微生物在废水中的应用

微生物在污水处理中的应用

作者张冬艳单位内科大能环学院水12-1班

摘要：对应用于污水处理的部分微生物新技术进行概述,即:固定化微生物技术在有毒废水中应用广泛。污水生物处理实际是水体自净的强化，在去除了污水中的污染物后，必须将微生物从水中分离出来，这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。生物絮凝技术因其絮凝范围广、活性高、安全无害无污染而易于实现工业化,成为当今世界絮凝剂方向研究的重要课题;生物吸附法主要用于重金属离子的去除;电极生物膜法是一种针对性很强的方法,主要为反硝化菌的生长提供良好的条件。

关键词：微生物；污水处理；活性污泥法；生物膜法固定化;酸化;絮凝;生物吸附

一世界水资源现状

全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。在当今环境问题中, 随着人类社会化程度的不断提高和社会经济活动的日益频繁，环境污染问题也越来越严重，水环境污染的问题相当难避免, 水体污染治理已成为人们头疼的一大难题。-日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。水资源危机既阻碍世界可持续发展，也威胁着世界和平。这些问题对人类发展构成极大威胁，成为人类健康、经济、可持续发展的重大阻碍过去50年中，由水引发的冲突共507起，其中37起有暴力性质，21起演变为军事冲突。专家警告说，随着水资源日益紧缺，水的争夺战将愈演愈烈。如何应用现代科学技术手段对这些污水进行处理，使之成为人类可放心利用的水资源，同时从根本上遏制水污染，减少水污染，净化我们的生态环境，成为当务之急。

二水污染物的类型及来源

污水因其来源不同，大体上可分为生活污水、工业废水和农业废水，工业污水的可生化性较差，通常只能采甩化学方法来处理。而生活污水可生化性相对较高，所以采用生化法处理效果比较好。大多数城市污水处理厂的原水主要是生活污水，其中掺杂的工业污水只占相当小的一部分，所以生化法一直是城市污水处理厂的首选工艺。

（1）生活污水生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物和有机物。无机物如氯化物、硫酸盐、磷酸盐和钠、钾、钙、铁等碳酸盐，有机物有纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。

（2）工业废水工业废水是水体污染的主要污染源，包括钢铁工业废水，食品工业废水，化工废水等。

（3）农业废水农业废水主要是农业上使用的化肥、农药进入水体造成的污染水，它面广而量大且易分散，易造成水体富营养化。

三污水处理新技术

近期全球科技和工农业生产的发展还带来了一些无法预料的新污染物质,如农药、增塑剂、洗涤剂等。众所周知,用物理的方法(如打捞)虽可清除部分污染物,但对氨氮、亚硝酸盐等化学污染物以及禽畜粪便等的处理难以奏效,用化学的方法则易造成二次污染。随着科学技术的发展,与物理、化学等处理方法不同,能够“吃”污的微生物控制污染技术近年来逐渐受到重视,并在污水处理等领域得到广泛应用。据了解,美国、日本和欧洲许多国家十分重视水质处理问题。目前常用的水处理方法有:物理化学法,臭氧活性炭联用处理技术,微生物处理技术,点水处理技术,膜分离技术[3～6]

。自1882年首次进行向污水中鼓入空气的试验后,生物污水处理技术就作为一种独立的工艺方法在污水处理领域中占有重要地位。它以成本低、出水水质较好、污泥肥分高等优点,而被世界各国广泛采用。微生物污水处理技术是利用微生物代谢作用中产生的酶来氧化分解有机污染物,从而达到净化污水的目的

污水与污水生物处理污水中的污染物质成分极其复杂。一般生活污水的主要成分是代谢废物和食物残渣。工业废水可能含有较多的金属、酚类、甲醛等化学物质。此外污水中还含有大量非病原微生物和少量病原菌及病毒。污水的生物处理就是以污水中的混合微生物群体作为工作主体，对污水中的各种有机污染物进行吸收、转化，同时通过扩散、吸附、凝聚、氧化分解、沉淀等作用，以去除水中的污染物。因此，污水生物处理实际上是水体自净的强化，不同的是，在去除了污水中的污染物后，必须将微生物从出水中分离出来，这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。

四污水处理生物对水质的要求

1 pH值

好氧生物处理，pH应保持在6～9范围内。厌氧生物处理，pH应保持在6．5～8之间。在运行期问，pH不能突然变化太大，以防微生物生长繁殖受到抑制或死亡，影响处理效果。

2 温度

一般好氧生物处理要求水温在20 ～40oC之间。污泥的厌氧消化需利用高温微生物进行厌氧发酵,温度应提高至 50～60oC 之间。

3 营养

微生物的生长繁殖需要各种营养。城市生活污水能满足活性污泥的营养要求，但工业废水除有机物外一般缺乏某些养料，特别是N和P，故这类污水进行生物处理时，需要投加生活污水、粪尿、或氮、磷化合物。但如果工业废水不缺营养，切勿添加上述物质，否则会导致反驯化。

4 有毒物质

污水生物处理的效果污水经过生物处理后，其中的杂质和污染物质能以某种形式（如生物絮凝作用）被分离除去，或被转为无害的物质。例如，城市生活污水经生物处理后，活性污泥法的BOD和SS（悬浮性固体）去除率都在90%左右；生物滤池法BOD去除率在80%、SS去除率在90%左右。工业废水中往往含有许多有毒物质,如重金属、H2S、氰、酚等。虽然所有初次接种到某种废水中的微生物群体(活性污泥或生物膜)在培养驯化中都已经历了自然筛选过程，剩下的细菌中绝大部分都是以该种废水中污染物质为主要营养的降解菌，但当污水中的有毒物质超过一定浓度时，仍能破坏微生物的正常代谢，影响污水生物处理效果只有BOD高的废水才适宜采用生物处理，COD很高但BOD不高的废水不宜采

用生物处理。对于有毒的废水，只要毒物能降解，就可用生物法处理，关键是控制毒物浓度和驯化微生物。

因此，对某种污水进行生物处理必须根据具体情况确定处理方法，必要时需经过试验，以确定生物处理中毒物的容许浓度。同时加强微生物驯化以提高对毒物的承受力。

5 溶解氧

好氧生物处理要保证供应充足的氧气，否则会使处理效果明显下降，甚至造成局部厌氧分解，使曝气池污泥上浮，生物滤池或生物转盘上的生物膜大量脱落。但溶解氧过多，也不利于生物处理。

五微生物处理污水的原理利用及方法

好氧生物处理

好氧生物处理是在水中有溶解氧存在的条件下，借好氧和兼性厌氧微生物(其中主要是好氧菌)的作用来进行的。在处理过程中，绝大多数的有机物都能被相应的微生物氧化分解。用好氧法处理污水，基本上没有臭气，处理所需的时间比较短，如果条件适宜，—般可去除BOD5 80 ～ 90 ％以上。

优点：

(1) 微生物浓度高，处理效率高；

(2)生物膜内微生物种类、数量多，呈一稳定的生态系统；

(3)氧利用率高（10%±）；

(4)比生物膜法能耗高（增加了人工曝气），投资较高；

缺点：

布气、布水不易均匀，填料易堵塞。（用维纶软性纤维填料可避免堵塞，且价廉、耐用、加工方便。

厌氧生物处理

厌氧生物处理是在无氧的条件下，借厌氧和兼性厌氧微生物(其中主要是厌氧菌)的作用来分解污水中有机物的，也称厌氧消化或厌氧发酵。厌氧生物处理主有机污泥和高浓度有机污水的处理。由于是密闭发酵，所以在处理过程中不影响周围环境；同时隔绝空气又加以高温发酵，可以钉死寄生虫卵和致病菌；并且可以产生生物能源甲烷。因此厌氧消化法近年来渐渐受到重视，但由于所需时间长，对设备要求严格，因而影响其迅速推广。

优点：

（1）适于高浓度废水和好氧难降解的有机废水。(好氧:中、低浓度) （2）能耗低：为ASP的1/10 。

(3) 负荷高：好氧2—，厌氧2—10，可高达50。

（4）剩余污泥少：易浓缩、易脱水，污泥量为ASP的5%—20%。

（5）N、P需要少：好氧BOD:N:P为100:5:1，厌氧100:2.5:0.5，对N、P缺乏的工业废水需投加的营养盐少。

（6）有一定杀菌作用（废水、污泥中的寄生虫卵、细菌、病毒等）。

（7）生产灵活、适应性强：可季节性、间歇性运转。

（8）可产生有价值的副产物：如沼气。

缺点：

（1）厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。

（2）出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。