生物處理技術在城市污水中的應用研究進展

宋紹男

1 我國水資源及城市污水的現狀

我國水資源具有總量大，人均少的特點，總量高居世界第6位，約為2.8×1012m3，但由于我國人口基數過大，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，水資源短缺的現象日益凸顯[1]。同時，我國水資源利用率相對較低，在開發與使用過程中，均存在嚴重的水資源浪費現象。水資源浪費后演變為污水，一定程度增加了污水量。城市污水來源主要有三個方面：居民生活污水、工業污水和部分的地表徑流。主要表現為污染情況復雜、微生物菌群少、缺乏自凈化能力等特點，故需要對污水加以人工處理，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 生物處理技術在城市污水應用進展

2.1 好氧生物處理技術

好氧生物處理法在污水生物處理過程中得到廣泛的應用，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污染物的特點，對污水進行處理。一方面污水中的有機物質被好氧微生物攝取以提供微生物生長繁殖所用的營養物質，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中，“活性污泥法”的應用最為廣泛，主要由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系統組成，在為微生物生長提供適宜的環境條件下，污水和回流的活性污泥根據工藝設計不同，按照一定的比例進入曝氣池，以致其發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上，引入微生物生長的附著載體如濾料填料等反應器進行處理的方法[4]。生物膜法的優點在于微生物種類多，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行，在不同的處理階段，微生物各自發揮其優勢處理不同的污染物，相互協調，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菌，其內部的厭氧環境增強了其脫氮作用，使得脫氮能力得到增強。

2.4 厭氧生物處理技術

厭氧生物處理法在厭氧的條件下，微生物分解水中的有機物產生甲烷和二氧化碳，又稱厭氧發酵。其主要特點是高負荷、高濃度和副產物甲烷的產生，不需要供氧設備，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。三階段同時進行保持動態平衡[5]。厭氧微生物處理受溫度、pH值、營養成分和負荷量等罌粟影響。厭氧處理的設備運行管理比較嚴格，因為產物中含有甲烷，易引起爆炸。

2.5 光合細菌處理技術

光合細菌處理法是利用一大類能進行光合作用的原核微生物在厭氧光照的條件下進行光合作用利用有機酸、氨基酸、氨等污水的分解產物開始繁殖，從而降低并分解高負荷的有機污水和普通的生活污水[6]。光合細菌處理法是模擬自然界微生物生態凈化污水的過程。目前比較常見的光合細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)。光合細菌不受氧氣限制，且其處理效果不受高濃度、高鹽分、高負荷、低溫等惡劣環境影響，可快速降解有機物，與活性污泥法相比，更能節省基建投資，大大減少處理費用。

2.6 復合菌群處理技術

復合菌群技術是以光合細菌為基礎發展起來的新型菌群處理技術，以光合細菌為中心，與固氮菌并存繁殖，采用適當的比例和獨特的發酵工藝，篩選出好氧和厭氧的微生物加以混合，培養出多種微生物菌落，主要有光合細菌，酵母菌，乳酸菌和放線菌等種類。并通過共生增殖作用和協同作用代謝出抗氧化物質，產生穩定的生態系統，使水中有凈化水質功能的微生物恢復活性，通過綜合效應達到凈化水體的效果[7]。

3 生物處理技術存在問題及發展趨勢

生物處理技術目前在城市污水處理中應用比較廣泛，但是在運行中也普遍存在接觸反應效率低、操作運行困難、運行不穩定等問題，導致污水凈化效果較差，若想達到較好的處理效果，將增加設備與投資。