环境专业文献检索及前沿

环境专业文献检索及

前沿

学生姓名：温浩学号：09040141X37

学院：信息商务学院

专业：环境工程

生物技术在污水领域的应用现状及发展前景

摘要:随着经济的发展和人民生活水平的提高, 所排放的废水日益增多, 造成的环境危害也日趋严重。采用生物技术处理废水具有许多明显的优点。本文详细介绍了生物技术在废水处理中的应用进展及前

沿动态。

关键词:生物技术活性污泥法生物膜法

引言

全球性水污染问题已对人类的生存环境和社会经济发展构成越来越严重的威胁, 保护水资源、防治水污染、改善水环境是实施可持续发展的必由之路,已成为人类共同追求的目标。在目前所开发的废水处理技术中, 生物处理技术已成为处理废水、控制水污染的主要手段。废水的生物处理技术就是采用一定的人工措施, 创造有利于微生物生长、繁殖的环境, 使微生物大量繁殖, 以提高微生物氧化分解有机污染物的一种技术。

1 活性污泥法

活性污泥法是目前应用最广泛的一种生物技术。由于在活性污泥上栖息、生活着大量的微生物,这种微生物以溶解性有机物为食料, 获得能量, 并不断增长繁殖, 通过相互协同作用, 加快了污染物质的降解, 从而使废水得到净化。活性污泥处理废水常用的主要方法是: 吸附生物降解工艺，简称AB 法、序批式活性污泥法( Sequencing Batch Reactor) , 简称SBR 法。

AB 法是吸附- 生物降解工艺的简称。这项污水生物处理技术是由德国亚琛(Aachen)工业大学卫生工程学院的Botho Bohnke 教授为解决传统的二级生物处理系统, 即预处理- 初沉池- 曝气池- 二沉池存在的去除难降解有机物和脱N 除P 效率低及投资运行费用高等问题, 在对两段活性污泥法(Z- A 法)和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上, 于20 世纪70 年代中期开发、80 年代初开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。前联邦德国国家专利局的废水处理专家称AB 法为目前在废水生物处理系统方面所取得的重大进展。AB 法工艺在我国的研究和应用经历了以下3个阶段: ①对AB 工艺的特性、运行机理及处理过程的稳定性等进行详尽的报道和研究; ②较多单位对AB 法处理城市污水、工业废水进行一定规模的(小试)研究。如: 中国市政工程华北设计院、济大学、清华大学、武汉工业大学、苏州城建环保学院以及东南大学等单位对城市污水、垃圾渗滤液、印染废水、炼油厂含碱废水、饮料废水及屠宰废水等进行了研究; ③国内部分城市污水处理厂(如: 山东省青岛市海泊河污水处理厂、泰安污水处理厂等)在引进德国AB 工艺技术的基础上, 已建成一定处理规模的AB 法污水处理厂, 标志该技术已在我国进入实际应用阶段。国内外的试验研究及实际工程应用表明: AB 法与传统的活性污泥法相比, 在处理效率、运行稳定性、工程投资和运行费用等方面均具有明显的优点,是一种非常有前途的污水生物处理技术。但其主要缺点是污泥产量高, 合理地解决污泥处置问题, 将有助于AB 工艺的推广应用

SBR 法是一种间歇式活性污泥法, 国内通常叫做序批式活性污泥法, 又称序批式反应器。它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷力强及具有脱N 除P 能力等优点, 是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术。该法在城市污水、食品工业废水、造纸废水行业等有广泛的运用。还有2 种被称作ICEAS的工艺可以说是SBR 工艺的变型。随着研究的不断深入, 预

计不久的将来ICEAS 和CASS 工艺在生产中的应用将有所突破。

我国是近10 多年来才开始对SBR 污水生物处理工艺进行研究的。1985 年, 上海市政设计院为上海吴淞肉联厂设计投产了我国第一座SBR 污水处理站, 设计处理水量为2 400 t/d, 几年的实际运行实践表明了良好的处理效果。湖南省湘潭大学于1989年完成了应用SBR 工艺处理啤酒废水的中试研究工作, 并且对SBR 工艺的运行稳定性及工艺特性进行了系统的研究。上海同济大学等单位也相继对SBR 的硝化脱N 的功能进行了一定的研究。SBR 法与连续流活性污泥法相比具有如下优点: 工艺简单、节省费用、污泥活性强、污泥质量浓度高、耐冲击负荷、有机物去除率高、能有效地控制污泥膨胀现象, 并能在不投加药剂的情况下达到脱N、除P 的效果。

2 生物膜法

生物膜法是在处理废水的反应器中添加介质(填料)作为微生物附着的载体, 在分解有机污染物过程中, 微

生物在介质的表面上生长繁殖, 逐步形成微生物膜, 利用这种微生物膜来净化污水。生物膜法具有无需污泥回流、不存在污泥膨胀、膜的生物活性高、反应稳定等优点。生物膜法有多种构筑物, 其中有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化床和生物流化床等。生物膜载体也从一开始的卵石、焦炭等天然材料, 逐步向以合成树脂为主、形状各异的膜载体发展, 同时也出现了固定床和流化床等各种形式。1989 年Yamamoto[5]将中空纤维膜丝直接置于曝气池中, 形成了一体式膜生物反应器。李红兵等人以渗气性膜作为载体创造出一种膜与生物膜法相结合的膜生物膜反应器(MBR) 。在MBR 中, 氧气可通过膜的细孔直接扩散到生物膜上, 由于膜的孔径在μm 范围, 由气相扩散到液相的气体不会产生气泡, 使氧气传递速率和气液有效接触

面积有了极大改进。目前, 对于生物流化床, 尤其是三相流化床的流动特征尚无合适的模型描述, 好氧生物流化床也缺少生产实践经验, 今后应进行更多的研究。

另外, 采用生物膜法和其他技术相结合运用于生产实践, 也取得了良好效果。朱苓等人报道了一种新型工业废水处理技术———生物膜电极法, 在处理低浓度硝酸盐氮污染的地下水和饮用水等方面具有良好的效果; Sakakibara 等人将脱氮菌固定在阴极表面, 对地下水和饮用水中低浓度的NO-进行处理, 取得了很

好的效果, 但目前这一技术尚处于实验室研究阶段; 刘俊新等人采用生物膜- 活性污泥工艺处理焦化废水, 可同时有效去除废水中的COD 和NH3- N, COD 去除率为80%～95%, NH3- N 去除率为94% ～99.9%, 其

他指标也达到了国家排放标准; 王乾扬等人采用膜法SBR 工艺处理皮革废水, 取得了理想的效果; 刘俊新等人同时利用该法对脱N 除P 进行了研究, 结果表明: NH3- N 去除率达99%以上, TN、TP 和COD的去除率分别达85%, 95%和95%。

3 厌氧生物处理法

厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术。因其效率高、成本低而成为现代先进的废水处理技术。用于厌氧处理的构筑物的最普通的消化池, 如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧转盘、挡板式厌氧反应器以及复合厌氧反应器等。近年来又发展了一些新型的工艺, 如厌氧接触系统、厌氧生物滤他、厌氧污泥床等。厌氧技术在废水处理中应用非常广泛, 我国在这方面的一些技术居于世界领先地位。厌氧方法适合处理高浓度的有机废水。一般BOD5 超过1.5 g/L 时, 就不宜用好氧处理, 而应该采用厌氧处理方法。与好氧处理相比, 其有如下优点:反应器不受氧传递的影响; 固体停留时间较长; 单位容积负荷远高于好氧系统; 产生污泥量少和运行费用低。同时, 每去除1 kg COD 能产主0.35 m3的甲烷, 因此, 废水厌氧处理在食品酿造和制糖工业中得到广泛应用。Gatze 等人采用低温厌氧法