生物菌群處理污水的實踐與應用

摘 要:本文分析了生物菌群處理污水的特點，對生物菌群處理污水的最近技術性進展作了簡單的說明，并列舉了活性污泥法、生物膜法、厭氧處理法、氧化塘法等生物菌群處理污水的典型例子。

關鍵詞:生物菌群污水處理生物降解

中圖分類號:X52文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(c)-0126-01

在現有的眾多廢水處理技術中，生物菌群處理污水已成為全球各國，尤其是發達國家處理和控制水污染的重要要手段。總體而言，生物菌群處理污水技術以其高效、低成本以及反應條件溫和等優點受到各國環保專家的推崇。

1 生物菌群處理污水的特點

生物菌群處理污水是一種較先進的除物理化學法以外的污水處理方法，它的基本原理是利用微生物的生命活動過程，對污水中呈膠體狀態或者溶解態的有機物質進行改良和轉化作用，使得污水能夠得以凈化。它的主要特征是應用生物菌群，將污水中的污染物質有效轉化為形式較為簡單的無機物。具體來說，它擁有以下幾個特點。

(1)因為污染物質的生化轉化過程中，可以在溫和的條件下經過酶催化即可高效并相對徹底地完成，高溫、高壓以及昂貴的催化劑并不是必要條件。所以，其成本費用相對較低。

(2)由于生物菌群的來源較廣，且大多具有易大量培育、繁殖和容易適應環境等特點，專業人員適當地對其加以培育和繁殖，尤其是在一些特定的臨界條件下進行馴化，就能使菌群較好地適應各種污水的環境，這使得整體培育的難度較容易實現。

(3)由于大多數的有機物質可以通過有針對性地對菌種篩選、培養和馴化可以使實現生物降解處理，所以對污水水質的適用面而言是越來越寬的。

(4)生物菌群處理污水法整個過程均不需要添加額外的化學藥劑，這從根本上避免了降解過程對水質造成再次污染。

綜上所述，我們不難得到用生物菌群來處理污水是污水處理的合理路徑選擇。

2 生物菌群處理污水的過程

在生物菌群處理污水的過程中，根據環境來區分可分為好氧處理以及厭氧處理二個過程。

(1)好氧處理即指在有氧條件下，需要處理的有機物在好氧微生物的作用下進行氧化分解，這時候會出現微生物量增加、有機物濃度下降的現象。在整個過程當中，溶解氧氣的消耗、微生物的增殖以及有機物的降解這三個過程是同時同步進行的。

(2)厭氧處理:在厭氧條件下，在無氧的條件下，通過厭氧菌的作用，使廢水中的大分子有機物發生降解，產生沼氣和小部分的微小物質污泥。例如:造紙廢水在經過絮凝、初沉、均衡、調制后，在上流式厭氧反應器發生轉化反應，可獲得85%的能量以甲烷的形式存在，再以熱或電的形式回收[1]。

具體來說，厭氧處理可分為以下四個步驟:第一是水解階段。起先，復雜的有機物在發酵性細菌產生的胞外酶作用下緩慢地分解成為具有溶解性的有機分子;第二是酸化階段。在此過程當中，具有溶解性的小分子有機物進入酸化菌的細胞內分解為VFA。需要注意的是，這一過程需要胞內酶的催化;第三是產生乙酸的階段。在第二個步驟后形成的丙酸、丁酸、乙醇等產物會在這個階段轉化為乙酸、H2、CO2等物質。最后一個部分是甲烷的產生階段。

一般來說，較高濃度有機廢水較好的處理方法是采用厭氧-好氧兩種模式相結合的處理工藝。

3 微生物處理污水的方法

目前，污水的微生物處理主要有活性污泥法，生物膜法，厭氧處理法和氧化塘法。

3.1 活性污泥法

它是我國污水處理廠中較常用的生物法，而創造活性污泥法處理廢水的試驗始于19世紀末，1914年活性污泥法在英國首先得到應用。活性污泥是目前廢水處理中應用最為廣泛的生物處理工藝。污泥成分主要是由球菌、桿菌和絲狀菌等組成的顆粒狀結構，廢水中主要污染物質的生物降解，也是在污泥顆粒中進行的。在活性污泥顆粒中，多種微生物共同存在，它們之間通過相互協同作用，有利于加快污染物質的降解，尤其是對于污染物成分比較復雜的廢水[2]。但是，此類方法的最大缺陷在于污泥的排放。現在，南開大學微生物與微生物催化研究室正承擔著“活性污泥完全資源化利用的微生物集成技術”研究，它們針對污水處理廠定期排放的剩余活性污泥，實現了完全資源化利用。解決了目前填埋、焚燒、制備建材等處理方法造成的二次污染、減少土地使用面積、建材中重金屬超標等環保問題。

3.2 生物膜法

生物膜法是土壤自凈過程的人工化和強化，主要用于去除廢水中呈溶解的和膠體狀有機污染物。它具有不存在污泥膨脹問題;對廢水水質、水量的變化有較好的適應性;剩余污泥量少等優點。

在生物膜法廢水處理過程中，有以下幾個步驟:廢水首先通過布水裝置均勻灑到生物濾池表面，之后一部分廢水呈薄膜流動狀流過濾料，并由上層濾料往下層濾料進行逐層地滴流，最終由排水系統排出池外，而另一部分廢水則而呈薄膜狀被吸附于濾料周圍，成為附著水層。通常，生物膜法也被稱為生物過濾法。這種方法的優勢在于上文所言的比活性污泥法產生的剩余污泥相對較少。

3.3 厭氧處理法

厭氧處理法，也稱厭氧消化、厭氧發酵或厭氧穩定技術。通常是在無氧的條件下，由專性厭氧菌和兼性厭氧菌去降解有機污染物的方法。一般用于不溶性有機物質，如高濃度的工業廢水、纖維素含量高的污水等。

3.4 氧化塘法

又稱生物塘法或穩定塘法，一般是指利用自然或人工的水塘中的微生物和藻類的共生作用去除廢水中有機污染物的一種需氧生物處理方法。在氧化塘中，廢水中的有機物主要是通過有機菌藻共生作用去除的。氧化塘中同時可以進行好氧和厭氧性分解作用和光合作用，三種作用互相影響。

綜上所述，因為污水中的污染物質是種類繁多的，因此一般對于污水的處理需要聯合使用兩種以上的方法。

4 生物菌群處理污水的發展方向及展望

近十年來，科學技術的迅猛發展也促進了生物菌群處理污水技術的進步，特別是信息化浪潮的到來，一方面促使處理工藝控制自動化;另一方面也在相關研究上開展數學仿生模擬研究，把工藝動力學中許多環節通過數學模型做連接進行仿生計算，再由計算機進行工藝條件最優化的選擇，對現有技術進行優化。

國內方面，方治華等分析了上流式厭氧污泥床反應器(UASB)的結構設計影響因素，建立起UASB反應器結構折模糊優化模型，并借助于計算機進行了結構優化設計。國外方面，Zbigniew等利用新的顯微技術現場測定生物膜內受擴散控制反應的參數比如溶解氧濃度[3]。

5 結語

近年來，隨著公民環保意識的增強，人們對環境保護，尤其是對水資源的環境保護關注度日益提高。用生物菌群處理污水作為水處理工程領域的重要組成部分，也在以驚人的速度發展，也已經在國內外得到了廣泛地使用。雖然還存在一些缺陷和不足，比如污泥的處理不夠徹底，工程占地面積大、不經濟等。但可以肯定的是，用生物菌群處理污水在未來的日子里取得更大的進步和發展。

參考文獻

[1]陳學萍.造紙工業廢水厭氧處理技術應用[J].現代商貿工業，2007（4）.

[2]許敬亮，高勇生.生物技術在廢水處理中的應用[J].工業安全與環保，2003，29(3).

[3]于剛.淺談廢水好氧生物處理過程中微生物菌群的變化[J].科技創新導報，2011，6:108.

[4]郭淑琴.淺談曝氣生物濾池在中水回用中的應用[J].科技創新導報，2009，7:110.