现代生物技术在废水处理中的应用

现代生物技术在废水处理中的应用摘要：城市化进程的加快和经济建设的飞速发展，城市污水排放量也迅速增长，大量未经处理的污水的任意排放，不仅造成城市及水环境的污染，更加危害百姓身体健康，同时也制约了城市各方面的发展速度。本文分析和论述了影响城市污水处理系统现状及存在问题, 着重综述了现代生物技术在废水生物处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面的研究与应用状况，在此基础上提出今后现代生物技术在水污染控制领域中的研究方向。

关键词：城市污水现代生物技术废水生物处理生物修

复水处理剂

随着工业的高速发展，水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境，制约着社会和经济的进一步发展。因此，水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中，生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段，尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段，主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。

1、我国城市排污的现状自从20世纪80 年代，我国城市污水处理已经在各方面有了很大的进展，但是其形势仍然极其严峻。我国目前淡水资源相当短缺,人均拥有量2300m3，列世界100多位，等同于世界人均水平的1/4。由此来看，我国目前的水污染形势较严峻,特别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响非常突出。

我国的经济体制从计划经济转型过来。在这种经济体制下，我国城市污水处理的管理机构和管理方式等方面一直沿袭旧的经营管理

模式，对污水处理设施方面的建造、设备运行和价费行使统一管理、分级领导的体制，给城市污水处理相关行业导致了很多弊端。

我国污水处理面临着水污染严重，污水处理起步较晚、基础较差、要求高的严峻形势。近年来，我国城市污水处理方面有了很大发展。但绝大多数城市的污水处理能力满足不了实际需要。

2、目前存在的问题

(1)我国近些年社会经济持续高速发展给环境带来越来越大的压力。到今天为止，我国城市排放污水每年达到约500多亿吨，处理的污水占排放不到1/5。这个数字相对发达国家来说少得可怜。而发达国家的污水处理率都在80% 以上。除此以外，很多污水处理车间乃至厂家处理后的污水也没有达到环保要求，还会对环境产生很多危害。

(2)管网收集系统建设滞后，特别是一些城市中心区雨污分流还没有实现，污水处理设施难以充分发挥效益。目前我国处理设施严重不足,城市排水管网普及率及管道收集率较低,许多厂管网不能配套，一些城市污水处理厂不能满负荷运作。现有的处理设备还存在着设计水平低、设备质量低、运行稳定性较差等诸多问题，而且更新改造和达标改造资金短缺、运行费用不足。

(3)各级政府筹集资金或借债资金方式等组建的污水处理厂，很多时候被各级政府委托排水厂机构管理，各种运行费用的来源都靠政

府，政府财政状况的好坏决定了各种运营费用的多少。这就容积导致因为财政资金缺乏有效监控，产生浪费现象。在这种情况下，各级政府筹集资金污水处理厂的管理者缺乏成本的意识，将导致人浮于事、陈旧的管理方式、工作不讲究效率等现象的重复发生。

3、工业废水具有以下几个特点：

(1)排放量大，污染范围广，排放方式复杂工业生产用水量大，相当一部分生产用水中都携带原料、中间产物、副产物及终产物等排出厂外。工业企业遍布全国各地，污染范围广，不少产品在使用中又会产生新的污染。如全世界化肥施用量约5亿t，农药200多万吨，使遍及全世界广大地区的地表水和地下水都受到不同程度的污染。工业废水的排放方式复杂，有间歇排放，有连续排放，有规律排放和无规律排放等，给污染的防治造成很大困难。

(2)污染物种类繁多，浓度波动幅度大由于工业产品品种繁多，生产工艺也各不相同，因此，工业生产过程中排出的污染物也数不胜数，不同污染物性质有很大差异，浓度也相差甚远。

(3)污染物质毒性强，危害大被酸碱类污染的废水有刺激性、腐蚀性，而有机含氧化合物如醛、酮、醚等则有还原性，能消耗水中的溶解氧，使水缺氧而导致水生生物死亡。工业废水中含有大量的氮、磷、钾等营养物，可促使藻类大量生长耗去水中溶解氧，造成水体富营养化污染。工业废水中悬浮物含量很高，可达3000mg/L，为生活废水的10倍。

(4)污染物排放后迁移变化规律差异大工业废水中所含各种污

染物的性质差别很大，有些还有较强毒性，较大的蓄积性及较高的稳定性。一旦排放，迁移变化规律很不相同，有的沉积水底，有的挥发转入大气，有的富集于生物体内，有的则分解转化为其他物质，甚至造成二次污染，使污染物具有更大的危险性。

(5) 恢复比较困难，水体一旦受到污染，即使减少或停止污染物的排放，要恢复到原来状态仍需要相当长的时间。

4、现代生物技术在废水处理中的应用

废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物

进行转移和转化，从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速，好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟，所以，这里只介绍固定化等新兴技术。

（1）固定化微生物技术固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质，一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造，将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后，菌体密度提高，大大提高了处理效率，尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术，将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上，投加于“厌氧—好氧—生物滤池”工艺流程中，处理印染废水，结果表明：出水色度极低，处理后的水可回用。

（2）生物强化处理技术为了提高废水处理的效果，而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的

高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有：①高浓度活性污泥法，以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理，加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果。②生物—铁法，是在普通活性污泥中加入无机盐，多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉)，形成生物铁絮凝体活性污泥，具有高浓度活性污泥法的特点，主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法，综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者产生协同增效作用。在该系统中，每g活性炭去除1～3gCOD ，分解废水毒性能力明显增强，同时提高脱氮水平。

（2）生物反应器技术生物反应器技术，是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器，其共同特点是反应器内装有比表面大的载体，有利于微生物附着生长形成生物膜，供气或供给的其他反应条件优越，污染物具有充分的时间与微生物接触，有利于增强微生物的分解代谢能力。目前，2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低，造价较高，但其管理方便，运行费用低，所以欧美地区约有7%的污水处理厂采用该技术。

（3）生物修复技术生物修复技术是利用生物，特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解，但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程，常常采用许多强化措施，使自然生态系统维持原状的前提下，使受污染的环境得以修复。研究表明，生物修复