生物處理技術(shù)在城市污水中的應(yīng)用研究進(jìn)展

宋紹男

1 我國水資源及城市污水的現(xiàn)狀

我國水資源具有總量大，人均少的特點(diǎn)，總量高居世界第6位，約為2.8×1012m3，但由于我國人口基數(shù)過大，平均人均占有量非常少，僅位于世界121位，在貧水國家之列。1949年新中國成立之后，用水量大大增加，水資源短缺的現(xiàn)象日益凸顯[1]。同時(shí)，我國水資源利用率相對(duì)較低，在開發(fā)與使用過程中，均存在嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。水資源浪費(fèi)后演變?yōu)槲鬯欢ǔ潭仍黾恿宋鬯俊３鞘形鬯畞碓粗饕腥齻€(gè)方面：居民生活污水、工業(yè)污水和部分的地表徑流。主要表現(xiàn)為污染情況復(fù)雜、微生物菌群少、缺乏自凈化能力等特點(diǎn)，故需要對(duì)污水加以人工處理，方能使水資源重新回收利用，緩解我國缺水和水污染嚴(yán)重等問題。城市地表徑流是雨雪降落至地面形成，含有洗淋大氣及建筑物等所夾帶的各種污染物，污染物濃度甚至高于生活污水[2]。

2 生物處理技術(shù)在城市污水應(yīng)用進(jìn)展

2.1 好氧生物處理技術(shù)

好氧生物處理法在污水生物處理過程中得到廣泛的應(yīng)用，該方法主要是在有氧的情況下，利用好氧微生物可以分解污水中的有機(jī)污染物的特點(diǎn)，對(duì)污水進(jìn)行處理。一方面污水中的有機(jī)物質(zhì)被好氧微生物攝取以提供微生物生長繁殖所用的營養(yǎng)物質(zhì)，另一方面污水得到凈化，污染物濃度下降。

2.2 好氧活性污泥法

目前的好氧生物處理技術(shù)中，“活性污泥法”的應(yīng)用最為廣泛，主要由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系統(tǒng)組成，在為微生物生長提供適宜的環(huán)境條件下，污水和回流的活性污泥根據(jù)工藝設(shè)計(jì)不同，按照一定的比例進(jìn)入曝氣池，以致其發(fā)揮高效處理污染物的能力[3]。

2.3 好氧生物膜法

好氧生物膜法是在活性污泥的基礎(chǔ)上，引入微生物生長的附著載體如濾料填料等反應(yīng)器進(jìn)行處理的方法[4]。生物膜法的優(yōu)點(diǎn)在于微生物種類多，包括好氧菌，厭氧菌，真菌和藻類，并且微生物附著在生物膜上，損失量較少；生物膜法可以將不同種類的微生物分開附著于不同的生物膜上，使污水處理能分段進(jìn)行，在不同的處理階段，微生物各自發(fā)揮其優(yōu)勢處理不同的污染物，相互協(xié)調(diào)，使凈化效率更高，更易控制；另外生物膜可以附著長勢緩慢的硝化細(xì)菌，其內(nèi)部的厭氧環(huán)境增強(qiáng)了其脫氮作用，使得脫氮能力得到增強(qiáng)。

2.4 厭氧生物處理技術(shù)

厭氧生物處理法在厭氧的條件下，微生物分解水中的有機(jī)物產(chǎn)生甲烷和二氧化碳，又稱厭氧發(fā)酵。其主要特點(diǎn)是高負(fù)荷、高濃度和副產(chǎn)物甲烷的產(chǎn)生，不需要供氧設(shè)備，該工藝消耗能量低。其處理過程主要包括：水解階段、酸化階段和甲烷化階段。三階段同時(shí)進(jìn)行保持動(dòng)態(tài)平衡[5]。厭氧微生物處理受溫度、pH值、營養(yǎng)成分和負(fù)荷量等罌粟影響。厭氧處理的設(shè)備運(yùn)行管理比較嚴(yán)格，因?yàn)楫a(chǎn)物中含有甲烷，易引起爆炸。

2.5 光合細(xì)菌處理技術(shù)

光合細(xì)菌處理法是利用一大類能進(jìn)行光合作用的原核微生物在厭氧光照的條件下進(jìn)行光合作用利用有機(jī)酸、氨基酸、氨等污水的分解產(chǎn)物開始繁殖，從而降低并分解高負(fù)荷的有機(jī)污水和普通的生活污水[6]。光合細(xì)菌處理法是模擬自然界微生物生態(tài)凈化污水的過程。目前比較常見的光合細(xì)菌處理法的組合工藝主要有缺氧-好氧生物處理 (A/O工藝)，厭氧-缺氧-好氧生物處理 (A-A/O工藝)和好氧-缺氧生物處理 (O/A工藝)。光合細(xì)菌不受氧氣限制，且其處理效果不受高濃度、高鹽分、高負(fù)荷、低溫等惡劣環(huán)境影響，可快速降解有機(jī)物，與活性污泥法相比，更能節(jié)省基建投資，大大減少處理費(fèi)用。

2.6 復(fù)合菌群處理技術(shù)

復(fù)合菌群技術(shù)是以光合細(xì)菌為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新型菌群處理技術(shù)，以光合細(xì)菌為中心，與固氮菌并存繁殖，采用適當(dāng)?shù)谋壤酮?dú)特的發(fā)酵工藝，篩選出好氧和厭氧的微生物加以混合，培養(yǎng)出多種微生物菌落，主要有光合細(xì)菌，酵母菌，乳酸菌和放線菌等種類。并通過共生增殖作用和協(xié)同作用代謝出抗氧化物質(zhì)，產(chǎn)生穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，使水中有凈化水質(zhì)功能的微生物恢復(fù)活性，通過綜合效應(yīng)達(dá)到凈化水體的效果[7]。

3 生物處理技術(shù)存在問題及發(fā)展趨勢

生物處理技術(shù)目前在城市污水處理中應(yīng)用比較廣泛，但是在運(yùn)行中也普遍存在接觸反應(yīng)效率低、操作運(yùn)行困難、運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，導(dǎo)致污水凈化效果較差，若想達(dá)到較好的處理效果，將增加設(shè)備與投資。