微生物在城市生活污水处理中的应用

微生物在城市生活污水处理中的应用
【摘要】生活污水是环境污染的一大污染源，城市生活污水处理自200年前工业革命以来，越来越受到人们重视。

生活污水可生化性相对较高，采用生化法处理效果较好，所以生化法一直是城市污水处理的首选工艺。

本文分析了微生物处理城市生活污水的机理与优势，并介绍了几种城市生活污水处理的几种方法。

【关键词】微生物；生活污水；污水处理
一、微生物处理城市生活污水的机理与优势
利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动，将污水中的有机物分解，从而达到净化污水的目的。

微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它有机化合物作为微生物的营养物质，经过一系列的酶促反应，这些有机物在微生物体内得到分解利用，有些合成微生物自身的结构和功能物质，有些则为微生物提供所需的能量。

与物理化学方法相比，废水生物处理技术具有一系列的特点：在温和的条件下经过酶催化即可高效并相对彻底地完成，处理费用低廉；对废水水质的适用面宽；废水生物处理法不加投药剂，可以避免对水质造成二次污染。

另外，生物处理效果良好，不仅去除了有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味，提高透明度，降低色度等。

二、城市生活污水处理中的微生物技术
（一）活性污泥法
活性污泥法是利用活性污泥中的好氧细菌及其原生动物对污水中的有机物进行吸附、氧化、分解，最终把这些有机物变成二氧化碳和水的方法。

活性污泥的充氧方法，一般采用鼓风曝气法。

活性污泥系统在运行出现问题，将会影响其正常工作，现就其活性污泥系统在运行中存在的异常现象及解决办法进行分析：
1、活性污泥呈灰黑色，污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化。

原因：一是负荷量增高；二是曝气不足；三是工业废水的流入等。

措施：一是控制负荷量；二是增大曝气量；三是切断或控制工业废水的流人。

2、V值异常。

一是污泥上浮，多发生在夏季。

原因：硝化作用导致在二沉池中被还原成N2，引起污泥上浮。

措施：减少污泥在二沉池的HRT；减少曝气量。

二是在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降。

原因：污泥解体，曝气过度；负荷下降，活性污泥自身氧化过度。

措施：减少曝气；增大负荷量。

三是泥水界面不明显。

原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差。

措施：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS，降低F/M值。

四是污泥膨胀。

污泥膨胀是指活性污泥
质量变轻、膨大，沉降性能恶化，在二沉池中不能正常沉淀下来，SVI异常增高，可达400以上。

措施：杀灭丝状菌，如投加氯、臭氧、过氧化氢等药剂；改善、提高活性污泥的絮凝性，投加絮凝剂如硫酸铝等；改善、提高活性污泥的沉降性、密实性，投加黏土、消石灰等；加大回流污泥量并在其回流前进行再生性曝气；使废水经常处于好氧状态，防止厌氧反应的发生，如预曝气；加强曝气，提高混合液的DO值；降低污泥在二沉池中的停留时间；调整污泥负荷，当超过0.35kg-BOD时，易于发生丝状菌膨胀；调整混合液中的营养物质，可以控制高黏性膨胀；投加硫酸铜，可以控制有球衣菌引起的膨胀。

（二）生物膜法
生物膜法是与活性污泥法并行的一种好氧型生物废水处理方法，主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。

其工艺是使含有营养物质和接种微生物的污水在滤料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在滤料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。

生成的生物膜上繁殖着大量的微生物，它们吸附和降解水中的有机污染物，能起到与活性污泥同样的净化污水作用。

在生物膜法废水处理过程中，有以下几个步骤：废水首先通过布水装置均匀洒到生物滤池表面，之后一部分废水呈薄膜流动状流过滤料，并由上层滤料往下层滤料进行逐层地滴流，最终由排水系统排出池外，而另一部分废水则而呈薄膜状被吸附于滤料周围，成为附着水层。

通常，生物膜法也被称为生物过滤法。

这种方法的优势在于上文所言的比活性污泥法产生的剩余污泥相对较少，对废水水质、水量的变化也有较好的适应性。

生物膜法因其具有抗负荷冲击能力强、动力消耗低、不需污泥回流、不存在污泥膨胀、管理运转容易等优点，而在工业废水处理中得到广泛应用。

常用的生物膜法工艺有：生物滤池（普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘等。

（三）微生物固定法
与普通悬浮生物处理法相比，固定化技术的优点是：能在生物处理装置内维持高浓度的生物量，提高处理负荷、减少处理装置容积；污泥产量少；可选择性地固定优势菌种，提高难降解有机物的降解效率；抗毒物毒性强；对水质及pH 的变化有较好的稳定性。

这些优点使固定化技术在废水处理中受到重视，特别是在难降解和有毒废水处理中表现出更大的潜力。

微生物固定法能够处理的污水种类很多，现就其中几种进行介绍：
1、高浓度有机生活污水的处理
利用固定化微生物技术可有目的地选择优势菌群培养，并将其固定到载体上，增加微生物的浓度，可以高效地处理这类物质。

以聚丙烯酰胺、海藻酸钙做载体固定假单胞菌，对白配含氮染料废水进行脱色处理，长时间运行也能保持较
高的反应效率。

以甲烷八叠球菌为例，结合使用包埋法和吸附法对甲烷八叠球菌进行固定处理高浓度有机生活污水，在pH为7.2时去除效果最佳，最高去除率能够达到94.3%，并且处理期间不会产生介质膨胀、上浮等问题，传质性能与托气性能良好。

2、在难降解有机废水中的应用
利用固定化微生物的特点，可选择性地筛选一些特殊优势菌种并加以固定化，增加其在生物处理装置内的生物浓度，以提高难降解有机物的处理效率。

研究表明，包埋法固定的微生物的酚去除率达90%以上，明显高于生物膜法的处理效果。

3、含酚生活污水的处理
和传统的废水生物处理法相比，它能将单位体积内的微生物浓度大大提高而不析出，具有处理效率高、适应能力强、剩余污泥量少、固液分离效果好等优点。

采用经苯酚驯化后的活性污泥制成固定化微生物小球处理不同类型的含酚废水，COD去除率在COD<1 500 mg/L时保持稳定。

（四）利用基因工程菌处理污水
相比较于传统的利用微生物处理污水的方法，利用基因工程菌处理污水是当前用微生物处理污水的重要发展方向，它具有定向性和高效性的特点鉴于污染物来源的复杂性，单一的微生物所分解的污染物种类有限，且微生物在污水处理的时候要经历复杂的代谢过程，很难针对某种细菌去提高其能量利用率，微生物相互之间甚至存在拮抗作用，降低污染物的降解效率。

近些年，基因工程技术和现代分子生物学技术的发展，使得构建能控制多种污染物分解的杂种微生物成为现实。

三、结论与展望
随着水污染的加剧，良好的水源更难寻求，水处理将面临着更大的挑战。

上述几种方法只是微生物新技术中的一部分，它们对微生物的利用方式不尽相同。

微生物未来的研究重点与趋势是：研究开发具有高稳定性，高负荷，并能处理低浓度有机废水以及含高浓度有毒物质废水的厌氧反应器。

研究以颗粒载体为基础的固定化厌氧生物膜颗粒污泥，其能够改善反应器中微生物与基质之间的传质条件，加快反应速率，提高污水处理效率。

研究内、外循环和沼气循环的复合循环方式来保证在厌氧反应器内维持厌氧细菌所需要的最佳生存环境。

参考文献：
[1]曾华梁，田洪春，李帮贤，等.净化沼气池填滤料种类与效果的观察[J].中国沼气，2008，16（2）.
[2]雷建国.厌氧.好氧过滤消化池处理城镇粪便污水初探[J].中国沼气，2005，9（2）.。