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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用摘要：分析目前的水環(huán)境污染狀況及生物技術(shù)在其的應(yīng)用，最后主要介紹幾種在廢水處理中應(yīng)用的生物技術(shù)。關(guān)鍵詞：廢水處理；生物膜法；固定化微生物技術(shù)；生物強(qiáng)化處理技術(shù) 隨著工業(yè)的高速發(fā)展,水環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重地威脅著人類的生存環(huán)境,制約著社會和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,因此,水污染控制成為全世界共同關(guān)注的問題。目前生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中主要是利用微生物，少部分利用植物作為環(huán)境污染控制的生物1。生物技術(shù)已是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項技術(shù)，其在水污染控制方面發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時，最終產(chǎn)物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質(zhì)

2、，如二氧化碳、水和氮?dú)?。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移，因此它是一種消除污染安全而徹底的方法。 現(xiàn)在，生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段,尤其是現(xiàn)代生物技術(shù)將成為水污染控制領(lǐng)域重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段,主要應(yīng)用于廢水處理、生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面2。更因其在處理水污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)，加之技術(shù)開發(fā)所預(yù)示的廣闊的市場前景，受到了各國政府、科技工作者和企業(yè)家的高度重視。隨著生物技術(shù)研究的進(jìn)展和人們對環(huán)境問題認(rèn)識的深入，人們已越來越意識到，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，為從根本上解決環(huán)境問題提供了無限

3、的希望。 廢水生物處理是利用微生物的生命活動過程,對廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化,從而使廢水得到凈化的處理方法3。這里主要介紹幾種廢水生物處理技術(shù)。厭氧生物處理厭氧生物處理已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)廢水的處理，而且諸如能耗少，操作簡單，投資及運(yùn)行費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)更顯示出在垃圾滲濾液處理方面的巨大優(yōu)勢，且由于產(chǎn)生的剩余污泥量少，所需的營養(yǎng)物質(zhì)也少的特性，也正適合于營養(yǎng)物質(zhì)失調(diào)的滲濾液的處理4。近年來，運(yùn)用于垃圾滲濾液處理的厭氧生物處理方法主要有：厭氧消化池、厭氧序批式反應(yīng)器、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、上流式厭氧過濾反應(yīng)器、上流式厭氧污泥床過濾反應(yīng)器及厭氧折流板反應(yīng)器等5。好氧生物處理好氧生物處理工藝是最

4、為經(jīng)典和技術(shù)最為純熟的污水處理方式。好氧處理不僅可以有效降解有機(jī)污染物，還可通過流程的安排進(jìn)行硝化和反硝化來達(dá)到降解氨氮的目的，盡可能降低處理成本，正適合于垃圾滲濾液較高的脫氮要求，且垃圾滲濾液的處理規(guī)模一般較小，成分復(fù)雜，因此要求處理工藝必須簡單、靈活、安全可靠和抗沖擊能力強(qiáng)，這些也正好是好氧處理的優(yōu)勢所在6。目前，運(yùn)用垃圾滲濾液處理的好氧處理工藝包括活性污泥法、曝氣氧化塘和生物膜法等。 生物膜法生物膜法具有抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，而且生物膜上能生長世代時間較微生物，如硝化菌等7。Loukidou M X46等分別一聚氨基甲酸脂顆粒和粉末活為載體的生物流化床處理老齡垃圾滲濾液，發(fā)現(xiàn)以聚氨

5、基甲酸脂顆粒為載體，平均去除65%的COD、90%的BOD和70%的色度，在后期穩(wěn)定階段NH3-N除率則達(dá)到了90%以上；而以粉末活性炭為載體，COD、BOD、NH3-N以及色度去除率為81%、90%、85%和80%。盡管好氧處理能夠?qū)⒖缮到獾挠袡C(jī)物完全處理，但有時這種處理能耗較高，不夠經(jīng)濟(jì)，且由于好氧微生物易手滲濾液中的有毒有害物質(zhì)影響而降低其去除難降解有機(jī)物質(zhì)的能力。所以，好氧處理一般只適合于小規(guī)模的、可生化性較好的垃圾滲濾液的處理，而對于大批量的滲濾液處理，其作為厭氧處理等的后續(xù)處理顯得更為經(jīng)濟(jì)使用。 曝氣生物濾池曝氣生物濾池（BiologicalAerated Filter）簡稱B

6、AF，是80年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝。該工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX（有害物質(zhì)）的作用，其特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體與一體，節(jié)省了二沉池，其容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時間短，所需基處建投資少，出水水質(zhì)好；運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用省。曝氣生物濾池的特點(diǎn)曝氣生物濾池（biologicalaeratedfilter）與普通活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積?。ㄊ瞧胀ɑ钚晕勰喾ǖ?/3）、投資少（節(jié)約30%）、不會產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，但它對進(jìn)水SS要求較嚴(yán)（一般要求SS100mg/L，最好SS60mg/L）

7、，因此對進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。 活性污泥法活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機(jī)站送來的壓縮空氣，通過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動的狀態(tài)，形懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行7。第一階段，污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏性物質(zhì)。同時一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。 第二階

8、段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機(jī)物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍。活性污泥反應(yīng)進(jìn)行的結(jié)果，污水中有機(jī)污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。 經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。事實(shí)上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中?；钚晕勰喾ǖ脑硇蜗笳f法：微生物“吃掉”了

9、污水中的有機(jī)物，這樣污水變成了干凈的水。它本質(zhì)上與自然界水體自凈過程相似，只是經(jīng)過人工強(qiáng)化，污水凈化的效果更好。固定化微生物技術(shù)固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中的一項新技術(shù)。進(jìn)入80年代后國內(nèi)外開始應(yīng)用這種具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)來處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機(jī)物質(zhì)，一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到改造或創(chuàng)造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進(jìn)行固定化后，菌體密度提高，大大提高了處理效率，尤其是對難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢8。有人利用新研制的聚集交聯(lián)固定化細(xì)胞技術(shù)，將篩選的高效優(yōu)勢脫色菌種固定在活性污泥上，投加于“厭氧好氧生物濾池”工藝流程中，處理印染廢水，結(jié)果表明：出水色度極低

10、，處理后的水可回用。生物強(qiáng)化處理技術(shù) 為了提高廢水處理的效果,而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種,或通過基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種,以去除某一種或某一類有害物質(zhì)。主要強(qiáng)化方法有:(1)高濃度活性污泥法。以高污泥濃度和長泥齡來促進(jìn)對難分解物質(zhì)的處理,加快反應(yīng)速度。日本采用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水,取得顯著效果。(2)生物- 鐵法。在普通活性污泥中加入無機(jī)鹽,多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉)形成生物鐵絮凝體活性污泥,具有高濃度活性污泥法的特點(diǎn),主要用來提高除磷效果。(3)生物- 活性炭法。綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中,每1 g活性炭可

11、去除13gCOD,分解廢水毒性能力明顯增強(qiáng),同時提高脫氮水平。生物反應(yīng)器技術(shù)生物反應(yīng)器技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。現(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器，其共同特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體，有利于微生物附著生長形成生物膜，供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越，污染物具有充分的時間與微生物接觸，有利于增強(qiáng)微生物的分解代謝能力9。目前，2000m3的反應(yīng)器已經(jīng)問世。雖然其處理能力較低，造價較高，但其管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低，所以歐美地區(qū)約有7%的污水處理廠采用該技術(shù)。生物修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)技術(shù)是利用生物，特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現(xiàn)場降解為CO2和H2O或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的工程技術(shù)系統(tǒng)。這項技術(shù)正

12、被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解，但微生物可將其轉(zhuǎn)移或降低其毒性9。為了加快去除污染物的進(jìn)程，常常采用許多強(qiáng)化措施，使生態(tài)系統(tǒng)維持原狀的前提下，使受污染的環(huán)境得以修復(fù)。研究表明，生物修復(fù)與傳統(tǒng)的物化法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：，僅為物化法30%-50%；對環(huán)境影響小，不產(chǎn)生二次污染，遺留問題少；最大限度地降低污染物的濃度；修復(fù)時間較短，就地修復(fù)，操作方便。微生物水處理劑微生物水處理劑主要集中在以下幾個方面：微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑是一種由優(yōu)勢互補(bǔ)的微生物菌群、繁殖促進(jìn)劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑，已經(jīng)在保健領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用于環(huán)境凈化的微生態(tài)制劑由于其應(yīng)用范圍廣、使用安全

13、、無副作用，為區(qū)域環(huán)境保護(hù)提供了新的重要手段。歐美近年來加快了這方面的研究開發(fā)，已有采用微生態(tài)制劑原位修復(fù)水體的成功實(shí)例。生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個新的發(fā)展方向，主要有兩大類：一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物；另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術(shù)使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復(fù)利用。微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過微生物發(fā)酵，抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑，這些是無機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點(diǎn)是降解性能好，成本低，無

14、二次污染等。目前，已篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中，霉菌8種，細(xì)菌5種，放線菌5種，酵母菌1種。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，微生物水處理劑的開發(fā)與應(yīng)用具有良好的前景。生物藕合技術(shù)近年來，高級氧化技術(shù)、生物處理技術(shù)處理有毒難降解工業(yè)廢水得到了不同程度的發(fā)展，但采用現(xiàn)有單一的高級氧化或生物處理技術(shù)很難將有毒難降解工業(yè)廢水處理達(dá)標(biāo)。因此，采用高級氧化生物藕合技術(shù)處理有毒難降解工業(yè)廢水已經(jīng)成為工業(yè)廢水處理技術(shù)發(fā)展的新趨勢5。就目前的研究進(jìn)展來看，一般都是將高級氧化處理作為有毒難降解工業(yè)廢水的預(yù)處理技術(shù)使用，將廢水中有機(jī)污染物的濃度及毒性降至較低范圍，同時增加工業(yè)有機(jī)廢水的可生化性，而后再根據(jù)高級氧化法

15、處理結(jié)果，輔之以適當(dāng)?shù)纳锾幚矸椒▽⒐I(yè)廢水處理至接近或達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。高級氧化一生物藕合技術(shù)有很多，如光催化氧化生物處理新技術(shù)、電化學(xué)高級氧化一高效生物處理技術(shù)、超聲波預(yù)處理一高效生物處理技術(shù)、輻射分解一生物處理組合工藝等。目前，我國已經(jīng)開始在印染、制藥等工業(yè)領(lǐng)域嘗試?yán)眠@一技術(shù)手段進(jìn)行工業(yè)廢水的處理研究。由于高級氧化生物藕合技術(shù)手段研究和應(yīng)用時間很短，到目前為止，有關(guān)這方面的研究僅局限于高級氧化技術(shù)及生物處理技術(shù)各自的最佳工藝條件研究，實(shí)質(zhì)上只是簡單機(jī)械地將兩種處理技術(shù)串聯(lián)起來使用，而對于高級氧化一生物反應(yīng)藕合化工過程的研究一直作為“黑箱”處理，主要靠經(jīng)驗(yàn)或半理論半經(jīng)驗(yàn)來宏觀設(shè)計、優(yōu)化與集成

16、。對高級氧化處理產(chǎn)生的組分及結(jié)構(gòu)對后續(xù)生物處理過程與效果的禍合與優(yōu)化匹配技術(shù)，以及對多種污染物在高級氧化一生物處理過程中的交互作用、轉(zhuǎn)化途徑及其模型框架與處理效率間的定量關(guān)系的研究，在國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報道。優(yōu)化組合的處理工藝提高難降解物質(zhì)的去除率,必須延長水力停留時間和增加泥齡,提高微生物有效濃度,增加污染物與微生物的接觸時間10。目前常用的工藝有:a.采用PACT工藝(添加粉末活性炭活性污泥工藝),使有機(jī)物除被微生物氧化處理外,還被活性炭所吸附。由于活性炭表面的污泥泥齡較長,污染物與微生物接觸時間遠(yuǎn)大于水力停留時間,從而使難降解毒性有機(jī)物去除率提高。b.厭氧好氧工藝的組合有時采用單獨(dú)的好氧或厭氧工藝處理效果都不理想,但采用聯(lián)合處理工藝后,可能會發(fā)揮各工藝的優(yōu)點(diǎn),產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使處理效果大大提高。如厭氧