（NRDOC）。其中前3种有机物可通过活性炭自身的吸附作用与微生物降解作用进行去除，而NRDOC无法通过BAC工艺去除。此外，A&BDOC被吸附并进行生物降解后，之前的吸附位点有可能被ADOC所占据，这可能会降低后期BAC的去除效率。因此，确定所处理废水中4种有机物的比例是决定是否选用BAC工艺的先决条件。

1.2生物再生机理

目前关于活性炭的生物再生机理学界尚无定论，比较公认的假说有ANDREWS等提出的含量梯度假说与RODMAN等提出的胞外酶再生假说。1）含量梯度假说。含量梯度假说认为，微生物通过对有活性炭表面以及液相中有机物的降解，使活性炭由内而外产生含量梯度，内部所吸附的有机物因此发生解吸，进入液相，被微生物降解消耗。在微生物的降解作用下，活性炭所吸附的有机物源源不断地进入液相继而被降解，从而使得活性炭得到再生。但这一假说是建立在有机物可解吸的前提下，对于那些不能解吸的物质，不能进行生物再生。2）胞外酶再生假说。胞外酶再生假说认为，细菌虽然尺寸过大，不能进入微孔，只能在活性炭表面和大孔中生长繁殖，但可以分泌胞外酶进入微孔，胞外酶与微孔中的吸附物质反应后生成吸附力较弱的反应产物，扩散到活性炭外部被微生物所降解。但ZHANG等认为胞外酶的分子直径一般在3～4nm，难以进入孔径小于2nm的活性炭微孔，所以生物降解与吸附仅仅是简单组合。不过也有研究者指出，胞外酶虽然不能进入活性炭微孔，但并不妨碍其进入其中孔（孔径2～50nm）和大孔（孔径大于50nm）并发挥作用。AKTAS等研究发现，吸附了苯酚的活性炭，生物再生速率要远高于解吸速率，也侧面证实了胞外酶作用发生的可能性。

1.3BAC的形成方法

BAC的形成方法主要分为自然挂膜与人工固定菌种挂膜2种。自然挂膜通过控制废水连续通过炭层，使活性炭上逐渐形成生物膜，但挂膜周期较长，在实验室条件下一般在1～2个月。人工固定使用预先富集、驯化的菌液，通过使其循环通过炭层以及将活性炭混合菌液、废水闷曝的方法，使微生物迅速固定于活性炭上，而后逐渐提高进水负荷使微生物均衡快速生长，最终形成稳定的生物膜。人工固定法相较于自然挂膜法周期大大缩短，一般在15d以内即可完成挂膜，且具有较高的微生物量和较好的处理效果，是当前BAC最常使用的挂膜方法。在实际应用中，一般以COD、氨氮的稳定去除结合扫描电镜、镜检结果作为是否挂膜成功的判定条件。

2生物技术在污水处理中的具体应用

2.1生物修复技术

在污水处理的工作中，生物修复技术更多是是被运用在被石油污染的土壤内。和西方国家相比，国内的石油资源人均占有量普遍偏低，但是总量相对可观，石油本身是使用量极大，在开采、提炼、运输、使用过程中极易发生污染事故的资源。运用生物修复技术，能够起到高效的降解土壤中石油的作用。不仅如此，使用这种生物技术，还能发挥良好的清除地下水等等功能。借助微生物，把有机污染物降解或者转变为水、二氧化碳等物质，从而起到良好的污水处理作用。而这种技术本身含有耗时短、效率较高等优点。

2.2微生物吸附技术

微生物吸附技术指的是把微生物细胞和相关的分泌物、悬浮物等等进行有效的聚合，从而构成一种活性污泥絮凝体物质，这种物质的表层带有粘性的多糖物质，可以起到吸附物质的作用。而这种微生物吸附技术不只是经济成本低、处理效果好，而且因为其材料获取方便、操作简便而得到市场的广泛认可。

2.3微生物絮凝技术

微生物絮凝剂指的是带有絮凝功能而且可以被大自然迅速降解的有机物，它可以把微生物细胞当做絮凝剂，这种技术的安全度极高、而且不会对环境造成伤害或者污染，因此可以普遍适用不同水质情况下的污水处理工程，并且其经济成本相对较低。在对城市废水的处理最广，借助这种技术可以起到良好的去掉臭味和悬浮杂质的作用。这种技术在畜产废水的治理方面应用最高。因为在这一类的废水中含有比较高的BOD成分，因此会对水质处理工作造成极高的挑战，利用微生物絮凝剂可以去掉水质中的TN和TOC成分，出水的质量会得到提高。此外，在废水脱色的处理方面，因为利用这种技术，和传统的方法相比，它对污染物絮凝沉淀作用会更好，因此此项处理技术在污水处理工程中应用较为广泛。

2.4固定化微生物技术

固定化微生物技术，指的是把废水中所含的游离微生物细胞进行一定程度的聚合及固定处理，使其作为污水治理中较为高效的处理手段，因为微生物细胞活性会相对更高，所以可以进行反复利用，以此达到经济环保的效果。采用固定化微生物技术，能够高效地降低治理装置的容积、对污泥的产量进行合理的控制，并且强有力地对杂质中的有机物成分进行高效地的降解，从而达到良好的处理作用。固定化微生物技术对洗涤剂废水和制药废水的处理有良好的效果，目前有工作人员把固定化微生物技术和厌氧好氧技术联合运用。例如在治理制药工序中产生的废水，发现固定化微生物处理技术对污水中四环素等有机污染物浓度有高达95%的削减效果，由此可见，这种技术的运用优势是非常明显的。

2.5膜生物反应器的应用

膜生物反应器本身是随着科学技术进步而出现的一种新的技术工艺，所以，成技术的成熟角度看，它还有很大的进步空间，而且因为它的工艺特点，而进行生物的反应器在处理时，往往可以不设置二沉池等后续处理工艺段，所以占地小，土建成本低，和之前的生物技术比较而言，采用这种技术可以达到出水质量高的效果，目前在污水处理中此项技术应用较广。

2.6生物强化处理技术的应用

一般来说，主要强化方法有：一是，高浓度活性污泥法，以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理。二是在普通活性污泥中加入无机盐，多用铁盐，形成生物铁絮凝体活性污泥，具有高浓度活性污泥法的特点。三是，生物—活性炭法，综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者产生协同增效作用。

结束语

BAC作为一种优水质、低能耗、无污染的绿色技术被广泛应用于水处理领域，取得了令人满意的处理效果。

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