生物处理技术在城市污水中的应用研究进展

2020-11-26宋绍男

建材发展导向 2020年1期

宋绍男

1 我国水资源及城市污水的现状

我国水资源具有总量大，人均少的特点，总量高居世界第6位，约为2.8×1012m3，但由于我国人口基数过大，平均人均占有量非常少，仅位于世界121位，在贫水国家之列。1949年新中国成立之后，用水量大大增加，水资源短缺的现象日益凸显[1]。同时，我国水资源利用率相对较低，在开发与使用过程中，均存在严重的水资源浪费现象。水资源浪费后演变为污水，一定程度增加了污水量。城市污水来源主要有三个方面：居民生活污水、工业污水和部分的地表径流。主要表现为污染情况复杂、微生物菌群少、缺乏自净化能力等特点，故需要对污水加以人工处理，方能使水资源重新回收利用，缓解我国缺水和水污染严重等问题。城市地表径流是雨雪降落至地面形成，含有洗淋大气及建筑物等所夹带的各种污染物，污染物浓度甚至高于生活污水[2]。

2 生物处理技术在城市污水应用进展

2.1 好氧生物处理技术

好氧生物处理法在污水生物处理过程中得到广泛的应用，该方法主要是在有氧的情况下，利用好氧微生物可以分解污水中的有机污染物的特点，对污水进行处理。一方面污水中的有机物质被好氧微生物摄取以提供微生物生长繁殖所用的营养物质，另一方面污水得到净化，污染物浓度下降。

2.2 好氧活性污泥法

目前的好氧生物处理技术中，“活性污泥法”的应用最为广泛，主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成，在为微生物生长提供适宜的环境条件下，污水和回流的活性污泥根据工艺设计不同，按照一定的比例进入曝气池，以致其发挥高效处理污染物的能力[3]。

2.3 好氧生物膜法

好氧生物膜法是在活性污泥的基础上，引入微生物生长的附着载体如滤料填料等反应器进行处理的方法[4]。生物膜法的优点在于微生物种类多，包括好氧菌，厌氧菌，真菌和藻类，并且微生物附着在生物膜上，损失量较少；生物膜法可以将不同种类的微生物分开附着于不同的生物膜上，使污水处理能分段进行，在不同的处理阶段，微生物各自发挥其优势处理不同的污染物，相互协调，使净化效率更高，更易控制；另外生物膜可以附着长势缓慢的硝化细菌，其内部的厌氧环境增强了其脱氮作用，使得脱氮能力得到增强。

2.4 厌氧生物处理技术

厌氧生物处理法在厌氧的条件下，微生物分解水中的有机物产生甲烷和二氧化碳，又称厌氧发酵。其主要特点是高负荷、高浓度和副产物甲烷的产生，不需要供氧设备，该工艺消耗能量低。其处理过程主要包括：水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段。三阶段同时进行保持动态平衡[5]。厌氧微生物处理受温度、pH值、营养成分和负荷量等罂粟影响。厌氧处理的设备运行管理比较严格，因为产物中含有甲烷，易引起爆炸。

2.5 光合细菌处理技术

光合细菌处理法是利用一大类能进行光合作用的原核微生物在厌氧光照的条件下进行光合作用利用有机酸、氨基酸、氨等污水的分解产物开始繁殖，从而降低并分解高负荷的有机污水和普通的生活污水[6]。光合细菌处理法是模拟自然界微生物生态净化污水的过程。目前比较常见的光合细菌处理法的组合工艺主要有缺氧-好氧生物处理 (A/O工艺)，厌氧-缺氧-好氧生物处理 (A-A/O工艺)和好氧-缺氧生物处理 (O/A工艺)。光合细菌不受氧气限制，且其处理效果不受高浓度、高盐分、高负荷、低温等恶劣环境影响，可快速降解有机物，与活性污泥法相比，更能节省基建投资，大大减少处理费用。

2.6 复合菌群处理技术

复合菌群技术是以光合细菌为基础发展起来的新型菌群处理技术，以光合细菌为中心，与固氮菌并存繁殖，采用适当的比例和独特的发酵工艺，筛选出好氧和厌氧的微生物加以混合，培养出多种微生物菌落，主要有光合细菌，酵母菌，乳酸菌和放线菌等种类。并通过共生增殖作用和协同作用代谢出抗氧化物质，产生稳定的生态系统，使水中有净化水质功能的微生物恢复活性，通过综合效应达到净化水体的效果[7]。