淺析生物技術在污水處理中的應用

摘要：隨著國家節能環保戰略的深入，生物技術在各領域特別是污水處理方面產生了巨大的社會效益和經濟效益，與傳統的物理、化學處理手段相比，運用生物技術處理廢水，具備低成本和高效率的雙重優點，本文主要從原理、操作方法和技術特點等幾方面對生物膜法技術和生物強化技術在污水處理中的應用進行簡單分析。

關鍵詞：生物技術 污水處理 應用 生物膜法 生物強化

0 引言

隨著工業的高速發展，水環境污染問題越來越嚴重地威脅著人類的生存環境，制約著社會和經濟的進一步發展。因此，水污染控制成為全世界共同關注的問題。目前水處理技術中，生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段，尤其是現代生物技術將成為水污染控制領域重點開發和應用的技術手段。隨著國家節能環保戰略的深入，生物技術在各領域特別是污水處理方面產生了巨大的社會效益和經濟效益，與傳統的物理、化學處理手段相比，運用生物技術處理廢水，具備低成本和高效率的雙重優點，本文主要從原理、操作方法和技術特點等幾方面對生物膜法技術和生物強化技術在污水處理中的應用進行簡單分析。

1 生物膜法技術的主要特點

生物膜法是令微生物附著在惰性濾料上，形成膜狀的生物污泥，從而對污水起到凈化效果的生物處理方法。生物膜法技術在20世紀六十年代開始出現，起初主要應用于工業廢水處理包括高負荷生物濾池、塔式生物濾池等方面，后來擴展到接觸氧化法，并廣泛運用在紡織、印染、化纖等化工行業的廢水處理。其中，接觸氧化法因填料做不到經久耐用、成本低廉，且對大型池的均勻布水布氣存在技術困難等，在城市污水處理工程中無法得到廣泛應用。研究結果顯示，高負荷生物濾池/固體接觸法和生物曝氣濾池法等生物膜法技術的突破和投入使用，表明生物膜法在市政污水處理上的良好前景。

首先來看這兩項技術的原理。高負荷生物濾池/固體接觸，英文簡稱TF/SC，屬于美國的城市污水處理標準技術，國內由國家市政工程西北設計研究院與蘭州鐵道學院聯合開發，通過在試驗室、中間試驗和工程生產試驗等各個環節實施全流程試驗，獲得完整的設計參數后，并建設兩座污水量為10×104m3/d的規模處理廠投入實用。生物濾池則屬于用卵石或塑料填料的深式、塔式濾池，國內研究結果表明，卵石填料的負荷是TF/SC工藝是否高效的關鍵指標，它的原理是攔截回流污泥，使之與生物濾池混合曝氣，然后進行生物絮凝、生物吸附兩種生物反應，把廢水中的細小顆粒和凝聚能力較差的生物膜集合凝固，與此同時，還能吸附、降解掉其中的有機污染物，這種工藝處理污水時，在固體接觸池中的停留時間不長，美國為30分鐘左右，國內設計時長多為45分鐘。

其次，由于生物濾池、固體接觸池和絮凝沉淀池都處于高負荷狀態，停留時間短，所以工程造價低，能耗少。數據顯示，運用TF/SC工藝處理污水的工程總投資比傳統的活性污泥法降低約20%，而且污泥量減少20%多，大量節省了污泥處理費用。

其三，除成本降低外，生物膜法還具備耐沖擊、運行穩定、操作簡單等特點。

由于我國城市污水處理廠數量少，污水處理率低，需要大量建設，而目前城建資金來源不足，必須采用新技術降低工程造價，所以，生物膜法在國內城市污水處理的應用前景十分廣闊。

2 生物強化技術的主要特點

生物強化技術是一種利用生物治理廢水的高效技術，在廢水治理中具有廣闊的應用前景。與傳統的活性污泥法相比，生物強化技術更體現出易于操作、針對性強等優點，這種廢水處理技術主要研究并投放特殊菌種進入污水，通過其新陳代謝，將分解并吸收廢水中的一些物質，凈化污水，具有明顯的低成本、高效率等特點，所以在近期成為廢水處理領域的重要研究方向。

首先來看其技術原理。所謂生物強化技術，就是以生物制住生物，以菌制菌，向自然菌群中投入特殊的微生物以增強生物力量，并對污水等特定環境或特殊污染物加以反應。按投入菌種與底質之間的不同作用，可分為直接作用與共代謝作用兩種方式。

其中，直接作用是以馴化、篩選、誘變、基因重組等一系列關鍵技術的實施，獲得一批以污水為主要能源的微生物，然后復制投入一定數量，對目標物質進行降解，達到去除污染的目標，這種技術方法使用的菌株大多通過質粒育種和基因工程獲取。共代謝作用則是針對廢水中的一些有害物質，在一定條件下降解，改變其化學結構，從而降低物質的有害性，主要包括菌株通過新陳代謝將二級基質共同氧化、不同微生物之間的協同作用、休眠細胞對污染物降解等三種類型。這三種類型所采取的原理有所不同，例如不同微生物協同，是因為有些污染物的降解必須以兩種甚至多種微生物共同作用才能完成，通過幾種微生物的交替作用，微生物制造氧化物，然后氧化物再被另一種微生物降解，多次作用后徹底消除污染物。再如休眠細胞降解，由于處于休眠狀態的微生物在含有不同有機物的污水中會產生不同的酶，在一定條件下可以相互作用，降解廢水中的不同有機物。

其次來看其應用。生物強化技術作用用于焦化廢水、印染廢水和制藥廢水等幾個領域。焦化廢水因成分復雜，無機物和有機物的種類多，被列為難以降解工業廢水，一般通過投放高效菌種，以固定化、高效降解微生物法等強化技術來進行處理。而印染廢水中的有機物含量非常大，以前采用生物膜法來處理，無法有效去除其中的有機物，通過應用高效脫氧色菌和PVA降解菌，加快生物膜的形成速度，穩定性好，效率高。對于制藥廢水，近年通常以混合菌種加以處理，并得到廣泛推廣。因為混合菌比單一菌種具備更強的降解能力，降解速度和降解效率明顯提升，并且在穩定性和抑制其他雜菌生長等方面有大幅改善，這些特性單靠單一菌種根本無法完成。

總的說來，由于成本低廉、操作簡單、效率較高，生物技術在污水處理領域不斷得到推廣，并取得顯著效果。隨著對生物膜法和生物強化等生物技術的深入研究，發展出越來越多污水處理技術，成本降低和效益提升日漸突出，我們只有不斷吸收國際上先進的生物技術信息，勇于創新，敢于實踐，才能逐漸提高國內污水處理的系統性水平。

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