污水處理生物技術精選(九篇)

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第1篇：污水處理生物技術范文

關鍵詞：污水生物處理技術；活性污泥法；生物膜法；固定化微生物技術

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一污水現狀

1.1我國水污染的現狀

隨著我國城鎮化速度的加快, 城市生活污水的比例高達70%以上。人們日常生活產生的污水主要含一些無毒有機物, 如糖類、淀粉、油脂、蛋白質和尿素等,其中含氮、磷等植物營養元素較高。在一定的時間和空間范圍內,這些污染物質大量排入天然水體并超過水體的自凈能力,導致水體富營養化。進入水體的各種有機物使需氧菌大量繁殖,消耗溶解氧;也使得藻類及其他水生植物異常繁殖,引起水體透明度降低,溶解氧減少直至為零。此時,需氧菌死亡,厭氧菌大量繁殖繼而分解,產生硫化氫、硫酸等物質,使水質惡化、水體的功能退化、生態結構破壞,這將會對我們所生存的環境產生長遠的、無法估計的影響。所以,加強城市污水處理,對于保障城市的可持續發展具有重要的社會意義和經濟意義[2]。

1.2城市污水的來源

城市污水主要來源于城市居民生活中產生的污水、各工業企業在生產制造過程中產生的生產廢水以及城市降水和部分受污染的地表水這三方面。生活污水含有較高的有機物，如淀粉、蛋白質、油脂、氮、磷等無機物以及含病原微生物和較多的懸浮物。各工業企業在制造過程中產生的廢水排放量較大，污染含量高，較難進行處理，對環境危害大。城市降水和受污染的地表水在城市污水中還沒有占到很大的比例，針對具體污水水質選擇是否需要與其他污水混和稀釋后處理。

二微生物處理污水的機理及凈水方式

2.1微生物處理污水的機理

污水生物處理是除物理化學法外的另一類水處理方法，它利用微生物生命活動過程對污水中污染物進行轉移和轉化作用，使污水得帶凈化的處理方法。微生物處理污水的機理：利用微生物處理污水是以光合菌群和酵母菌群為主導，協同其它有益微生物共同作用，產生抗氧化物質，通過氧化還原發酵等途徑分解氧化有機物，把有害有毒物質轉化為無害無毒物質。

2.2微生物凈化水質的方式

微生物用于污水處理一般主要對污水有害化合物中的有機物質起降解，轉化的作用。其凈水方式有:

1、降解作用:細菌、真菌和藻類都可以降解有機污染物。如好氧革蘭氏陰性桿菌和球菌可以降解石油烴、有機磷農藥、甲草胺、氯苯等;霉菌可以降解石油烴、敵百蟲、撲草凈等;藻類可以降解多種酚類化合物。例如，1989年，美國阿拉斯加州最早大規模應用微生物降解油輪擱淺后泄漏的3.8t原油，在投入特殊的氮、磷營養鹽后，促進了當地石油降解菌的生長和繁殖，加速了油污的分解。

2、共代謝:微生物的共代謝是指微生物能夠分解有機物基質，但是卻不能利用這種基質作為能源和組成元素的現象。這類微生物有假單胞菌屬、不動桿菌屬、諾卡式菌屬、芽孢桿菌屬等。

3、去毒作用: 微生物通過轉化、降解、礦化、聚合等反應，改變污染物的分子結構，從而降低或去除其毒性。如有機磷農藥馬拉硫磷可以在微生物的水解作用下，被分解為含有一酸或二酸的物質但是，微生物的作用是復雜的，有些微生物在凈化作用的同時，也有毒化作用。這類微生物可以使無毒物質轉化為有毒物質，從而產生新的污染。如三氯乙烯能夠在微生物作用下轉化為氯乙烯，這是強致癌物質。

三微生物處理污水的方法

目前，污水的微生物處理主要有活性泥法，生物膜法，厭氧處理法，氧化塘法、固定化微生物技術處理污水等，其中最主要的和應用最廣泛的是固定化微生物技術處理污水。

3.1活性泥法

是一種應用最廣、工藝比較成熟的廢水生物處理技術。其處理裝置是由曝氣池和沉淀池兩個部分組成。曝氣池高度充氣，污水在其中和活性泥不斷混合，水中的有機質被污泥吸附，部分被氧化分解，部分隨污泥進入沉淀池。沉淀污泥部分回流再生，部分為剩余污泥被排除。

3.2生物膜法

生物膜法是利用生物濾池處理污水，最初是從酒滴池開始的，并不斷得到改進，出現了塔式濾池，生物轉盤，浸沒法濾池等多種形式，其處理原理基本相同，都是依靠著生于固體介質表面的微生物來凈化有機物的，因此，又稱生物過濾法。處理過程中的物質轉移:空氣中的氧廢水生物膜此法比活性污泥法產生的剩余污泥少。

3.3厭氧處理法

厭氧處理法是在無氧條件下由兼性厭氧菌和專性厭氧菌來降解有機污染物的處理方法。通常用于不溶性有機物質，如纖維素含量高的污水，或高濃度的工業廢水，也經常用于處理剩余污泥。厭氧生物處理一般分為四個階段: 水解，發酵，產乙酸，產甲烷。這些無機物質主要是大量的生物氣體即沼氣。沼氣的主要成分是CH4和CO2。

3.4氧化塘法

又稱生物塘法或穩定塘法，是利用一個天然的或人工修整的池塘，由于污水在塘內

停留的時間較長，通過水中的微生物代謝活動可以將有機物降解。在氧化塘中，廢水中的有機物主要是通過有機菌藻共生作用去除的。氧化塘中同時可以進行好氧和厭氧性分解作用和光合作用，三種作用互相影響[3]。

3.5固定化微生物技術

3.5.1固定化微生物技術的介紹

固定化微生物技術是將微生物固定在載體上使其高度密集并保持其生物功能，在適宜的條件下增殖并滿足應用之需的一種新的生物技術。這種技術應用于污水處理有利于提高生物反應器內的微生物濃度，利于反應后的固液分離，縮短處理的時間。固定化微生物方法多種多樣，但主要有結合固定化，交聯固定化，包埋固定化和系指微生物吸附在載體表面而固定化的方法[4]。

交聯固定化是利用兩個或兩個以上的功能基團，使微生物菌體相互連接成網狀結構，即使功能基團直接與微生物細胞表面的反應基團如氨基、輕基等交聯，形成共價鍵而達到固定微生物的目的。由于形成共價建過程中，往往會對微生物細胞活性造成極大的影響，而且適用于此類固定化交聯劑大多昂貴，因此此法在應用上受一定的限制。包埋固定化方法是使微生物包埋在半透性的聚合物或膜內，或使微生物細胞擴散進人多孔性的載體內部，這種固定化方法具有操作簡單，能保持多酶系統，且對微生物細胞活性影響較少，是目前制備固定化微生物最常用、研究最廣的方法。固定化材料常有聚乙烯醇(PVA)，聚丙烯酞胺(ACAM)，聚乙烯乙二醇(PEG)、瓊脂、光硬化樹脂，海藻酸鈣、角叉萊膠等。除此之外，還有依靠微生物自身的絮凝作用而形成的固定化微生物，此法固定化需時長，受環境因子影響大。如升流式厭氧污泥床(UASB)反應器中顆粒污泥的形成即屬于微生物的自身固定化過程。

3.5.2固定化微生物技術的優點

與普通懸浮生物處理法相比,固定化技術的優點是:能在生物處理裝置內維持高濃度的生物量,提高處理負荷、減少處理裝置容積;污泥產量少;可選擇性地固定優勢菌種,提高難降解有機物的降解效率;抗毒物毒性強;對水質及pH的變化有較好的穩定性。這些優點使固定化技術在廢水處理中受到重視,特別是在難降解和有毒廢水處理中表現出更大的潛力。國內外學者對固定化技術在廢水處理中的應用進行了大量的研究。根據所固定微生物的種類的不同,固定化方法也有所不同。常用的方法主要有3種:載體結合法、包埋法和交聯法。其中載體結合法中的物理吸附法和包埋法是目前研究最廣泛的方法上述各種微生物處理技術，由于污水中的污染物質是多種多樣的，在某些方面都存在一定的不足，所以一般一種污水的處理需要聯合使用幾種方法。四微生物技術處理污水的研究熱點和特點

4.1微生物處理污水的研究熱點

極端微生物是指那些在一般生物不能生存的條件下(如高酸、高堿、高溫、低溫、高壓、高鹽等)能生存的微生物。由于其特殊的生理機制，在環境保護中具有極大的應用價值。Sandra等的研究表明，嗜熱微生物可用來對高溫排放廢水直接處理，省去了冷卻的環節和花費，并且從動力學的角度講，提高溫度有利于提高反應速率從而加快廢水出來的速度，縮短水力滯留時間，減少動力消耗[5]。另有報道利用嗜堿細菌降解木質素的研究[6]。極端微生物以其特殊的生理機制及其分泌的極端酶，正在成為研究熱點，隨著研究的深人將進一步推動極端微生物在污水處理中的應用。

4.2微生物技術處理污水的優點

1、節約水資源，降低能耗和成本；

2、利用有益菌群原液比一般凈化槽處理污水，大大縮短曝氣時間，提高工效；

3、治污效果顯著，如有機氮、金屬離子、混濁度、COD(化學需氧量)、BOD(生化需氧量)等均下降至國標以下標準，而DO(溶解氧)上升，水質得到改善；

4、處理污水中的重金屬等，消除毒害；

5、抑制病原菌，消除異味，改善空氣質量；

6、可以清除糞尿惡臭，凈化生態環境，最大限度地減少畜禽的臭味，明顯地抑制了蚊蠅滋生。

利用微生物技術對環境治理尤其是對污水進行處理在國內已得到廣泛使用，但由于所用的微生物是天然微生物，處理效果不好。通過輻射誘變和化學誘變方法篩選出對污水有極高凈化能力的高效微生物，是微生物處理方法的發展方向，在我國將有很大的發展前景。

五對微生物技術的展望

固定化微生物技術在廢水處理等領域顯示出了較大的優異性,引起了人們普遍的關注并對其進行了廣泛的研究與應用。它的優勢主要是:

（1）容積小,使處理負荷大幅提高；

（2）污泥產量低[7]；

（3）有利于優勢菌種的固定,提高降解效率；

（4）物質的承受能力強；

（5）穩定性好。

同時我們也應該看到,要實現固定化微生物技術的工業化,還有許多問題需要進一步研究解決:

（1）固定化載體的成本及使用壽命是決定其經濟可行性的關鍵因素,因此,開發適合于固定化微生物細胞的高效生化反應器和廉價固定化微生物載體,如何提高載體的使用壽命都有待解決[8]；

（2）固定化微生物細胞球在廢水處理過程中可能對某些懸浮物質或高分子物質處理效果欠佳,還可能出現發脹上浮或堵塞粘結等現象,所以需對廢水進行適當的物理化學預處理,或與其他工藝組合使用,發揮各自的優勢以達到最佳處理效果；

第2篇：污水處理生物技術范文

[關鍵詞]聚乙烯醇 固化微生物 生活污水

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）08-0312-01

0 引言：

在我國經濟水平不斷增長的今天，工業化進程不斷加快，這在一定程度上危害了生態環境，促使水資源受到嚴重污染。我國政府為了實現可持續發展的宏偉目標，近幾年在積極致力于污水處理中，為提高水資源利用率而努力。聚乙烯醇固定化微生物技術是處理生活污水的一種有效技術，聚乙烯醇無毒、價廉、抗微生物分解、機械強度高等優點，使其適合應用于生活污水處理中。當然，實現聚乙烯醇固定化微生物技術有效的處理生活污水，需要制備有效的聚乙烯醇載體，促使聚乙烯醇固定化微生物技術可以充分發揮作用。對此，筆者在下文就聚乙烯醇固定化微生物技術對生活污水的處理進行分析。

1 聚乙烯醇載體的制備

對于聚乙烯醇固定化微生物技術中聚乙烯醇載體的制備主要是通過交聯方法得到的。交聯是水溶性聚乙烯醇材料改性及制備聚乙烯醇載體的重要步驟。在聚乙烯醇載體制備中所應用的教練方法有三種，即物理交聯、化學交聯、輻射交聯法。其中，輻射交聯法在不需要任何添加劑的作用就可以達到交聯的目的，但其在交聯的過程中可能具有殺菌和誘變的作用，不利用微生物載體的制備。所以，在固定化微生物載體制備中很少應用到輻射交聯法。以下筆者就物理交聯和化學交聯這兩種方法進行分析。

1.1 物理交聯

對聚乙烯醇進行物理交聯處理中所采用的方法是冷凍解凍法。此種方法是利用聚乙烯醇鏈間的氫鍵、微晶區及大分子鏈間的纏結形成三維網絡，以此來增強聚乙烯醇與微生物的融合性，促使其可以在固定化微生物中存在，有效才處理生活污水中的污染物。對于冷凍解凍法的應用，主要是將聚乙烯醇溶液放置在-20℃～-80℃低溫和室溫下反復進行冷凍―解凍，促使聚乙烯醇材料內部形成微晶區作為物理交聯點，在利用聚乙烯醇鏈間的氫鍵、大分子鏈間的纏結形成三維 網絡結構，促使聚乙烯水凝膠強度增強，使其形成聚乙烯醇載體，并保證此載體具有開孔率高、含水率大等特點，在固定化微生物中作為載體而有效應用。

1.2 化學交聯

相對于聚乙烯醇物理交聯法來說，化學交聯是更為有效的教練方法，其可以保證聚乙烯醇載體具有較強的水溶性、故穩定性。因為，化學交聯是由聚乙烯醇的羥基與多官能團物質進行反應形成交聯結構的過程。在聚乙烯醇化學交聯中最常用的方法是聚乙烯醇―硼酸法，其可以使聚乙烯醇形成共價交聯的多孔凝膠，大大增強聚乙烯水凝膠強度，促使可以作為具有較強應用性的固定化微生物載體。聚乙烯醇―硼酸法的應是將聚乙烯醇材料與硼酸發生反應，使聚乙烯醇形成單二醇型建，增強聚乙烯醇分子的鏈接，實現聚乙烯醇共價交聯，最終獲得聚乙烯水凝膠（如圖一所示）。利用聚乙烯醇―硼酸法來獲得聚乙烯醇載體，可以使所獲得的聚乙烯醇載體具有較強的機械強度、良好的彈性、較長的使用壽命等優點，這對于提高聚乙烯醇固定化微生物技術應用性有很大作用。當然，在利用此種方法來獲得聚乙烯醇載體，會使硼酸對某些微生物有毒害的作用，促使細胞活性降低，在使用的過程中應當慎重考慮這一點。總體上來講，聚乙烯醇―硼酸法是制備聚乙烯醇載體的一種非常有效的化學交聯法，值得廣泛的應用。

2 聚乙烯醇固定化微生物技術對生活污水的處理研究

在我國經濟有很大程度發展的今天，我國水污染日益嚴峻。我國要想實現可持續發展這一宏偉目標，就需要加強水污染處理，盡可能的提高水資源利用。生活污水處理是解決水污染問題中的重要部分之一。相對于難降解、濃度高、含有重金屬的廢水來說，生活污水還是比較容易處理的。那么，以下就利用聚乙烯醇固定化微生物技術處理生活污水進行分析。

2.1 含氮生活污水的處理

以往對于含氮廢水的處理，主要是利用好氧硝化和厭氧硝化兩個過程來完成的。但由于這兩個過程對時間和溶解氧條件要求較高，使得含氮廢水處理效果并不是非常好。在聚乙烯醇固定化微生物技術可以有效應用的今天，利用此種方法來處理含氮廢水，可以大大提高含氮廢水處理效果。在含氮廢水處理方面，所應用的聚乙烯醇固定化微生物技術是其可以同時固定自養好氧的硝化菌和異養厭氧的反硝化菌，通過載體內部的溶解氧梯度形成外部好氧內部厭氧的環境，實現在好氧反應器內的同時硝化反硝化脫氮。利用聚乙烯醇固定化微生物技術來處理含氮廢水，可以有效的脫氮，促使含氮廢水得到有效處理，這充分的說明此種技術在生活污水處理方面有很大作用。

2.2 污染物降解處理

利用聚乙烯醇固定化微生物技術來處理生活污水，主要是對活性污泥予以有效的處理，促使水變得清澈、干凈。在對生活污水中污染物降解處理過程中，所采用的處理方法主要是聚乙烯醇-硼酸法。此種方法的有效應用，可以在污染物固定化后，活性污泥對溫度和pH值的適應范圍變寬；在優選條件下連續運行，盡可能的被去除，從而達到處理生活污水的目的。聚乙烯醇-硼酸法處理生活污水的主要內容是以聚乙烯醇（PVA）為包埋材料，以含2%的飽和硼酸作為交聯劑，采用包埋和交聯聯合應用的微生物固定化方法固定馴化后的活性污泥，以網格塑料片作為支撐體，制備成固定化生物膜。生物膜活性恢復后，組裝固定化微生物反應器，對生活污水進行處理?？傊垡蚁┐脊潭ɑ⑸锛夹g的有效應用可以對生活污水予以有效的處理，促使生活污水可以再次被應用，這將大大提高水資源利用率，緩解日益匱乏的水資源，為促進我國實現可持續發展創造條件。

3 結束語

聚乙烯醇固定化微生物技術是處理生活污水的一種有效技術，聚乙烯醇無毒、價廉、抗微生物分解、機械強度高等優點，使其適合應用于生活污水處理中。在對生活污水予以處理的過程中所應用的聚乙烯醇固定化微生物技術，應當根據生活污水污染物情況，科學合理的應用此技術來處理，這可以充分發揮聚乙烯醇載體的作用，促使生活污水得到有效的處理。相信隨著科學技術的不斷發展，聚乙烯醇固定化微生物技術將得到創新和發展，更加有效的應用與生活污水處理中，高質高效的完成生活污水處理，促使水資源利用率得以提高，為實現我國可持續發展創造條件。

參考文獻：

[1] 祝麗思.聚乙烯醇固定化微生物技術對生活污水脫氮的研究[J].黑龍江畜牧獸醫，2014（11）.

[2] 劉海琴，韓士群，李國鋒.固定化復合微生物對廢水的脫氮效果[J].江蘇農業科學，2006（06）.

[3] 劉茹，索虎勤，李明，席鳳霞，何化平.三門峽城市供水安全現狀分析及評價[A].第三屆全國河道治理與生態修復技術交流研討會專刊[C].2011.

[4] 黃龍，韓春元，田娟，劉杰.不同處理能力人工濕地凈化效果的比較[A].四川省環境科學學會二一一年學術年會論文集[C].2011.

第3篇：污水處理生物技術范文

關鍵詞：膜生物反應技術；環境工程；污水處理；具體運用

中圖分類號：X703.3 文獻標識碼：A

近些年來，各地在構建污水處理項目時，更多運用了膜生物反應的新型技術措施。具體而言，膜生物反應器設置了分離膜，這種技術措施在本質上取代了傳統污水處理，有利于構成更完整的組合單元。運用膜生物反應的方式來處理各行業排放的污水，通?？梢垣@得更良好的出水水質，裝置運行平穩并且易于操作。相比于傳統技術，膜生物反應具備顯著的技術優勢，因而廣泛適用于各領域的污水處理。從環境工程角度來講，可以適當運用膜生物反應的措施來保障出水質量，從而在根源上提升污水處理的實效性。

一、膜生物反應的基本技術原理

在污水處理領域，膜生物反應指的是在分離膜組件的輔助下，構成生物單元的組合，這類新型的處理手段建立在生物處理與二沉池技術的基礎上。與傳統技術手段相比，膜生物反應更加適用于污水處理，因此也表現出顯著的實效性。膜生物反應的基本裝置為膜生物反應器，在此基礎上密切結合了膜分離與生物處理，體現了技術結合的優勢。由此可見，膜生物反應誕生于膜分離技術，與此同時也吸收了生物處理的技術優勢。這樣做有利于在根源上保障污水處理的良好效果，確保達到優良的轉化率。

相比于傳統的污水處理措施，膜生物反應具備了更強的處理性能。從現狀來看，膜生物反應器具體包含了萃取反應器、曝氣裝置以及膜分離裝置。在這其中，典型的應當屬于膜分離反應器，這種類型的反應器具備生物特征。具體在運行時，膜生物反應器又包含了一體式以及分離式的不同類型，分類依據就在于放置生物膜的不同位置。此外，厭氧與好氧的反應器都可以適用于污水處理。

二、具體技術類型

第一類為曝氣生物濾池。膜生物反應的過程中，可以設置曝氣生物濾池作為反應的支持。在組合工藝的前提下，生物濾池還可以與氣浮工藝密切結合，從而在根源上降低水體內部的污染物總量。曝氣生物濾池的處理措施適合運用于膠體或者洗滌劑等雜質，這種狀態方便了各環節的污水處理。通常情況下，污水處理很容易消耗較多負荷，如果能改造為曝氣生物濾池的處理方式，那么還可以在最大限度內降低工作負荷，對于生物膜導致的污染也可以進行延緩。

第二類為動態的內循環反應。近些年來，技術人員對膜生物反應裝置進行了相應改造，在此基礎上誕生了動態式的內循環反應技術。動態反應器可以運用微網材料來制作生物膜，因此有利于減小造價。此外，內循環動態反應也充分運用了活性污泥，在進行過濾和處理時建立了循環利用網絡。從目前現狀來看，通常選擇側向曝氣的方法來處理污水，然而這種情況下將會降低錯流速度。為了加以改進，可以設計為豎向流動的曝氣裝置結構，經過改造后的內循環裝置就能避免短流問題。

第三類為組合式污水處理。除了上述兩類膜生物反應方式，技術人員還可以選擇組合式的膜生物處理技術。在組合優化的前提下，密切結合MBR與EGSB的兩類技術，從而體現了組合技術獨特的優勢。具體的措施為：對于污水在進行先期處理時可以運用EGSB裝置，通過這種方式來處理有機廢水，進而表現出良好的處理實效。這是因為，EGSB裝置可在最大限度內去除污水含有的COD。然而對于廢水中的氨氮與懸浮物，就需要借助MBR處理器來輔助進行，這樣做將會彌補傳統污水處理的弊病。

三、運用中的優勢與缺陷

從現狀來看，更多企業已經逐步認可并且接受了環境工程中的膜生物反應處理方式，對此在處理污水時也體現了優良的整體效果。然而不應當忽視，膜生物反應畢竟屬于新興的一類污水處理手段，具體在工程運用中仍暴露了某些缺陷，亟待加以改進。詳細地說，污水處理運用的膜生物反應包含了如下優勢與弊?。?/p>

（一）污水處理的優勢

膜生物反應可以高效分離污水與沉淀物，因此不必配備額外的過濾單元或者沉淀池等。從這個角度來講，膜生物反應器有利于節省占地，同時最大限度地避免了污泥沉降。技術人員在進行處理時，可以觀察到高濃度的MLSS，這種狀態也符合了系統容積的特征。膜生物反應系統本身具有優良的抗負荷性能，因而尤其適用于工業排放的各類有機廢水，獲得了良性的處理實效。在膜生物反應裝置內部，生物反應的性能也可以獲得大幅提升。對于污水反應池而言，通常可達每升10000MG的MLSS濃度，這種狀態下有機廢水就可以完全被清除，水體懸浮物也會因此變得很低。

除此以外，膜生物反應還能分離微生物與廢水本身，尤其適合分離活性污泥。在生物膜的腔體內部，廢水呈現為緩慢流動的狀態，進水與出水槽密切連接。然而，在生物膜的外側可以保持生物菌的順利流動，進而分離了微生物與工業廢水，確保符合最根本的處理指標。膜生物反應器對于傳氧效率可以進行適當提高，在系統內部設置了透氣性的生物膜，這類介質具有相對較低的阻力，尤其適合運用于高壓污水的處理。這種情況下，反應器可以完全堵截污泥，符合零排放的指標。

（二）現存技術缺陷

膜生物反應具備較多的技術優勢，然而在污水處理的進程中也暴露了缺陷。這是因為生物膜很容易吸附混合顆粒物以及其他有害元素，因此尤其需要格外關注生物膜的清潔度。經過特定的處理階段后，生物膜將會遭受污染，與之相應的透水量也變得較低。技術人員對此在進行改進時，關鍵點就在于延長生物膜的可用期限；即便生物膜受到污染，仍然可以保持通水量。從目前來看，這個難題仍處在不斷探究中，對此有必要投入更多精力來進行解決。

結論

現階段的污水處理不能缺少膜生物技術作為基本支持，通過膜生物反應的手段和措施來提供水質保障，這樣做有利于在最大限度內杜絕水質污染，體現了污水處理的綜合效益。由此可見，環境工程適合運用膜生物反應的配套技術，這種新型技術也具備優良的推廣利用前景。然而具體在運用時，膜生物反應的相關技術并沒有真正實現完善，仍然有待長期的提高與改進。在污水處理的未來實踐中，技術人員還需要摸索經驗，進而服務于膜生物反應的綜合質量提升。

參考文獻

[1]關萬里，韓文萍，劉小惠.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用分析[J].低碳世界，2016（28）：11-12.

[2]郝永濤.膜生物法污水處理工程技術規范[J].中華紙業，2012（22）：89-90.

[3]孫健.歐盟推廣膜生物反應污水處理技術成果@著[J].農村財政與財務，2012（2）：47-48.

第4篇：污水處理生物技術范文

關鍵詞：微藻;生物質能;脫氮除磷;耦合技術

收稿日期：2011-08-29

作者簡介：傅曉娜（1988―），女,四川成都人,四川大學建筑與環境學院環境工程專業碩士研究生。

通訊作者：姚剛(1957―)，男,河南商城人,德籍華人,高級研究員,客座教授,博士生導師,主要從事環境工程各方向和環境管理方面的

研究工作。

中圖分類號：X701

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2011)11-0100-05

1引言

水資源危機是指淡水消耗量超過可用淡水資源量的20%,而事實上,全球的淡水消耗量在1995年就已經超過20%,達到了27%~30%。我國人口眾多,水資源匱乏,用水需求旺盛,但水體污染嚴重,尤其是氮、磷等化學物質排放到水體,引起藻類異常繁殖,造成水質富營養化問題,長期不能得到有效解決。與此同時,全球40%的人口嚴重缺水,水資源的可持續利用問題迫在眉睫。經過凈化處理的可再生水可用作于城市和農村的非飲用水,如灌溉用水、景觀用水,部分還可作為工業用水,不失為解決水資源緊張問題的新途徑。因此,開發利用高效、低成本的水質深度處理技術,是解決水資源危機的重要手段之一。

早在20世紀50年代,Oswald和Gotaas就提出利用微藻處理污水的想法。近幾年來,國內外對進一步發揮藻類凈化污水的潛力進行了大量研究,在藻類凈化污水的機理研究方面取得了很大進展［1］。與傳統方法相比,利用藻類處理污水可以克服傳統污水處理方法易引起的二次污染、潛在營養物質丟失、資源不能完全利用等弊端,同時能夠有效去除造成水體富營養化的氮、磷等營養物質,具有廣闊的應用前景。利用微藻產油作為生物柴油來源的構想,早在1980年就有相關學者提出,但并未受到重視。直到近年來因原油價格的攀升,開發再生能源的意識逐漸提高,微藻生物質能有著能源密度高、易儲運、含硫低等優點,可以直接作為民用燃料和內燃機燃料,以微藻生產生物柴油的想法受到各界關注。

2微藻污水處理技術

2.1微藻對氮、磷的去除原理

中國湖泊的富營養化問題嚴重,巢湖、太湖、滇池等幾大湖泊中氮磷含量較高,造成硅藻、藍藻、綠藻等藻類大量繁殖,不僅會使水中溶解氧降低,而且藻類釋放的藻毒素亦會影響水生生物的生長繁衍。但同時微藻可以用來去除污水中的氮、磷等營養物質,并以有機物的形式將其儲存在藻細胞中［2］。微藻細胞利用二氧化碳和碳酸鹽等作為碳源,通過光合作用進行自養生長,水中的氨氮、硝態氮和亞硝態氮等無機氮和各類有機氮便合成藻體氨基酸和蛋白質等必須營養物質。水中的磷可直接被藻細胞吸收,并通過多種磷酸化途徑轉化成ATP、磷脂等有機物（圖1）。

圖1微藻對氮、磷的吸收原理示意

同時,微藻的光合作用造成水體pH值升高,導致正磷酸鹽和NH3•H2O分別通過形成沉淀和揮發的形式去除,從而間接去除氮磷。此外,微藻光合作用形成的高pH值,也可起到一定的消毒作用［3］。

2.2微藻對重金屬的去除原理

重金屬種類較多,具有微量、穩定、毒性大等特點,通過食物鏈在生物體內富集,不僅會危害水生生物的生長繁衍,也是造成多種人體疾病的罪魁禍首,是潛在危害性最大的水體污染物之一［4］。可通過各種水生植物和微生物,尤其是微藻細胞的生物吸附、積累、排泄、凈化4個步驟來去除重金屬。

微藻細胞對中重金屬的吸收是包含了物理、化學、生物反應和各種機理的復雜過程。根據該過程是否消耗能量,微藻對重金屬的吸收方式可分為主動和被動吸收兩種方式,前者是指新陳代謝的藻類與金屬之間的相互作用,重金屬離子通過主動運輸的方式被吸收到微藻細胞內,吸收速度慢,持續時間長,不可逆,需要細胞新陳代謝提供能量;后者則是通過物理和化學反應將重金屬離子吸引到微藻細胞表面,吸附速度慢,持續時間短,可逆,不需要能量［5］。

微藻細胞壁的組成對重金屬離子的吸收起決定作用。微藻的細胞壁是由多糖、蛋白質、脂質組成,因此它具有很高的黏度和較大的表面積且呈負電性。這些組成陳分包含了許多容易和重金屬離子結合的基團,如羧基,酰胺基,羥基,硫代醇,硫代醚,咪唑,磷基,硫基等。其次,微藻細胞膜具有高選擇性和半透性,這對生物吸附吸收重金屬的效率有決定性作用。目前被廣泛接受的微藻對重金屬的吸收機理主要有表面絡合,離子交換,氧化還原,微沉降等。

3微藻生物質能源生產技術

微藻細胞的主要化學成分是脂類、纖維素、木質素和蛋白質等,其中脂類是制備生物質燃料的主要成分。生長在海水中的綠藻,能積累大量游離的甘油以平衡環境中的鹽濃度,其甘油的含量可占自身干重的50%~60%［6］。藻細胞通過光合作用將太陽能轉化為生物能,通過不同的藻細胞加工方式可生產各種生物燃料。一方面,利用高溫高壓液化技術或超臨界CO2萃取技術可獲得藻細胞中的油脂,再通過酯交換技術將其轉變為脂肪酸甲酯,即生物柴油;另一方面,藻細胞在無氧條件下可直接熱解制備生物質油、焦炭、合成氣及氫氣等多種生物燃料［3］。通過微藻獲得生物能源的途徑(圖2)。

圖2微藻制油原理示意

3.1微藻培養系統

目前,常見的微藻培養系統可分為開放式和封閉式,其選擇需要考慮許多因素,如微藻的生物特性、氣候狀況、目標產物種類與土地、人工、能源、用水、營養源等各項成本［7］。

3.1.1開放式微藻培養系統

開放式微藻培養系統是在戶外利用陽光進行培養,適用于傳統活性污泥法、氧化塘法與批量微藻生產的結合,培養快速生長的藻細胞和可耐受極限環境(高濃度重碳酸鈉、高鹽度等)的藻細胞,大致分為大型池、開放式槽體、圓形培養池及高效藻類塘跑道型培養池等4種形態。這種培養系統的優點在于能耗低、基建投入少、運行成本低,微藻產量大,缺點在于培養環境易受外界溫度、天氣、光照等的影響,以及其他藻種、細菌及原生動物的污染［7］,要控制這些條件以適應微藻的生長和達到污水處理的效果,操作上比較困難,且微藻的產率較低。

目前應用較廣泛的開放式系統是高效藻類塘,通過“藻菌共生系統”可以同時去除污染水體中的有機物、重金屬和氮磷等營養物（圖3）。開放式系統在廣大農村和小城鎮的污水處理方面具有廣闊的應用前景。在德國、法國、新西蘭、以色列、南非、新加坡、印度、玻利維亞、墨西哥和巴西等國家都有高效藻類塘的應用,并取得了良好的運行效果。

圖3高效氧化塘藻菌共生塘系統示意

3.1.2封閉式微藻培養系統

封閉式微藻培養系統主要指微藻光生物反應器,可用于自營、異營或混營培養,而且在戶內或戶外都可實施,可分為管式(垂直、水平、螺旋)、圓柱式、薄板式和聚乙烯袋式。光生物反應器可人為控制藻細胞生長條件,從而獲得高產率品質穩定的藻細胞生物質,且可避免雜藻污染,后續分離純化所花費的成本也可減少,但建設、運行成本高,規模放大難度較大缺點。

封閉式系統的微藻培養技術有活性藻系統和藻類固定化技術。前者采用人工強化培養出高濃度的藻液,然后再光生物反應器中利用污水進行藻類的繼續培養的系統。該方法對有機物的降解效果好,且能有效去除顆粒污染物和氮、磷等營養物［8］。后者是通過包埋法或吸附法,將藻類細胞聚集成團或固定在載體上,其中包埋法應用較廣泛。該技術具有微藻細胞濃度高、反應速度快、去除效率高、藻細胞易于收獲等優點,在微藻處理污水中有廣闊的應用前景。

3.1.3藻種選擇

早在1978年,美國的能源部燃料發展就設立了水生生物計劃(ASP)項目,專門研究微藻生物質能,包括沼氣、甲烷和生物柴油,主要采用開放式微藻培養系統,在1978年到1996年將近20 年的時間里,科研人員從3 000株藻中篩選了300株高油脂含量的咸水藻種(大多是綠藻和硅藻)。20世紀80年代初美國國家可再生能源實驗室(NREL)牽頭并聯合多個單位進行了可用于生產生物柴油的微藻的調查與篩選研究,運用現代生物技術開發出海洋工程微藻,實驗室條件下脂質含量超過60%,戶外生產達40%以上,每畝年產1~2.5t柴油［6］。同一時期,日本、德國和法國也在進行微藻培養的研究,主要方向是封閉式微藻光生物反應器［3］。表1列出了幾種微藻的產油效率,產油效率是微藻作為生物質能源潛能的主要表征形式。

在我國,用于生物質燃料生產的微藻細胞的篩選和改良工作也取得了一定的成果。清華大學生物技術研究所通過異養轉化細胞工程技術控制C/N,獲得高脂含量、葉綠素消失、細胞變黃的異養小球藻細胞,其脂含量高達細胞干重的55%,是自養藻細胞的4倍。

然而高含油藻種不一定能在生活污水二級出水條件下正常生長并積累油脂,欲實現污水處理系統從處理工藝向生產工藝的轉化,藻種的篩選與馴化是研究工作的前提與重點。針對水質深度凈化與高價值生物質生產相耦合的目的,藻種篩選的依據應為:在生活污水二級處理出水的條件下生長速率快、氮磷去除效率高、生物質產量高以及單位微藻生物量的油脂產量高等?；谏鲜鲈瓌t,李鑫,胡洪營等人在不同污水處理廠二級出水中篩選、分離得到了橢圓小球藻(Chlorella ellipsoidea YJ1)、貧營養型二型柵藻(Scenedesmus sp.LX1)等多株藻種［9,10］,它們對生活污水二級處理出水中的氮磷去除效率均在90%以上,單位藻細胞的脂質含量在33%~42%之間。

2011年11月綠色科技第11期

3.2微藻細胞的收集和油脂提取

3.2.1微藻細胞的收集和分離

污水處理中的微藻細胞的收集是實現污水系統發展微藻生物質能的重要環節,因為藻細胞非常小,本身密度與水接近,且培養液很稀,要收獲一定量的藻細胞就要處理大量的液體,培養后的藻液需要濃縮100倍~1 000倍之后才能在工業上得以利用［11］。微藻的分離濃縮是高耗能過程,藻細胞分離濃縮的能耗是僅次于微藻培養的第2大成本消耗［12］。因此藻細胞的分離濃縮方式成為很多研究者的關注熱點,也是實際工程中必須面對和解決的問題。

微藻收集主要的方法有自然沉降、絮凝沉降、氣浮、固定化、離心分離、膜分離、過濾、濃縮、壓濾等,表2列出了幾種常見的微藻收集方法。

表2微藻收集方法

方法分離效果

自然沉降可去除50%~80%的藻細胞

絮凝沉降隨著pH升高和無機磷酸鹽沉淀,藻細胞自絮凝;但化學絮凝劑成本高,使出水鹽度偏高;通過細菌產生生物絮凝劑,是目前研究熱點之一;不適于體積小,生長快的藻類

氣浮加明礬20~30mg/L,可去除99%的藻細胞

固定化固定化微藻團易分離,但成本高,可能發生藻細胞外泄

電解絮凝小電流(0.3kW•h/L)使藻細胞懸浮,藻細胞分離率可達到95%

過濾/離心分離效果好,但成本高

膜分離分離效果好,技術較成熟,但需注意膜污染問題

其中,絮凝沉淀/氣浮、過濾離心、固定化是較常用的藻細胞分離方式,但成本較高,同時藻細胞固定化容易帶來藻細胞外泄的問題。膜分離是一種有潛力的藻細胞分離收獲方式,在反應器之后通過膜分離截留藻細胞以獲得低氮磷含量的清水,同時通過濃藻液的回流實現反應器內藻細胞的高密度培養,可實現耦合系統對于出水水質及微藻光生物反應器中藻細胞高密度培養的要求。然而沒有哪一種方法是萬能的,對于價值較低的產品可以使用重力沉降的方法,或是配合絮凝進行,但對于價值較高的產品則可使用離心的方法［13］。

3.2.2微藻細胞的油脂提取

有機溶劑萃取是常用的藻細胞油脂提取方法,主要包括甲醇/氯仿法［14］、乙醚/石油醚法［15］和正己烷法［16］等。按照萃取時藻細胞的狀態不同,又可分為干法萃取和濕法萃取。Lardon等人通過生命周期評價(Life cycleassessment,LCA)的方法對正己烷干法萃取和濕法萃取藻細胞油脂的效率及經濟性進行了分析,表明油脂提取的能耗在生物柴油生產總能耗中占有很大比例(干法萃取和濕法萃取的能耗分別占總能耗的90%和70%),因此油脂提取技術的改進對耦合系統的經濟性和可持續性具有直接影響［16］。

另外,油份提取后的藻渣還可繼續利用,如用作肥料滋養農田,或進行厭氧發酵,可獲得甲烷、氫氣和乙醇等能源。有研究甚至認為,當單位藻細胞的油脂含量低于40%時,為了獲得最大的能量收益,所有藻細胞生物質應該全部用于厭氧發酵［17］。

4進展與發展趨勢

4.1國內外研發新進展

利用微藻處理污水在國內外早有應用,如德國、法國、新西蘭、玻利維亞、以色列、新加坡、印度和巴西等已先后建成藻菌-共生大型氧化塘系統,用于處理一般市政廢水和農村污水,比利時也有利用微藻處理養殖廢水。美國早在20世紀50年代便提出利用藻類去除氮磷等營養物的概念,并基于此進行了大量研究,基于藻細胞污水處理技術有了快速的發展［18,19］。在微藻生物質能方面,國內外許多企業和機構也進行了大規模的試驗,有得甚至已開始推廣應用。雪佛蘭(Chevrolet)公司在2006年與美國聯邦研究員建立合作伙伴,共同研發微藻生物油;殼牌(Royal Dutch Shell)公司與夏威夷一家名為HR的微藻生物油公司聯合成立了一家新公司,名為Cellana,在夏威夷1億hm2的海面培養海藻,用于生產生物質燃料;?？松梨?Exxon Mobil)公司計劃在未來5~6年投資6億美元,用于研究與一般化石燃料兼容性良好的微藻生物燃料;日本國際貿易與工業部在1999和2000期間,資助了名為創新技術地球研究(Earth Research of Innovative Technology)的項目,用微藻來固定CO2,并初步研究光生物反應器。我國河北新奧科技發展有限公司,在內蒙古建立了一個生態微藻培養基地,面積將在2013年達到280hm2,并計劃在2014年實現微藻生物油產業化;中石化與中科院于2009年開始共同實施微藻生物柴油技術系列項目,研究微藻光生物反應器;中石油和中科院也在合作研發微藻生物柴油技術。

在微藻污水處理與微藻生物質能的耦合方面,美國已經開始嘗試用市政廢水和煤煙廠大規模培養產油微藻,并取得了較好的物質和能量循環效果。胡洪營等人設計了利用污水資源生產微藻產油的耦合系統,以2008年的污水標準對培養微藻細胞每年生產生物柴油的潛力進行估算,得出如果全國范圍內的生活污水全部采用他們設計的耦合系統進行處理與生產生物柴油,則生活污水中所含有的氮磷除去供給活性污泥微生物的生長后,剩余部分所培養的藻細胞每年生物柴油的生產潛力約為397萬t［20］。

雖然微藻培養具有凈化效率高、系統建造運行費用低等特點。另外,藻類在污水凈化過程中產生大量的氧氣,可減少水體因缺氧而形成的惡臭氣味,因此用藻類處理污水在水質的改善中有廣泛的應用前景。作為一種生物質能源的原料,微藻亦有許多其他原料不可比擬的優點,首先是種類繁多,便于取材;其次是藻類光合作用效率高,生長周期短;另外微藻的培養不需要占用糧食產地,并且和其他生物質能源一樣,相對于化石能源,能減少或消除二氧化碳等溫室氣體的排放,并有可能解決海洋和湖泊的富營養化問題,環境效益高。但是要實現微藻污水處理與生物質能源生產耦合技術的產業化,仍存在一些問題有待解決。

4.2發展趨勢

(1)新型藻種的選育和改良。繼續篩選具有高效凈化能力且營養價值高的微藻。

(2)光生物反應器的構建與規模化。將微藻光生物反應器與污水處理相結合,開發適合于可規模化運轉的高效生物反應器,實現污染控制與資源化利用相結合。

(3) 固定化載體的開發。目前,包埋法固定化載體主要有天然高分子凝膠(如瓊脂、海藻酸鈣等)和有機合成高分子凝膠載體(如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)等)。天然高分子對生物沒有毒害,傳質性能較好,但是強度較低;有機合成高分子凝膠強度較大,但其傳質性能稍差,在包埋時有時可能會影響細胞活性。因此,開發復合型固定化載體,改善其性能,是藻類固定化技術研究的重要內容［21］。今后還需弄清固定化微藻的生理生化特性及其凈化機制,研究固定化微藻的保存、活化方法,為批量生產奠定基礎。

(4)藻類生長繁殖條件的控制。由于微藻培養和污水處理耦合系統的前期投資較大,必須滿足微藻最佳的培養條件和污水處理最低的運行成本,既要選擇合適的光照方式,提高光能利用率,選用合適的培養系統,達到最大的培養數量,又要考慮出水水質和環境條件對污染物的影響等。

(5)降低制油成本。高昂的生產成本是利用微藻生產生物柴油所面臨的最大問題,其中藻類培養耗資巨大,而藻類的收集、分離和脂質提取又是耗能最大的環節,假設采用含油量為30%(細胞干重)的微藻來生產生物柴油,那么從培養、收集、提煉到成品,成本約為19.1元/L。而我國2008年0號柴油的價格只有6.1元/L,此價格還包含了稅收、利潤、運輸等費用。

(6)油脂提取技術的改良。高等植物種子中的油脂大都屬于中性脂,易于通過壓榨的方式提取,因此提取后的油脂基本上不存在極性脂及色素。而微藻細胞小,難以采取常規的壓榨方式以獲取油脂,用有機溶劑來提取,油脂中不可避免地存在著色素及磷脂等極性脂,為后續提煉等過程帶來了相當大的隱患。

5結語

微藻污水處理技術與微藻生物質能生產技術,可以算是一項環境友好的集成創新技術,大多還處于概念提出和試驗階段。盡管目前仍然存在上述許多亟待解決的問題,但這些問題同時也是目前的研究重點和未來的發展方向,一旦突破了這些障礙,相信在水資源和能源日趨緊張的形勢下,這項工藝將迎來更廣泛和良好的發展前景。

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第5篇：污水處理生物技術范文

關鍵詞：現代生物技術廢水生物處理生物修復水處理劑

引言

隨著工業的高速發展，水環境污染問題越來越嚴重地威脅著人類的生存環境，制約著社會和經濟的進一步發展。因此，水污染控制成為全世界共同關注的問題。目前的水處理技術中，生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段，尤其是現代生物技術將成為水污染控制領域重點開發和應用的技術手段，主要應用于廢水處理、生物修復以及微生物水處理劑等方面。

1現代生物技術的內容與特點

現代生物技術是指以DNA技術為先導，包括微生物工程、細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質工程和生物修復技術在內的一系列生物高新技術的統稱[1，2]。其中每個方面都有其特定的理論基礎和不同的應用領域，但它們之間又相互補充和銜接，形成一個完整的體系。

生物技術的特點大致有[3]：①以生物為對象，不依賴地球上的有限資源,而是著眼于再生資源的利用；②在常溫、常壓下進行，過程簡單，可連續化操作，并可節約能源，減少環境污染；③開辟了生產高純度、優質、安全可靠的生物制品的新途徑；④可解決常規技術和傳統方法不能解決的問題；⑤可定向地按人們的需要創造新物種、新品種和其他有經濟價值的生命類型。

2現代生物技術在廢水處理中的應用

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行轉移和轉化，從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術發展迅速，好氧法、厭氧生物法以及生物發酵法已趨于成熟，所以，這里只介紹固定化等新興技術。

2.1固定化微生物技術固定化微生物技術是生物工程領域中的一項新技術。進入80年代后國內外開始應用這種具有獨特優點的新技術來處理工業廢水和分解難生物降解的有機物質，一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進行固定化后，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有明顯優勢。王增長等人利用新研制的聚集—交聯固定化細胞技術，將篩選的高效優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，結果表明：出水色度極低，處理后的水可回用[4]。

2.2生物強化處理技術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勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質。主要強化方法有：①高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長泥齡來促進對難分解物質的處理，加快反應速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果[5]。②生物—鐵法，是在普通活性污泥中加入無機鹽，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，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，使二者產生協同增效作用。在該系統中，每g活性炭去除1～3gCOD，分解廢水毒性能力明顯增強，同時提高脫氮水平。

2.3生物反應器技術生物反應器技術，是現代生物技術發展的一個主要方向?，F代化的新型生物膜反應器，其共同特點是反應器內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條件優越，污染物具有充分的時間與微生物接觸，有利于增強微生物的分解代謝能力。目前，2000m3的反應器已經問世。雖然其處理能力較低，造價較高，但其管理方便，運行費用低，所以歐美地區約有7%的污水處理廠采用該技術[6]。

3生物修復技術

生物修復技術[7]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場降解為CO2和H2O或轉化為無害物質的工程技術系統。這項技術正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解，但微生物可將其轉移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進程，常常采用許多強化措施，使自然生態系統維持原狀的前提下，使受污染的環境得以修復。研究表明，生物修復與傳統的物化法相比具有以下優點：①經濟，僅為物化法30%-50%；②對環境影響小，不產生二次污染，遺留問題少；③最大限度地降低污染物的濃度；④修復時間較短，就地修復，操作方便。

生物修復中主要涉及兩大問題，即有效性和安全性評價。為提高有效性今后將應用分子微生物學分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。為提高生物修復的安全性評價水平，需發展鑒定微生物的分子生物技術，以確定微生物在環境中的去留和基因[8]。

4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：①微生態制劑。微生態制劑是一種由優勢互補的微生物菌群、繁殖促進劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑，已經在保健領域發揮重要作用。用于環境凈化的微生態制劑由于其應用范圍廣、使用安全、無副作用，為區域環境保護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，已有采用微生態制劑原位修復水體的成功實例[9]。②生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個新的發展方向，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使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復利用。③微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術，通過微生物發酵，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，這些是無機或有機合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點是降解性能好，成本低，無二次污染等。目前，已篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中，霉菌8種，細菌5種，放線菌5種，酵母菌1種[10]。隨著生物技術的發展，微生物水處理劑的開發與應用具有良好的前景。

現代生物技術在水污染控制領域已顯示出獨特的魅力和應用前景。但筆者認為，今后應從四個方面進行深入研究：①分離、篩選和培養高效降解菌，利用微生物共代謝作用、多菌種協同作用降解難降解污染物；②構建高效反應器，優化運行條件，探索新技術新方法；③開發高效、無毒、廉價、可大批量生產的微生物水處理劑；④著力實踐和推廣生物修復示范工程，為生態環境建設提供有力的技術支持。

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第6篇：污水處理生物技術范文

［關鍵詞］生活污水地埋式園藝化PASG 工藝城市污水處處理

前言：目前，我國的水污染問題非常嚴峻，水污染情況已經嚴重危及到我國人民的基本的正常生產與生活，水環境治理已經迫在眉睫。同時由于小區處理水量小，管理水平有限，所以盡可能選用無污泥或少污泥的處理工藝，以避免因污泥處理不當造成二次污染。為此，現已有許多學者致力于分散式處理模式的研究，并取得了較為理想的效果。

一、PASG的簡介

地埋式園藝化高效污水處理系統簡稱PASG（P:地埋式，A:以厭氧處理為主體，S:以綜合生物濾池為輔助措施，G:花園式園林式），是由成都瑞一達科技有限公司聯合相關高校共同開發并完善的新型污水就地分散處理技術。其優點在于采用能耗最低、剩余污泥量少的二級生化處理工藝路線，能夠大幅降低運行費和基本上消除二次污染，增強系統對各種污水水質的適用性，確保出水水質的穩定性。我公司在四川省郫縣安靖鎮方碑村四社低槽溝末端污水處理工程就是采用PASG處理工藝。

二、PASG技術工藝流程、技術原理

PASG技術的工藝流程見下圖：

因綜合污水的水質較為復雜，在前設立調節隔渣池，后接初級沉淀系統，以確保后續工藝的順利進行，且如遇突況還能起到抗負荷沖擊的作用。通過除渣并均勻混合后的污水由水泵提升至厭氧池處理進行厭氧生化處理，厭氧生化池內裝放填料，并加入高效優勢菌種。厭氧微生物附著于填料的表面生長，當廢水推流通過填料層時，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機物被降解，并產生少量沼氣，沼氣從池頂部溢出。第一級厭氧生化池對于廢水中的COD去除率能達到60%-80%。第一級厭氧生化處理后的一部分廢水通過格柵沖洗泵返回對調節隔渣池和厭氧生化池的格柵網進行沖洗，另一部分廢水通過工藝控制泵提升后進入第二級綜合生化池。

綜合生化池內主要填充顆粒狀硬質催化填料，并加入優勢菌種及菌種載體。綜合生化池的硬質催化填料中，含多種金屬混合體，其微弱的電池效應緩慢釋放金屬離子。有不少的酶含有金屬離子，而且金屬離子往往是酶活性中心的組成部分，對酶的催化功能起重要作用。例如：α-淀粉酶的Ca2+，谷氨酸脫氫酶的Zn2+，過氧化氫酶中的Fe2+等等。通過增加或改變酶分子中所含的金屬離子，主要是二價金屬離子。例如：Ca2+，Mg2+，Mn2+，Zn2+，Co2+，Cu2+，Fe2+等使酶的特性和功能發生改變，置換修飾，可使酶的活力提高并增加酶的穩定性，并可控制優勢菌群的生長方向，向有利除氮脫磷的方向偏離，向有利減緩生長繁殖的方向偏離，使綜合生化系統達到既能有效的除氮脫磷，又安全不會引發堵塞問題出現。

綜合生化池設置風機一臺，以無壓的方式對該段工藝進行供氧，并由自動控制系統控制供氧量。通過控制污水的溶解氧量，在綜合生化池中營造出溶解氧梯度分布環境，實現菌膜的厭氧、兼氧、好氧三種共生狀態，以去除污水中的NH3-N并深度去除COD；同時培養原生動物，使污水中的P得以富集并最終脫離水體。綜合生化處理系統具有很強的生物脫氮能力，對低濃度的生活污水處理效果尤為突出，經綜合生化處理系統處理后的出水達標排放。

考慮到出水部分最后作為景觀用水，其余排放至小流域，如果長期進行消毒的話，水體里會殘留有一定的余氯，對河道生物可能會造成一定影響，所以消毒設施應該設立，但不一定隨時使用。

三、PASG技術的先進性、創新點

（一）PASG技術的先進性：

PASG技術的特點是以厭氧生化為主，輔以綜合生物處理的工藝路線。厭氧生化過程本身是一種不需要供氧、不需要耗能的過程，該過程污泥產量很低，基本沒有剩余污泥。同時，某些厭氧菌還有能力降解一些難于被好氧菌降解的有機污染物。在2000年申請PASG技術的專利之前課題組就進行了國內外文獻資料的查新工作，國家專利部門經過一年的考查，確認了本技術在國內的先進性。PASG技術將“污水治理工程與景觀園林工程同步建設形成生態環保公園”的新理念應用實際，具有污染物去除率高、基本上沒有剩余污泥不產生二次污染和投資省、運行維護成本低的優勢，在國際上處于先進行列，經濟技術指標在國內也處于領先水平。

此外，PASG技術還具有以下優點：

1、本技術由于整套設施可埋于地下，地表土壤可再利用為生態環保綠化或其他用地。因此，該技術使污染治理與生態環保得到完善結合。

2、就地分散處理可利用城鎮不規則零星用地，克服了集中處理建設投資大、管理費用高、占地搬遷等弊病。

3、適用性強，處理效果穩定。由于目前生活污水水質復雜，對處理系統穩定運行影響很大。本技術采用一級高效厭氧生化處理，以解決生活污水中混入的難處理、難降解的有機污染物的削減問題。因此，本技術不僅對單純的生活污水有很好的處理效果，對夾雜少量工業污染物的高濃度生活污水也有極強的降解能力。在利用本技術建成的工程中，有的已穩定運行8年。

4、本技術采用污泥產率低的生化菌種，基本上不產生剩余污泥，可以在數年內不需要處理剩余污泥，減少了二次污泥，降低了運行成本。

（二）PASG技術的創新點：

1、由于通常的厭氧過程是一種非常緩慢的過程，而且對操作條件有較嚴格的要求。因此PASG技術采用高效生物技術和與之相適應的工藝流程，把生活污水的生物處理過程由低效、高耗變為高效、低耗的運行系統，這在國內處于領先水平。

2、國外已有一些國家開始采用以厭氧為主的工藝技術處理城市生活污水；但是，厭氧處理之后往往還不能達到排放標準，那么，采用什么樣的經濟有效方法才能使厭氧處理后的出水達到排放標準呢？目前，這個問題在國際上還沒有統一的認識，尚在研究之中。我們的PASG技術中的第二級的綜合生化處理系統較好地解決了這個問題。

3、通常情況下，厭氧處理后污水的NH3-N的濃度還很高，但是CODcr濃度已經較低了，這種情況不利于NH3-N的去除，因為一般的生物硝化與反硝化反應，需要一定量的糖分參與代謝。我們的PASG技術中二級的綜合生化處理系統較好地解決了CODcr濃度較低的情況下去除NH3-N的難題。

4、PASG技術中二級的綜合生化處理系統的工藝狀況類似人工快滲和滴濾，兩者的填料系統都有菌膜生長到一定程度后容易堵塞的問題，我們用篩選的優勢菌種和添加緩釋催化劑，有效的解決了系統堵塞問題，使系統能放心的埋于地下。在已經建成的系統中，最長已經達到穩定運行8年，完全超越了人工快滲和滴濾的生化系統動態平衡需要的3個月到2年。

四、運行成本及效益

經該技術處理的生活污水出水COD等主要指標優于V類水體水質排放標準。處理費用為0.1~0.15元/m3，比采用常規技術的0.55~0.60元/m3低許多。若以一10000m3/日污水處理項目計算，每年就可以節省費用150萬元，加上中水就地回用，其經濟效益和社會效益是明顯的。其它水處理工藝也可建成地埋式工程，但投資及運行成本偏高，如采用A/O法處理“中國第一水鄉”周莊古鎮生活污水的地埋式工程，投資成本為8714元/噸，污水處理成本為 0.931 元 / 噸。郫縣安靖鎮方碑村四社低槽溝末端污水PASG處理工藝工藝的經濟技術指標見表 1。PASG 工藝處理安靖鎮方碑村四社生活污水的投資為 2000 元 / 噸，直接運行費僅為 0.11 ～ 0.15 元 / 噸，經濟效益極為顯著?；瘜W需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、懸浮物（SS）和總磷（P）的去除率分別達到96.8%、96.6%、92.3%和 81.1%。正常運行期間，可以減少化學需氧量的排放約為282.87t/a、懸浮物約為 51.10t/a、氨氮約為28.12t/a、總磷約為3.36t/a。方碑村四社生活污水 PASG 處理工程對減少污染物排放量、節約土地資源、減輕小流域水環境污染、改善農村生活環境質量起到了積極的推動作用。

五、存在問題及改進方法

（一）PASG技術中二級綜合生化系統中的硬質催化填料的加工，有部分需要在現場完成，這樣，現場的施工管理質量直接影響到污水處理工藝質量。因此，進一步開發改進本技術中硬質催化填料為定型產品，非常有利于工程工藝質量控制。

（二）PASG技術雖然取得了很好效果，但還有需要改進完善的地方，下一步的工作將從以下兩方面展開：1、在最佳水力停留時間確定的前提下，保持污染物去除率在穩定的水平；2、進一步提高TN，TP的去除效率。

六、 小 結

第7篇：污水處理生物技術范文

關鍵詞:生活污水處理技術研發

1.前言

加強生活污水的處理,是城市環境綜合整治的重要組成部分,也是社會主義環境建設的重要內容。生活污水造成的環境污染不僅是水源地潛在的安全隱患,還會加劇淡水資源的危機,使耕地灌溉得不到有效保障,危害人民的生存發展。因此,加強生活污水收集、處理與資源化設施建設,避免因生活污水直接排放而引起的水體、土壤和農產品污染,確保水源的安全和人民身心健康。

2.生活污水處理技術研發

2.1生物接觸氧化法

生物接觸氧化法,是一種介于活性污泥法和生物膜法的污水生物處理技術,兼備兩者的優點。其主要構筑物為生物接觸氧化池,池內充填填料。已經充氧的污水以一定的流速流經被其浸沒的填料,在填料上形成生物膜。污水與生物膜廣泛接觸,在生物膜上微生物的作用下,有機污染物得到去除,污水得到凈化。由于池內具備適于微生物棲息增殖的良好環境條件,因此,生物膜上生物相豐富、食物鏈長、微生物濃度高、活性強,不產生污泥膨脹,污泥生成量少,且易于沉淀。生物接觸氧化法具有多種凈化功能,除有效地去除有機物外,如運行得當,還能夠脫氧和除磷。生物接觸氧化法的關鍵部位是填料。傳統的蜂窩狀塑料管較易堵塞,現在常采用吊掛式軟性填料和懸浮或半懸浮球形填料,能有效地防止堵塞,且面積較大,處理效果好。

2.2厭氧生物濾池

厭氧生物濾池是一種內部裝有填料作為微生物載體的厭氧生物膜法處理裝置。厭氧微生物附著載體的表面生長,當污水自下而上升式通過載體所構成的固定床層時,在厭氧微生物作用下,污水中的有機物得以厭氧分解,并產生沼氣。厭氧生物濾池有多種變型,填料的發展迅速,其工藝流程為:進水沉淀池厭氧消化池厭氧生物濾池拔風管氧化溝進氣出水井排水。污水經沉淀池預處理后進入厭氧消化池進行水解和酸化,可提高污水的可生化性,為后續處理創造條件。在拔風系統作用下,生物濾池處于兼氧狀態,阻止了污水中甲烷細菌的產生,使整個系統仍處于酸性階段,而氧化溝內溶解氧一般可穩定在1.5―2.8 mg/L,污水在此進一步好氧處理。拔風系統是處理過程的關鍵。其主要優點是不耗能、造價低、管理簡單、無噪聲、無異味、掛膜快、剩余污泥量少、出水水質好、運行效果穩定。

2.3土壤滲濾技術

地下土壤滲濾法在我國日益受到重視。中科院沈陽應用生態所“八五”、“九五”期間的研究表明,在我國北方寒冷地區利用地下土壤滲濾法處理生活污水是可行的,且出水能夠作為中水回用;1992年北京市環境保護科學研究院對地下土壤毛管滲濾法處理生活污水的凈化效果和綠地利用進行了研究;清華大學在2000年國家科技部重大專項中,首先在推廣應用地下土壤滲濾系統,取得了良好效果:對生活污水中的有機物和氮、磷等均具有較高的去除率和穩定性,CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除率分別大于80%、90%、90%和98%。 除此以外,浙江、廣東、天津和江蘇等地還分別在無動力、地埋式厭氧處理系統、雨污分離管網輸送集中處理和生物投菌治理污水等技術方式應用方面進行了探索與嘗試,也都取得了一定的進展。

2.4土壤毛管滲濾系統

該系統將污水投配到土壤表面具有一定構造的滲濾溝中,污染物通過物理、化學、微生物的降解和植物的吸收利用得到處理和凈化。美國、日本、澳大利亞、以色列、俄羅斯和西歐等國一直十分重視該系統的研究和應用,在工藝流程、凈化方法和構筑設施等方面做到了定型化和系列化,并編制了相應的技術規范。該技術對懸浮物、有機物、氨氮、總磷和大腸桿菌的去除率均較高,一般可達70%―90%[7](P953-964),而且基建投資少、運行費用低、維護簡便,整個系統埋在地下,不會散發臭味,能保證冬季較穩定的運行,便于污水的就地處理和回用。因此,對于水資源供需矛盾日益緊張、生活污水污染日趨嚴重的地區,該技術具有很強的技術和經濟優勢。

2.5微生物改性竹炭復合水處理技術

“微生物改性竹炭復合水處理技術”是南京林業大學的成果。主要有三個核心技術:獨特的高效微生物菌群、高分子生物填料――生物帶和高效載體――生物改性竹炭。高效微生物菌群制備的高效微生物菌劑,具有高效性、針對性、靈活性、快速啟動等優點。高分子填料生物帶具有比表面積大,達到5萬m2/m3,掛膜速度快,表面呈正極性;斷面上由外及里形成了好氧、兼性厭氧和厭氧三種反應區,可以去除氮、磷、有機物等多種污染物質;單位容積固定的生物量高;安裝固定簡單,運用形式靈活等優點。生物改性竹炭可以增加微生物和水體中污染物的接觸時間,能夠為微生物群落提供繁多而適宜的附著和寄居的場所,從而在生物量、生物相等方面大大加強,系統降解污染物的效率得以提高。據悉,這項技術噸水投資僅為850元～900元(生活污水或工業和生活混合污水),比傳統污水處理工藝節省10～15%。運行成本低,經測算,運行成本僅為傳統工藝的50%左右,一般運行費用低于0.3元/噸。處理效果可以穩定到一級A標準,并且可以實現廢水回用。

2.6硅藻精土處理技術

本技術采用物理選礦法得到的硅藻含量≥92%的硅藻精土,通過加入表面處理劑,改性制成處理各種水質的硅藻土水處理劑。這種水處理劑具有很強的吸附性,能將污水中的有機物和無機物吸附后很快絮凝沉降至底部并形成餅狀,獲得可循環使用的清水,而餅狀的沉渣可徹底分離。這種處理技術,投資小、占地少、設備簡單、操作方便、耗電和成本低、污染物去除率高,適應性及連續處理能力強,不僅具有傳統工藝的綜合優點,而且克服了傳統污水處理工藝的不足,還具有沉渣可徹底分離并回收利用的特點。

2.7生活污水凈化沼氣池技術

小型生活污水凈化沼氣池應用常溫厭氧發酵技術,按照“多級自流,逐級降解”的原理,建立Ⅰ級厭氧發酵―Ⅱ級兼性消化過濾的新裝置。它由厭氧發酵、兼性消化過濾、污水回流和填料等工藝組成。生活污水中大部分有機物經厭氧發酵后產生沼氣,發酵后的污水進入兼性消化過濾池,部分未分解的有機物得到進一步降解。沉淀下來的部分有機質和活性污泥回流到厭氧發酵池內提高厭氧發酵的效果,將達到凈化處理的目的。生活污水凈化沼氣池是一種小型分散化污水治理裝置,具有投資少,效果好,運行無需能源支持等特點。目前該技術在漣水、東海等地得到廣泛應用,成效較為顯著。

2.8跌水充氧生物接觸氧化技術

跌水充氧生物接觸氧化技術的原理是,生活污水首先進入厭氧沼氣池,一方面,經過厭氧發酵,將復雜有機物轉化成低分子揮發性脂肪酸,進而產生甲烷和二氧化碳;另一方面,利用反硝化菌和原水中的碳源進行反硝化;經過厭氧處理后的污水用泵提升進入多級跌水充氧接觸氧化池。接觸氧化池分多格串行,內裝組合填料,其充氧采用跌水充氧方式,借助生長在填料上的微生物去除有機物;經過跌水池的污水一部分回流入厭氧池,另一部分進入水耕蔬菜型人工濕地,進一步去除氮磷等物質。

參考文獻:

第8篇：污水處理生物技術范文

關鍵詞：膜生物；反應技術；污水處理

Abstract： With the continuous development of China's economy and society， people's life continuously improved the standard of living， at the same time the survival of the natural environment had more stringent protection requirements， therefore， the membrane bioreactor technology was widespreadly used in sewage disposal. In this paper， the advantages and disadvantages of membrane biological reaction technology were analyzed， and several membrane biological reaction technologies used in environmental engineering wastewater were discussed.

Keywords： membrane bioreactor； reaction technology； wastewater treatment

在進行污水和廢水處理中，使用最為廣泛的系統就是膜生物反應器，膜生物反應器屬于新型的污水處理系統，其可以將膜分離技術和生物反應器進行結合，并通過膜生物反應器中的膜組件有效將廢水中的污泥進行清除，從而提高污水處理的質量。因此，膜生物反應器在廢水處理站的使用是非常重要的，同時為了避免膜生物反應器出現故障，污水處理相關人員和企業應該對膜生物反應器進行及時的檢測和養護工作。

1 膜生物反應器的分類及特點

一般情況下膜生物反應器中的膜組件在運行過程中發揮著不同的作用，因此，根據膜組件的不同作用對膜生物反應器進行分類，大致可以分為：萃取膜生物反應器、分離膜生物反應器等[1]，其中在污水處理中使用最多的就是分離膜生物反應器。膜生物反應器的分類方式并不是只有這一種，還可以按照膜生物反應器使用時放置的位置對其進行分類，大致可以分為一體式膜生物反應器和分體式膜生物反應器。另外還可以根據膜生物反應器使用方法和膜生物反應器對氧氣的需求量等進行分類。

在污水處理中膜生物反應器具備超強的除污能力，因此其被污水處理體系廣泛應用。膜生物反應器對污水處理的基本原理是通過傳統的膜分離技術及廢水處理技術研究并結合而形成的新型處理技術。這種污水處理系統具備工作穩定、除污能力強、處理量大等特點，在一定程度上提高了污水處理工作的效率和質量。

2 膜生物反應技術在污水處理中常見的運用技術

2.1 內部循環動態生物反應技術

動態膜生物反應器的膜基底采用的是價格低廉的微網材料，對污水處理采用活動污泥的過濾性進行水體污染物的清除。現階段我國一般使用側向曝氣動態膜生物處理系統。為了避免內循環動態生物反應器出現短流或者流速較小的故障，相關人員可以使用外筒曝氣垂直流向的動態膜生物反應器。同時，在日常污水處理時，相關人員應該對部循環動態生物器進行故障檢測的維修工作，使其可以正常的運行[2]。

2.2 曝氣生物濾池、氣浮、膜生物反應器組合技術

曝氣生物濾池、氣浮、膜生物反應器組合技術采用得到是組合工藝，在污水處理中其可以降低水中膠體、洗滌劑等污染物的含量，從而大幅度降低后續的污水處理難度，并對后續的污水處理工作提供便利，最能體現這一點的就是可以延緩曝氣生物濾池、氣浮、膜生物反應器的膜污染物[3]。

3 膜生物反應技術在污水處理中運用的優點

3.1 污泥產率低

在污水處理中使用膜生物反應技術，可以使水中存在的污泥在生物反應器內部全部攔截，從而使污水中的排泥實現零排放。

3.2 增強傳氧效率

在膜生物反應器中的曝氣裝置，因為其采用了新型的透氣膜，所以這種透氣膜的傳質阻力較小，同時這種透氣膜在高壓情況下還能繼續工作，并且不受氣泡大小和停留時間長等阻礙。這種透氣膜不但可以提高污水處理的效率，還可以保證供氧系統正常工作。

3.3 提升生物反應器中硝化細菌的滯留生長

在污水處理中使用膜生物反應技術可以防止硝化細菌的流失[4]，并維持反應器中的硝化細菌始終處于高濃度狀態，增強硝化速度。

3.4 達到微生物和廢水分離的效果

在污水處理中使用膜生物反應技術可以達到微生物和廢水分離的效果。因為膜生物反應器的工作原理就是使用膜將微生物和廢水進行分離，所以，在使用膜生物反應技術處理污水時，污水從膜生物反應器中流出而微生物卻被攔截，從而有效的將二者進行分離。

3.5 分離效率高

在污水處理中使用膜生物反應技術可以有效提高廢水和污染物的分離效率。因為膜生物反應器在污水處理過程中不會出現污泥沉降的問題，而且反應器的體積也較小，從而使膜生物反應器在分離污染物時具備較高的分離效率。

4 膜生物反應技術在污水處理中運用的缺點

在污水處理中使用膜生物反應技術并不是沒有缺點的。因為膜生物反應技術在污水處理過程中比傳統的污水處理工藝會攔截更多的污染物，所以，膜在長時間使用之后，會出現堵塞的情況，導致通水量降低。另外，當膜出現堵塞的情況之后，就需要相關人員對膜生物反應器進行檢測和維修工作，而且對膜附著污染物進行清除是一項繁瑣復雜的工作，從而增加污水處理相關企單位的人力、物力、時間，導致水處理成本增加。

5 Y束語

綜上所述，雖然我國對膜生物反應器的研究還處于初級階段，但是隨著我國科技技術的不斷發展，膜生物反應器在污水處理中一定會發揮更大的作用，從而提高我國處理污水的質量和膜生物反應器處理污水的能力。

參考文獻

[1]關萬里，韓文萍，劉小惠，等.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用分析[J].低碳世界，2016（28）：11-12.

[2]楊炎鋒.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用[J].建筑?建材?裝飾，2016（13）：236-237.

第9篇：污水處理生物技術范文

【關鍵詞】太陽能微動力；農村生活污水處理；無動力多級厭氧發酵系統；全自動微動力；人工濕地處理系統

農村污水治理受地理條件、生活方式、經濟發展程度等多方面因素的影響，一直是環境保護中的一道難題。中國長期城鄉二元結構導致在污水處理方面城鄉之間差別顯著：在城市，污水不但有完善的收集、處理技術和設施，而且國家頒布系統的法律法規和標準加以控制；而占全國總面積近90%的廣大農村，96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統[1]。統計顯示，中國農村每年產生的生活污水量約為80 億t[2]。未經處理的生活污水通過點源和非點源排放，將各類污染物帶入河流，嚴重污染各類水源，導致出現了包括藍藻、水華等諸多生態環境問題。中國農村人口數量大，居住分散，造成農村生活污水量大且難于收集，并且由于經濟發展水平不高，大部分農村地區沒有采取任何生活污水的收集和處理措施。農村污水已經對農村地區居住環境和人群身體健康造成了越來越大的威脅，成為了威脅國家水環境安全的重要因素。由于農村生活污染源分散，不易集中，村鎮居民環保意識差，加上經濟水平相對落后，治理上也存在較大困難。因此，農村生活污水已成為影響水體環境質量的重要污染源。目前中國75%的天然和人工水體出現富營養化[3]，而且這一趨勢正在不斷惡化中。如何治理農村生活污水已成為國家和廣大民眾關心的焦點之一。

目前，國內采用的農村生活污水處理技術主要有無動力多級厭氧發酵技術、人工濕地污水處理技術及常規微動力技術等。

1.無動力多級厭氧發酵系統

無動力多級厭氧發酵系統主要由2格以及2格以上的厭氧池串聯組成，其中各池之間靠管道連通，污水在池內停留的時間為5～7天。生活污水經過厭氧處理，生活污水中懸浮物可以沉淀，難降解有機污染物被厭氧微生物轉化為小分子有機物。該系統工藝流程簡單，抗沖擊能力強，運行簡便，非常適宜目前我國當前資金短缺、能源不足的農村生活污水處理；但占地面積大、出水水質不理想。

2.人工濕地處理系統

人工濕地處理系統是由人工優化模擬濕地系統而建造的具有自然生態系統綜合降解凈化功能，且人為監督控制的廢水處理系統。該系統景觀效果好，投資省，但要較大的土地面積來保證處理效果，而且人工濕地構造較為復雜，如何既能保證處理出水水質又能在缺少運維管理的情況下不發生堵塞等較為普遍的情況仍然不能很好的得到解決。

3.全自動微動力

“全自動微動力”污水處理工藝以成熟可靠的A2/O工藝為基礎，通過在生化池中掛設生物填料，增大污泥負荷，增加微生物著床面積，提高污水處理效率。

污水在厭氧池中進行水解酸化過程，增加污水B/C，提高污水可生化性，減小后續反應時間與處理能耗；缺氧池內利用兼氧微生物來降解廢水中的污染物，反硝化菌成為優勢菌種，進行反硝化反應，實現污水的脫氮；在好氧池中，通過適當曝氣，有機物被好氧微生物進一步生化降解，濃度繼續下降；同時氨氮被硝化，聚磷菌在好氧條件下大量吸收污水中的磷并貯存于體內，最后通過沉淀池排放剩余污泥達到系統除磷的目的；最后進入濕地濾池，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等共同作用進行深化處理。

該工藝根據農村居民的生活規律及來水量特點，間歇性的開啟曝氣、回流等設備，使污水處理系統在滿足出水水質的前提下最大程度的節省能耗。整個系統通過遠程通訊實現自動控制，無需專人值守，具有自動化程度高、占地面積小、污水處理效果好、出水水質穩定等優點。但該系統后續的運營管理要求較高且產生一定的運行費用（主要是電費），在農村地區缺乏專業工程技術人員的條件下很難長時間正常穩定運行。

4.太陽能微動力污水處理技術

太陽能微動力污水處理技術由浙江浙大水業有限公司聯同浙江大學共同研究開發，該工藝以傳統“A2/O”工藝為基礎，根據太陽能光伏發電的特點，吸納“A2/O”工藝中的關鍵因素整合開發形成的一種全新工藝，整套工藝的動力來源由太陽能微動力污水處理設備。該設備以太陽能為能源，利用太陽能光伏板光電轉換技術，為污水處理中的曝氣、攪拌、回流等提供動力。同時，將設備運行管理智能化，通過遠程通信技術，實現設備的實時在線監控，達到遠程控制、無人值守的目的。以適應農村基層缺乏專業技術管理人員的實際情況。

工藝流程說明

集中收集而來的污水首先進入污水處理系統內的厭氧池，在厭氧池內污水完成水解酸化過程、產乙酸過程。通過水解和酸化過程，提高原污水的可生化性，從而減少后續反應的時間和處理的能耗。

經過厭氧池處理的污水進入缺氧池。缺氧池內利用兼氧微生物來降解廢水中的污染物。從好氧池回流的硝化液含有一定的溶解氧，改變了污水中的溶氧濃度，使污水形成較好的缺氧環境，反硝化菌在缺氧池利用新進入的污水中豐富的有機物作碳源進行反硝化反應，將回流混合液中的大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放至空氣，實現污水的脫氮。

接著污水進入生物接觸氧化池，對污水中的有機物實行進一步的降解。設計采用生物接觸氧化法作為好氧處理的工序。生物接觸氧化法又稱淹沒式生物濾池，是活性污泥法與生物濾池復合的生物膜法，池內設有填料，填料上長滿生物膜，經過人工曝氣的污水以一定的流速流過池內填料，通過與生物膜的不斷接觸，在生物膜的作用下，污水得到凈化。在生物接觸氧化池中，通過曝氣設備對池內污水進行適當曝氣，在生物接觸氧化池內進行好氧生化處理。在好氧生化處理中，有機物被微生物進一步生化降解，濃度繼續下降；氨氮被硝化，NH3-N濃度顯著下降，隨著硝化過程的進行，污水中NO3-N的濃度增加；活性污泥中聚磷菌在好氧條件下大量吸收污水中的磷，把它轉化成不溶性多聚正磷酸鹽在體內貯存起來，最后通過沉淀池排放剩余污泥達到系統除磷的目的。

在經過接觸好氧反應后，污水中的污染有機物已經被微生物基本消解，進入沉淀池進行沉淀，利用重力沉降將污水中的懸浮顆粒從水中去除，降低污水中懸浮物的濃度。

經沉淀池處理后的水最后進入濕地濾池進行深化處理，濕地處理技術依靠物理、化學、生物的協同作用完成水的凈化過程，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對水的高效凈化。

對于產生的有機質底泥，定期清理后，可放入堆肥場進行堆肥，堆肥熟化后再作為有機肥進行利用。

5.結語

太陽能微動力污水處理系統具有下列特點：

（一）系統結構緊湊、占地面積小，大大節省了土地資源，有效防止了土地資源的浪費。

（二）采用太陽能綠色能源，符合國家產業政策，并明顯降低運行成本。

（三）采用微電腦全自動控制系統和遠程通訊，與全自動微動力處理工藝相比，運行費用低、運行管理方便、出水水質穩定。

適合在農村污水處理領域推廣應用。

參考文獻：

[1] 關亮炯.我國水污染現狀及治理對策[J].科技情報開發與經濟，2004，14（6）：80-82.

[2] 嚴巖，孫宇飛，董正舉，等.美國農村污水管理經驗及對我國的啟示.