污水再生利用中的生物工程技術探析

李忠達

摘 要：長期以來，由于國內污水再生技術發展緩慢、財政投入有限、相關政策尚未健全等原因，國內大型污水再生項目的發展受到了極大限制，污水治理問題極大的制約著經濟和社會的可持續發展。該文通過分析污水再生利用現狀，介紹污水再生生物技術，提出污水再生中的生物技術發展意見，建議我國發展向零排放過渡的生物工程污水處理技術，推動污水再生技術的集約化發展，使經濟高效的污水再生處理技術在遏制及治理水污染方面發揮作用。

關鍵詞：污水再生 生物工程技術 利用

中圖分類號：Q233 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0117-02

伴隨著工業社會的快速發展，水污染帶來的環境問題給人類生活帶來更加嚴重的威脅，制約著經濟和社會的可持續發展。污水再生利用也因此成為國內外普遍關注的焦點。在現階段的污水處理模式中，生物工程技術已經成為各國控制城市水污染的首選。

1 污水再生利用現狀

現階段國內城市的污水產出量已接近50億m3，在城市供水量中所占比例為50%～80%不等[1]。且我國是水資源相對貧乏的國家，人均用資源占有量僅為世界人口平均水資源占有量的25%。因此，有效開展污水再生行動對于促進國內經濟發展，發展國內環保產業具有重要意義。國內城市污水再生的技術研究開始于20世紀50年代末，70年代開始對污水再生利用進行深度試驗，80年代開始，太原、大連及青島等城市陸續開展污水再生應用于民用及工業的實踐，不少城市設立家用污水再生工程試點并獲得成功，很多公共基礎建筑也安裝了污水再生回用設備。

2 污水再生生物技術

2.1 膜分離生物技術

膜分離技術是通過利用污染物及水分子兩種物質間透過性的相異性，對其進行外力分離。由于此分離技術具有高校分離，裝置銜接緊湊，資源消耗低，操作便利等優點，在飲用水、食品加工、生物醫藥、化工及污水再生領域都有廣泛應用。膜分離技術根據不同大小的膜材料孔徑，分為超濾、反滲透及微濾3種技術。

2.2 菌種利用技術

固定式微生物工程技術是在固定式酶技術的應用模式上發展出來的，即利用化學或者物理方式將微生物生命體限制在微小的單元空間內，維持生物活性加以重復利用的技術。固定式微生物的特點是反映效果明顯，微生物元素流失少，產物可分離，濃度高[2]。投菌活性去污法，即將極具活力的菌種投入至曝氣池，使池內溶液中的各菌種保持最優活性狀態。進而使投入之曝氣池中的菌種和原微生物體間通過協同作用發揮生化功能、

2.3 高級組合氧化技術

高級組合氧化技術是近些年新發明的污水再生技術，也是現階段國內外研究污水再生生物工程的重點。在各類高級組合氧化工程技術中，光催化模式的氧化技藝憑借其優良的發展前景，而活躍于污水再生學術界的研究領域。在各類可選擇的氧化劑中，臭氧因其具有消毒功能、氧化功能強、氧化后廢物產出量少等優勢，不但在飲用水毒物消殺上得到廣泛應用，還在與光催化氧化技術的組合生物技術中發揮著重要作用，能有效處理難分解的有機廢水，為苯胺、造紙廢水、烴類及其衍生物的污水處理帶來良好的治理效果。

2.4 曝氣生物濾池法

曝氣生物濾池法在污水再生利用的生物工程技術應用中已經取得成功。此工藝方法容易掌握，占地空間小，處理廢水負荷高，能夠作為三級水處理裝備，保證污水再生后的水質，且不需要設置過濾器及沉定池等設備，降低了污水再生系統處理的難度，便于管理與操作，能夠廣泛應用于大型的污水再生工業項目，具備極高的社會效益及經濟效益。

3 污水再生中的生物技術發展建議

伴隨著不斷提高的城市污水再生處理率，大面積建設的城市廢水處理床，城市污水再生政策的不斷完善，污水再生的發展前景越來越廣闊。污水再生能夠有效緩解城市水資源稀缺難題，受到地方政府及行業協會的重點關注，也是國內水處理領域的研究熱點。污水再生利用技術一般采取膜分離生物技術、曝氣生物濾池法、高級組合氧化技術等[3]。從出水質量來看，高級組合氧化技術出水質量較差，曝氣生物濾池法效果一般，膜分離生物技術出水質量最高。從經濟成本上考量，高級組合氧化技術最為經濟實惠，曝氣生物濾池法次之，膜分離生物技術成本最高。從現階段的發展形勢來看，曝氣生物濾池法能夠有效平衡經濟成本與出水質量，是污水再生生物利用技術的最佳選擇。未來，隨著膜材料成本的下降與質量的提升，使用膜分離生物技術，代表了將來污水再生發展的技術方向。

3.1 推動污水再生技術的集約化發展

污水再生應確保再生水質量穩定，不同的用水主體對再生水的質量要求標準不同，因此，在污水再生的生物工程技術發展上應實現從單一技術相集成技術的轉變，使“曝氣生物濾池法+混凝沉淀+加氯+過濾”的粗放型技術向各項技術集中發展，如“曝氣生物濾池法+混凝沉淀+加氯+過濾+殺菌+超濾+反滲透+混床”[4]的污水再生處理技術。

3.2 推動向零排放過渡的技術發展

國外發達國家及地區，已經成功實現了針對污水比如城市工業污水外排的回用與再生，現階段正著力研發較高質量的污水回用技術使用，并開始朝著污染物的零排放目標努力，美國企業研發的污水結晶器高效處理技術，已經在美國西部城市及歐洲一些國家推行，能夠使污水實現高質量再生，實現真正意義上的零排放。

3.3 發展新的污水處理技術

伴隨著污水處理技藝的不斷完善，一些新興污水回用技術陸續被采用。在以生物技術處理為核心的操作流程中，英國設計出的旋轉生物感應器和家庭單元的SBR[5]、德國企業的SBR處理系統產出的再生水能夠滿足城市地區400～2 500人的用水一年的用水需求。有日本學者指出，SBR水處理工藝是城市廢水再生利用處理中最有前景的生物處理工藝，適宜在城市地區推廣應用。英國出臺的STW官方政策是利用生物轉盤實現對城市污水的二級治理模式。德國部分寒冷區域則廣泛采取底濾濾池實現污水再生。澳洲的學者Nowak建議配置生物轉盤感應器來提升污水廠的污水再生能力。在以物理化學技藝為核心的工業流程中，適用臭氧顆粒活性炭技藝處理污水再生難題得到業界和學界的一致認可。

長期以來，國內城市污水再生技術發展進展較慢，污水再生技術財政投入有限，相關政策尚未發展健全，致使國內大型污水再生項目發展受到限制且再生率不高，和發達國家的污水再生技術相比存在明顯不足。因此，大力降低生物技術經濟成本，發展污水再生生物工程技術勢在必行。隨著人類環保意識的逐步提升及專家學者們的不斷探索與研究，相信更加經濟高效的污水再生處理技術將在遏制及治理水污染方面發揮重要作用。

參考文獻

[1] 章非娟.工業廢水污染防治[M].上海：同濟大學出版社，2011.

[2] 石輝，彭可珊.我國的水資源問題與持續利用[J].中國人口：資源與環境，2012，12（6）：23-25.

[3] 周彤，鮑憲枝，趙麗君，等.污水回用是解決城市缺水的有效途徑—— 中國污水回用歷程[M].污水回用決策與技術.北京：化學工業出版社，2012：7-24.

[4] 聶梅生.污水回用的技術路線[M].北京：化學工業出版社，2013：8-21.

[5] 趙奇，趙衛華.李杰.污水回用水質標準[M].北京：化學工業出版社，2012：196-220.