污染物的生物处理的研究与进展

污水的生物处理技术的研究与进展摘要：综述了废水生物处理技术分类和新的废水生物处理技术的研究以及进展。关键词：微生物;污水的处理;工艺1前言随着石油化工塑料及纤维等工业的发展，造成的水污染相当严重，污水成分、已愈来愈复杂，大量结构复杂难降解的有机物质和有毒物质进入废水和城市污水中，很难在短时间内被常规生物处理系统中的微生物分解氧化[1]，为了解决这个问题，国内外学者们通过投加具有特定功能的微生物从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物起到降解作用，从而达到提高废水处理效果的生物处理方法[2]。由于生物处理法具有消耗少、运转费用低、工艺简单、操作管理方便和无二次污染等显著优点而越来越受到人们的重视，在全世界范围内得到了积极发展和应用，并取得了良好的经济和社会效益[3]。2废水生物处理的传统技术2.1厌氧生物处理法厌氧生物处理法是指在没有游离氧的情况下，在厌氧细菌或兼性细菌的作用下，处理污水中的沉淀污泥和高浓度的有机废水，产生具有经济价值的甲烷和二氧化碳等能源气体的一种处理方法，也就是将复杂的有机物，转化为简单稳定的化合物，同时释放能量的方法[4]。具有不需要氧、运行费用低、回收利用生物能、减少致病菌、减弱臭味、缩小体积、易于处置、处理出水中COD的脱除效果好等优点，但存在着反应速度较慢、反应时间长、反应器容积大、消耗能源等缺点[5]。另外，厌氧微生物对废水中的有毒物质较为敏感，容易导致反应器运行条件的恶化。2.2活性污泥法好氧生物处理法是在通气条件下，利用含有好氧微生物的活性污泥，降解有机物，逐级释放能量，稳定低能位的简单无机物，达到无害化，是应用最广、工艺最成熟的技术。该技术具有反应速度快，反应时间短，容器小，不产生异味，运行条件控制简单等优点，适用于有机物浓度较低的生物处理，但该技术的弱点是产生大量的剩余污泥难以解决[6]。2.3生物膜法生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌原生动物以及藻类等组成生态系统的微生物，去除废水中呈溶解和胶体状有机污染物的方法。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。它具有水质、水量、水温变动的适应性强，剩余污泥量少、不存在污泥膨胀、动力费用低及处理效果高等优点，广泛应用于食品、造纸、农药、印染和石油等工业废水的处理[7]。3废水生物处理新工艺和新反应器近年来,污水生物处理技术取得很大发展,，如活性污泥法、生物膜法等，但人们仍在不断致力于高效、低耗、占地少的新工艺的开发和研究。比较新的工艺和反应器主要有以下几种:3.1AB工艺AB法属超高负荷活性污泥法，是在Z-A法和高负荷活性污泥法的基础上发展起来的，20世纪80年代中期引入我国并得到迅速发展。国内外的试验研究及实际工程应用表明，AB法与传统的活性污泥法相比，在处理效率、运行稳定、工程投资和运转费用等方面均具有明显的优点。B.Bohnke等人在广泛研究的基础上得出结论，认为AB工艺的出水水质明显优于一段法,BOD5去除率可达90%~95%。COD去除率可达80%~90%[8]。AB工艺也存在一定局限性，如A段在运行时出现恶臭。此外，在要求脱氮除磷时，A段一般不宜按AB法原来去除有机物的分配比去除BOD550%~60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效地脱氮[9]3.2ABR工艺厌氧折流板反应器是由美国的McCarty等人于20世纪80年代中期开发研究的最新型、高效污水厌氧生物处理工艺，具有构造简单、能耗低、运行稳定可靠等优点，在对微生物固体的去除和截留能力及生物固体种群的分布方面亦具有独特的优越性。目前，国外将ABR反应器应用于处理各种中、高浓度的有机废水的研究日趋增多。PolPracrt报道，采用容积为516L、分为三个隔室的ABR反应器处理经气浮处理的屠宰废水时，ABR一次厌氧处理可达到良好的效果[10]。ABR不仅对SS具有良好的去除能力，同时对COD也有较好的去除效能[11]。但是ABR工艺的研究尚处于开始阶段，是有待深人探讨的研究课题。3.3SBR工艺SBR近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术,目前已有一些生产性装置在运行之中，法国的水处理公司将SBR反应器作为定型产品供小型污水处理站使用。SBR废水生物处理工艺是一项颇具竞争能力的技术，国内外已报道了SBR法在城市污水、食品工业污水和化工污水处理方面的研究和应用实例，证实它具有以下特点:（1）流程简单、造价低。Ketchuln等人的统计结果表明：用SBR法处理小城镇污水，比用普通活性污泥法节省基建投资30%多[12]。（2）毒物质负荷冲击能力强，处理效率高，出水水质好。（3）厌氧和好氧过程交替发生，泥龄短且活性高，同时脱氮除磷。SBR工艺应用的一个关键是要求自动化程度较高，因而随着我国经济建设的不断发展及研究的不断深人，预计不久的将来SBR工艺在生产中的应用将有所突破[13]。3.4废水生物脱氮除磷工艺近20年来，废水生物脱氮技术得到了较快的发展，许多研究者提出了一系列的脱氮工艺，并在实际工程中得到应用。这些脱氮工艺主要包括传统脱氮工艺、A/O工艺、A2/O工艺和同步硝化。附着生长工艺用于脱氮在欧州应用较广，主要是生物滤池和生物转盘，当进水不含溶解氧时，反硝化负荷可达1kgN/m3·d[14]。废水生物除磷工艺以其高效低耗等优势，正在越来越多地应用于废水处理过程，并已开发了多种处理工艺。这些生物除磷工艺主要可分为悬浮生物除磷工艺和附着生长处理工艺。其中悬浮生长处理工艺主要包括A/O工艺、A2/O工艺和AP工艺。生物滤池、生物转盘等附着生长处理工艺也具有降磷效果。目前得到越来越多研究的人工湿地工艺，也同样具有良好的除磷效果[15]。就目前来说，国内外对生物脱氮除磷的研究主要是朝着提高效率、缩短水力停留时间、悬浮与附着相结合、装置设备小型化的方向发展。3.5氧化沟处理工艺氧化沟污水处理工艺（OD)是20世纪60年代初由荷兰卫生工程研究所的帕斯维尔博士通过研究和设计首先开发的，它是常规活性污泥法的一种改型和发展。世界各地的实践表明，氧化沟技术既适用于城市污水的处理，也可用于工业废水的处理；既适用于小型污水处理厂，也行之有效用于大中型污水处理厂[16]。美国环境保护局曾对OD工艺与其它二级生物处理系统进行过全面的研究和比较，结果表明其在出水水质、运行可靠性、基建投资费用和运转费用等方面都较其它方法具有一定的优越性。我国现有城市污水处理厂中的技术人员缺乏、操作人员素质普遍较低，尤其是污水处理厂的建设资金严重缺乏。因而，在这样的条件下，因地制宜地推广氧化沟污水处理技术的应用是十分适宜和必要的。目前，国内采用氧化沟处理工艺的污水处理厂在逐渐增多，因而如何合理地设计氧化沟工艺及合理地操作管理，有待研究。3.6好氧生物流化床微生物生长在载体表面，载体则在反应器中流动，是悬浮生长型和附着生长型的复合。它可以保持高浓度的微生物量，传质效率高，因此，废水的基质降解速度快，水力停留时间短，体积负荷可以比传统活性污泥法高6~10倍[17~19]。流化床具有较大的高径比，反应器占地面积小，且运行稳定，管理方便。这些优点使得它越来越受到水处理界的重视，目前已在生活污水和多种工业废水的处理上得到应用[20]。3.7人工湿地技术人工湿地废水处理技术是20世纪70年代末发展起来的一种废水处理新技术。它具有处理效果好、氮磷去除能力强、运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等主要特点，比较适合于技术管理水平不高、规模较小的城镇或乡村的污水处理。我国对这项技术的研究和应用尚处于起步阶段，有关工艺设计的资料及应用的实例还不多见，因此有待结合我国不同地区的具体情况，深人开屏这方面的研究工作，取得适合于不同地区、不同环境气候条件及不同污水特性的实用数据，以促进其在适当地区的推广应用[21]。4污染物的生物处理技术的展望废水生物处理作为水污染防治和走水资源可持续利用道路中的重要工程技术手段之一，对保护水环境和缓解水资源短缺问题具有重要的作用。虽然目前还存在一些缺陷和不足，但是随着科学技术的发展，人们正在不断完善和改进现有技术和方法，同时又致力于新技术、新方法的研究和开发。可以预言，废水生物处理技术必将取得更大的进步与发展。参考文献[1]鄂学礼,凌波.饮水污染对健康的影响[J].中国卫生工程学,2006,5(1)3:5.[2]乔建强,王增长,董洁.微生物在污水处理中的应用[J].科技情报开发与经济,2007,17(10)1:28-129.[3]罗娅君,赵仕林,朱明等.微生物在环境污染治理中的应用[J].四川环境,2001,20(3)4:1-44.[4]金明兰,赖密玲,李杭.废水生物处理技术及其研究进展[J].吉林建筑工程学院学报,2013,4-2.[5]李茜.悬浮载体SBR工艺处理污染河水的脱氮性能研究[D].青岛:中国海洋大学,2010.[6]王群.氧化铈催化臭氧氧化水中有机物及控制溴酸盐研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.[7]张景丽.医院污水膜生物反应器(MBR)污泥消毒处理的研究[D].天津:天津大学,2010.[8]王氓.生物技术在环境保护中的应用[J].生物学教学,1996(8).[9]沈耀良,王宝贞废水生物处理新技术一理论与应用[M].北京:中国环境科学出版社,1999.[10]PolpradsrtCetal,Environ.Technol,1992,13:857.[11]伦世仪,卢自全.多段折流板厌氧反应器处理高悬浮固体有机废水的研究[J].中国沼气,1990(1).[12]KetchumL.H.JWPCF.1987(1).[13]邓洪权,杨平等.废水生物处理技术研究进展[J].重庆环境科学,2000(6).[14]张智,阳春等.城镇污水资源化技术发展状况[J].重庆环境科学,1999(4).[15]刘芳,顾国维.废水生物处理技术新进展[J].煤矿环境保护,2002,16(3):17-20.[16]王凯军.城市污水生物处理新技术开发与应用[M].北京:化学工业出版社,2011:38-43.[17]周平,钱易.内循环生物流化床反应器的理论分析[J].环境科学,1994(2).[18]周平,何嘉汉.内循环生物流化床反应研究[J].环境科学学报,l998(1).[19]周平,汪诚文.内循环生物流化床处理石化废水试验研究[J].环境科学,1997(l).[20]许敬亮,高勇生.生物技术在废水处理中的应用[J]工业安全与环保,2003,29(3):10-13.[21]金明兰,赖密玲,李杭.废水生物处理技术及其研究进展[J].吉林建筑工程学院学报,2013,4-2.