生物菌剂强化处理工业废水的技术及其研究进展

生物菌剂强化处理工业废水的技术及其

研究进展

摘要：生物菌剂是一种或几种人为培育的，旨在利用其微生物降解不同有机物的特性处理不同水质的产品。生物强化技术是指：在生物处理系统中，通过投加具有特定功能的微生物、营养物或基质类似物，增强处理系统对特定污染物的降解能力、提高降解速率、达到有效处理含难降解有机污染物废水目的的技术。本文介绍了工业废水的特点，浅述了现有的工业废水通过生物处理的常见工艺，分析了现有生物技术在处理工业废水中存在的问题，提出了生物菌剂强化作用在处理工业废水中的优势作用，介绍了生物菌剂的开发现状、使用方式及其作用效果，为工业废水处理中的应用提供理论参考依据。

关键词：生物菌剂；工业废水；生物强化

1.

现有的工业废水生物处理工艺

（1）活性污泥法

活性污泥法是一种应用最广泛的、采用好氧生物进行的废水生化处理技术，其主要由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成[3]。

工业废水经初沉池完成初次沉淀池后，与二沉池底部回流的活性污泥一同流入曝气池，经过一段时间的曝气后，悬浮状的活性污泥与废水充分接触，吸收废水中的悬浮固体和胶体物质。活性污泥中的各类微生物能够利用废水中的可溶性有机物（Dissolved Organic Matter, DOM），进行呼吸作用，通过自身代谢，把废水中的有机物转化为微生物自身所需的营养物质，从而使废水中的可溶性有机物最终被转化为二氧化碳，从而排出。废水中的难溶解性有机物无法被污泥中的微生物利用，需要先转化成溶解性的有机物，从而能够被活性污泥中的微生物利用。废水经曝气沉淀后得到净化，处理后的废水与活性污泥流入二沉池，沉淀

一段时间后进行分离，上层水排放，下层污泥经过浓缩后，其中一部分回流到曝气池，另一部分剩余污泥随系统排出。活性污泥法有很多形式，相应地开发出了很多变形工艺，都在一定程度上对活性污泥法进行了完善

（2）生物膜法

生物膜法是指：将微生物群体附着在固体填料的表面，形成一层生物膜，并让生物膜与废水接触，其原理依然是利用微生物的呼吸作用，将废水中的有机物代谢为二氧化碳，从而排出水体。根据废水与生物膜接触形式不同，将生物膜反应器分为生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。用于工业废水的生物膜法多是采用生物接触氧化并多与其他工艺如气浮、化学絮凝沉淀、序列间歇式活性污泥工艺（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，简称SBR工艺）等结合起来。

该工艺具有生物量高、占地面积小、耐冲击负荷以及不产生污泥膨胀等优点。但由于膜表面的结团而导致表面积减少，以及纤维的脱落，曝气不均匀等因素都会使处理效果下降，目前在小水量的工业废水的处理中应用较多。

（3）厌氧-缺氧-好氧生物处理法

厌氧-缺氧-好氧生物处理法，是传统活性污泥工艺、生物硝化工艺和生物除磷工艺的综合。在好氧段，硝化细菌将水中的氨氮通过生物硝化作用转化成硝酸盐（NH3-N硝化为NO3--N）；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用转化成氮气逸入大气中（NO3--N通过反硝化为N2），从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放将磷去除。

除了去除废水中的氨氮、磷，以上三种细菌均具有去除五日生化需氧量的作用，还可以有效降低废水中不可降解的部分化学需氧量指标，除此之外，“厌氧处理+好氧处理”技术较“物化+完全好氧处理”技术可节约能耗，降低工业废水处理成本，可有效地减少废水处理过程中的污泥发生量，同时，可实现部分废物的资源化利用，并实现处理后的废水部分回用的目标。

1.

现有的工业废水生物处理工艺存在的问题

目前，传统的水解酸化和厌氧工艺对工业废水的处理还没有形成较完善的工艺方案，特

别是水解酸化的作用没有得到很好的发挥，使得厌氧处理效果不佳，当遇到季节变化或水质

波动较大的情况下，会出现出水水质变差、系统不稳定，短时间内无法恢复等情况。

工业废水是一种化学需氧量（COD）和氨氮(NH3-N)质量浓度均较高的废水，对氨氮的脱

除主要是依靠活性污泥中的硝化/反硝化细菌的作用，由于硝化细菌是严格自养菌，生长速

率低，对外界环境变化敏感，使其在与异养菌的竞争中处于劣势，极易被系统淘汰，造成水

中硝化菌群十分贫乏。由于工业废水会受生产工艺的变化、季节等因素影响，水质变化较大，硝化反应也很容易受到冲击负荷的影响，反应条件受到破坏，导致出水NH3-N质量浓度不能

够达标，当生物系统不稳定时，COD的去除也受影响不能够稳定达标排放。

1.

生物菌剂强化处理技术

生物菌剂是一种或几种人为培育的，旨在利用其微生物降解不同有机物的特性处理不同

水质的产品。复合生物菌剂则是把不同微生物混合培育，在保证每个微生物均正常生长的前

提下，从而达到废水的多项处理的产品。此类复合生物菌剂具有成活率高，适应环境快，处

理高效，特异性明显等特点。生物菌剂应用广泛，主要应用于农业、养殖业、水体污染等方

面[4]。我国生物菌剂研究起步相对较晚，但在生物菌剂的应用上仍取得了理想的成果。例如：由北京沃土天地生物科技有限公司和中国农业大学资源与环境技术中心联合研制的VT系列

复合生物菌剂，在养殖水体的去污除臭上拥有较好的效果[6]。

生物强化技术是指在生物处理系统中，通过投加具有特定功能的微生物、营养物或基质

类似物，增强处理系统对特定污染物的降解能力、提高降解速率、达到有效处理含难降解有

机物废水的目的[5]。该技术在环境治理及废水生物处理系统中以其较快较明显的处理效果受

到研究者越来越多的关注。在废水处理系统中的研究情况表明，总体来说该技术可起到高效

去除目标污染物、加速系统启动、提高系统抗水力及有机荷的能力、增强系统菌群结构和功

能的稳定性等作用。目前，生物强化技术在医药、焦炭、造纸、石化、印染、橄榄油等行业

的废水生物处理中均有研究，并且有些研究已进入全规模试验阶段[7]。

3.1生物菌剂强化处理技术的开发现状

国内环保用高效降解菌方面的研究和应用主要集中在高校、科研院所，以实验室研究阶

段为主，研究的范围广，少数已经进入中试和工程示范阶段。开发生物菌剂对难降解有机废

水进行生物强化处理是目前研究的主要方向，实验主要从2个方面展开：一是从特定环境