微生物污水处理技术的应用探讨

2014-01-31王雪花

资源节约与环保 2014年4期

王雪花

（广东省河源市市区城南污水处理厂广东河源 517000）

目前，水源污染已经是我国集中饮用水水源的一种比较普遍的现象。常规的水处理工艺已难以保证供水水质，如何经济有效地处理污染水源则是近年来水处理工作者的研究热点。微生物处理技术以其价廉、高效、传质好、以及强度高等特点，在水处理领域得到了越来越广泛的应用。同时为了提高微生物处理污染物的能力，人们从两个方面入手：一是通过基因工程或人工驯化的手段获得高效工程菌；二是改善微生物生长的环境条件，例如，人工曝气增加氧的浓度，调节碳、氮和磷的比例，有效地控制p H值等等。

1 污水生物处理的原理

生物法是利用微生物分解污水中的污染物质获得营养和能量，是污水净化的方法。污水中的可溶性有机物透过微生物细胞壁和细胞膜被菌体吸收；固体和胶体等不溶性有机物先吸附在菌体外，由细胞分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞内。通过微生物体内的氧化、还原、分解、合成等生化作用，将一部分有机物转化成微生物所需要的营养物质，组成新的微生物体。另一部分有机物氧化为二氧化碳和水等简单无机物，并产生能量。当污水中有机营养充足时，微生物以外源呼吸大量合成细胞物质，快速繁殖；当水中有机物消耗殆尽，则以氧化本身细胞物质的内源呼吸为主，供应养分与能量。许多微生物体内含有降解质粒，在某些有毒物质的降解中发挥重要作用。微生物在可用碳源和能源的基质生长时，伴随着一种非生长物质的不完全转化，为其他微生物的生长创造了条件，使其进一步分解，使原来不能降解的物质被降解。这种通过微生物间的相互配合，完成对一些难降解有机物的分解和转化的现象称为共代谢作用，降解质粒和共代谢作用可视为分解作用的扩展和延伸。整个处理过程基本上是在微生物酶的作用下发生的生物化学反应，因此生物法又称生化法[1]。

2 固定化微生物技术概述

固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术，一直是水处理领域的研究热点。该生物技术的工艺是：利用物理或化学手段，在载体上高度集中微生物，并保持其生物特性，使其在一定的环境下进行增殖并进行应用。这种生物技术的优点是：微生物聚集多、反应速度快、反应过程容易控制等，在废水处理上得到了广泛地应用[2]。

载体材料和种类的选择，影响着微生物的固定化过程，因此应注重对细胞载体的选择。通常我们认为理想的载体应具有价格低、寿命长、机械强度高等特征，这样的细胞载体对于微生物的固定化具有很好地推动作用，使得固定化过程简单并且固定化后对微生物没有危害，也不干扰生物分子的功能。目前常用的微生物固定化载体材料大致可分为有机载体、无机载体和复合载体3大类。在废水处理中吸附法常用的载体有硅藻土、多孔砖、石英砂、活性炭、天然沸石、聚氨醋泡沫、大孔树脂和多孔陶瓷等。

3 固定化微生物预处理工艺——生物接触氧化

生物接触氧化的工艺是：以填料为生物载体，微生物通过曝气充氧迅速繁殖，并在填料的表面富集，形成生物种类多、生态系统稳定的生物膜。溶解性的有机污染物通过生态系统丰富多样的生物膜的吸附、分解、氧化等作用，氧化氨氮或者转化氨氮。该技术的最主要的优点是对污水的处理能力强，污泥量生成少、对冲击负荷具有较好的适应能力。该技术的不足之处在于填料间的水力冲击力较小，水流平缓，影响到生物膜的活性并且更新速度也变得缓慢。此外一些填料价格过高，或填料形状等影响因素，造成投资成本增加或堵塞填料管，布水布气不均匀[3]。

使用该技术进行污水处理时，往往采用自然挂膜法，挂膜成功的关键在于氨氮及化学需氧量的去除率，去除率越高，标志着挂膜越成功。我国某市采用该技术进行了去污能力试验，试验中气和水的比例为1:1，过滤速度约4～6.2 m/s，对氨氮高达21.3%，对的去除率高达91.1%；我国市政工程研究院以某地富营养化湖泊水为研究对象，经过一年多实验观察，对污水处理2～3个小时内，的去除率可达到28%左右，氨氮的去除率约为94%，藻类去除率约为90%，具有较好的出水效果，极大地改善了当地的水质环境；我国某大学根据具体实践也证明了该技术对有机物、浊度等较强的去除率，并且和传统的混凝沉淀技术相比较，该技术还具有明显的对过滤工艺的除污能力；由此可见该技术对污水中氨氮、藻类、可生物降解有机物等有着较好的净化效果。