微生物处理污水的原理篇1

关键词：生物技术污水处理应用生物膜法生物强化

0引言

随着工业的高速发展，水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境，制约着社会和经济的进一步发展。因此，水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前水处理技术中，生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段，尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段。随着国家节能环保战略的深入，生物技术在各领域特别是污水处理方面产生了巨大的社会效益和经济效益，与传统的物理、化学处理手段相比，运用生物技术处理废水，具备低成本和高效率的双重优点，本文主要从原理、操作方法和技术特点等几方面对生物膜法技术和生物强化技术在污水处理中的应用进行简单分析。

1生物膜法技术的主要特点

生物膜法是令微生物附着在惰性滤料上，形成膜状的生物污泥，从而对污水起到净化效果的生物处理方法。生物膜法技术在20世纪六十年代开始出现，起初主要应用于工业废水处理包括高负荷生物滤池、塔式生物滤池等方面，后来扩展到接触氧化法，并广泛运用在纺织、印染、化纤等化工行业的废水处理。其中，接触氧化法因填料做不到经久耐用、成本低廉，且对大型池的均匀布水布气存在技术困难等，在城市污水处理工程中无法得到广泛应用。研究结果显示，高负荷生物滤池/固体接触法和生物曝气滤池法等生物膜法技术的突破和投入使用，表明生物膜法在市政污水处理上的良好前景。

首先来看这两项技术的原理。高负荷生物滤池/固体接触，英文简称TF/SC，属于美国的城市污水处理标准技术，国内由国家市政工程西北设计研究院与兰州铁道学院联合开发，通过在试验室、中间试验和工程生产试验等各个环节实施全流程试验，获得完整的设计参数后，并建设两座污水量为10×104m3/d的规模处理厂投入实用。生物滤池则属于用卵石或塑料填料的深式、塔式滤池，国内研究结果表明，卵石填料的负荷是TF/SC工艺是否高效的关键指标，它的原理是拦截回流污泥，使之与生物滤池混合曝气，然后进行生物絮凝、生物吸附两种生物反应，把废水中的细小颗粒和凝聚能力较差的生物膜集合凝固，与此同时，还能吸附、降解掉其中的有机污染物，这种工艺处理污水时，在固体接触池中的停留时间不长，美国为30分钟左右，国内设计时长多为45分钟。

其次，由于生物滤池、固体接触池和絮凝沉淀池都处于高负荷状态，停留时间短，所以工程造价低，能耗少。数据显示，运用TF/SC工艺处理污水的工程总投资比传统的活性污泥法降低约20%，而且污泥量减少20%多，大量节省了污泥处理费用。

其三，除成本降低外，生物膜法还具备耐冲击、运行稳定、操作简单等特点。

由于我国城市污水处理厂数量少，污水处理率低，需要大量建设，而目前城建资金来源不足，必须采用新技术降低工程造价，所以，生物膜法在国内城市污水处理的应用前景十分广阔。

2生物强化技术的主要特点

生物强化技术是一种利用生物治理废水的高效技术,在废水治理中具有广阔的应用前景。与传统的活性污泥法相比，生物强化技术更体现出易于操作、针对性强等优点，这种废水处理技术主要研究并投放特殊菌种进入污水，通过其新陈代谢，将分解并吸收废水中的一些物质，净化污水，具有明显的低成本、高效率等特点，所以在近期成为废水处理领域的重要研究方向。

首先来看其技术原理。所谓生物强化技术，就是以生物制住生物，以菌制菌，向自然菌群中投入特殊的微生物以增强生物力量，并对污水等特定环境或特殊污染物加以反应。按投入菌种与底质之间的不同作用，可分为直接作用与共代谢作用两种方式。

其中，直接作用是以驯化、筛选、诱变、基因重组等一系列关键技术的实施，获得一批以污水为主要能源的微生物，然后复制投入一定数量，对目标物质进行降解，达到去除污染的目标，这种技术方法使用的菌株大多通过质粒育种和基因工程获取。共代谢作用则是针对废水中的一些有害物质，在一定条件下降解，改变其化学结构，从而降低物质的有害性，主要包括菌株通过新陈代谢将二级基质共同氧化、不同微生物之间的协同作用、休眠细胞对污染物降解等三种类型。这三种类型所采取的原理有所不同，例如不同微生物协同，是因为有些污染物的降解必须以两种甚至多种微生物共同作用才能完成，通过几种微生物的交替作用，微生物制造氧化物，然后氧化物再被另一种微生物降解，多次作用后彻底消除污染物。再如休眠细胞降解，由于处于休眠状态的微生物在含有不同有机物的污水中会产生不同的酶，在一定条件下可以相互作用，降解废水中的不同有机物。

其次来看其应用。生物强化技术作用用于焦化废水、印染废水和制药废水等几个领域。焦化废水因成分复杂，无机物和有机物的种类多，被列为难以降解工业废水，一般通过投放高效菌种，以固定化、高效降解微生物法等强化技术来进行处理。而印染废水中的有机物含量非常大，以前采用生物膜法来处理，无法有效去除其中的有机物，通过应用高效脱氧色菌和PVA降解菌，加快生物膜的形成速度，稳定性好，效率高。对于制药废水，近年通常以混合菌种加以处理，并得到广泛推广。因为混合菌比单一菌种具备更强的降解能力，降解速度和降解效率明显提升，并且在稳定性和抑制其他杂菌生长等方面有大幅改善，这些特性单靠单一菌种根本无法完成。

总的说来，由于成本低廉、操作简单、效率较高，生物技术在污水处理领域不断得到推广，并取得显著效果。随着对生物膜法和生物强化等生物技术的深入研究，发展出越来越多污水处理技术，成本降低和效益提升日渐突出，我们只有不断吸收国际上先进的生物技术信息，勇于创新，敢于实践，才能逐渐提高国内污水处理的系统性水平。

参考文献：

[1]蔺向阳.小议污水处理中生物技术的应用分析[J].今日科苑.2010（4）.

[2]杨敦培，李雅婕.谈焦化废水的生物处理技术[J].广东化工.2011（2）.

[3]陈瑛.论生物强化技术在污水处理中的应用[J].北方环境.

2011（11）.

微生物处理污水的原理篇2

关键词：油田污水；微生物处理；技术研究

中图分类号：C35文献标识码：A

引言

近年来，国内外很多油田都开始采用微生物方法来处理油田污水，给油田带来了很好的经济效益。微生物处理污水是先培养专项菌群，菌群通过水合、繁殖、分解以及竞争形成优势菌群，再利用优势菌群的作用对污水中的有机物进行生物降解，把有机物转化为新的生物细胞及简单的无机物，最终达到去除有机物的目的。

一、微生物技术基本原理

在有氧条件及适宜的环境中，污水中的溶解性有机物透过细菌的细胞壁被细菌所吸收，固体和胶体等不溶性有机物先是附着在细菌体外，由细菌所分泌的一种特殊酶分解成可溶性物质，再渗入细胞体内，从而细菌通过自身的生命过程――氧化、还原、合成等把复杂的有机物降解成简单的无机物（H2O和CO2等），释放出的能量作为自身生存与繁殖的生命之源。在适宜的条件（15-40℃）下微生物以有机物为营养实现新陈代谢，达到净化废水的目的，对环境没有二次污染。

二、油田污水微生物处理的优势

在油田污水处理工艺中，石油类及悬浮物一般采用隔油－混凝－过滤的方法处理，但是采用该方法会导致采出水的部分指标难以达标，尤其是稠油污水、聚合物采出水、高含盐采出水的CODcr会严重偏高，达标率仅为50%左右。在国内其他行业大都采用生化处理法解决COD值过高的问题，石油行业也可以借鉴这一方法。采用微生物方法处理污水，这样可以将原油较彻底的分离、分解，不仅成本低、操作简便、降解效果好，还能够有效的减少化学处理方式造成的污染、保护生态环境。以上这些优势也导致微生物方法成为现阶段油田污水处理技术的主流[1]。

三、油田污水微生物处理的应用方法分析

1、生物膜法

生物膜法是通过生物膜来吸附、降解有机物，从而达到净化污水的作用。生物膜主要由微生物细胞和它们所产生的胞外多聚物组成，微生物生长在载体的表面且分布不均匀，不连续。生物膜法与活性污泥法相比具有一些优势，比如无需污泥回流，运行管理容易，无污泥膨胀问题，易于微生物生存，运行稳定等。许谦等人采用序批式生物膜（SBBR）法处理油田废水取得了很好的效果，在SBBR装置进水COD容积负荷为0.5kg/（m3・d）及进水COD为500mg/L左右的条件下，经过近两个月的连续运转，COD平均去除率超过80%，出水中COD低于100mg/L，符合GB8978-1996《污水综合排放标准》的要求，经过处理的污水可以直接排放。

2、厌氧生物转盘

厌氧生物转盘技术主要用于处理高浓度的有机废水和污泥。装置主要由盘片、密封的反应槽、转轴及驱动装置组成，为收集沼气和防止液面上的空间有氧存在，于上部加盖密封。靠盘片表面生物膜和悬浮在反应槽中的厌氧活性污泥共同完成污水处理。盘片转动时，作用在生物膜上的剪刀将老化的生物膜剥下，在水中呈悬浮状态，随水流出槽外，沼气从槽顶排出。黄长盾、张志仁等人通过厌氧生物转盘处理高浓度有机废水的实验发现，在中温条件下，COD容积负荷为5.44-11.6kg/（m3・d），COD去除率为70.6%-74.7%，总磷去除率为35%-48.5%，废水中的有机氮基本上转化为HN3-N，每去除1kgCOD产生沼气0.41-0.65m3。采用厌氧生物转盘技术处理污水操作简便、处理过程稳定性强，但是由于盘片成本较高，所以在各油田的应用比较有限。

3、活性污泥法

活性污泥法是将筛选出的具有特定降解功能的细菌菌液，按照一定的比率投入到生化池中，使混合液内特定的细菌处于最佳活性状态，这样不仅补充了曝气池内所缺少的细菌，在流入污水水质不变的条件下，微生物氧化作用显著。而且，在污水水质改变、环境变异的情况下，微生物仍能保持活性，提高曝气池耐冲击负荷能力，提高处理效果，近几年来该方法同固定化微生物技术把筛选出的优势菌种固定在载体上，不仅可提高浓度，还可增加停留时间，达到高效处理的目的。G.T.Tellers等利用活性污泥法处理采油污水，研究表明停留时间为20天时，能去除采油污水中98%-99%的碳氢化合物。胜利油田采用活性污泥处理法处理苯胺废水，当污泥溶解氧为4-5mg/L，pH为6.5-7.0，沉降比为13%-20%，苯胺的浓度不大于131.9mg/L时，活性污泥对苯胺废水有良好的处理效果，停留24h后降解率可达99.5%。

4、“AB”处理法

污水处理中所谓的“AB”法工艺，简言之就是分作A和B“两阶段曝气”处理工艺，每个阶段都有相互隔离的和独立的曝气过程和泥水分离过程，对于活性污泥的回流，也是相互隔离的，A段沉淀池所产生的活性污泥回流到A段曝气池，B段沉淀池所分离出来的活性污泥回流到B段曝气池内[9]。该方法在油田污水处理中也得到了很好的运用。中原油田石化总厂污水处理站采用“AB”处理法处理采油废水，处理后的外排水石油类、氨氮等指标都达到回用水要求，但Cl-、COD超标。“AB”法在处理污水时面临着A段产生臭气污染环境、脱氮难度大、污泥产率高等问题。随着各种石油污水处理技术的不断进步，“AB”法已经很少运用于采油污水的处理中[2]。

5、氧化塘法

氧化塘法是指利用水塘中的微生物和藻类等水生植物对污水和有机废水进行需氧生物处理的方法。在该方法作用的过程中，水塘中的微生物分解污水中的有机物产生了二氧化碳、碳酸盐、铵盐等供藻类等水生植物生长，藻类等水生植物通过光合作用产生的氧气又反过来供微生物生长，不仅如此其作用过程中的藻类蛋白还可以给水塘中鱼、鸟等生物提供营养。该方法不仅可以对污水中的污染物进行有效地处理还能使作用过程中生成的物质得到充分的应用，取得不错的经济效益。氧化塘法在油田污水的处理中取得了很好的效果，大港油田通过氧化塘处理技术对采油废水进行处理效果显著，COD、石油类、SS去除率2000年到2004年分别由43%、51%、14%提高到77%、98%、26%[5]。胜利油田运用该方法处理桩西采油废水，硫化物、挥发酚都得到很好的处理，石油类含量由10.60mg/L下降到3.20mg/L，COD值由166.7下降为127.9。

6、升流式厌氧污泥床（UASB）

升流式厌氧污泥床（UASB）是能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源（沼气）的一项技术，设备主要由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与底部污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物、把它转化为沼气。沼气带动污泥和水进入三相分离器，排出沼气后，固液混合液在三相分离器的沉淀区将污泥沉降，与污泥分离的水则被排出。该技术对不同含固量的污水适应性很强，并且结构、运行操作维护管理比较简单，价格较低，技术比较成熟，得到了广泛的应用。中国石油大学的刘春爽等人采用升流式厌氧污泥床（UASB）处理高盐度稠油采出水发现：在m（COD）：m（TN）：m（TP）为1200：10：1（其中COD为化学需氧量，TN为总氮，TP为总磷），含盐量为1.50%、进水COD负荷为0.80kg/（m3・d）的条件下，COD去除率能够达到70%，原油平均去除率达到70%。

四、曝气生物滤池油田污水处理技术流程及设备

1、处理技术流程

曝气生物滤池工艺技术主要通过气水平行上流的运行方式，促进气与水之间的良好整合，这不仅使得气泡拥有了更高的切割作用，而且气泡也不会再发生凝结现象，有效避免了短流与气陷问题。该工艺技术内氧气使用效率好，实际消耗量大。能够使反冲洗周期适当的延长，缩短了清洗时间，同时还防止了清洗过程中水、气量的大量使用。可将反冲洗中生产的水排放至废水回收池内。曝气生物滤池工艺技术共包括两个环节阶段，即吸附截留及降解吸收阶段、反冲洗再生阶段。第一个阶段的主要任务是：油田产生的污水经进水管从底部流进滤池内，和存于曝气管中的空气同时向上由填料层流过。填料中的微生物通过溶解氧对污水内的COD、BOD、一些毒性物质进行降解，并且填料及其上部的生物膜会吸附、截留ss，使其存于滤床中。第二个阶段的主要任务是：在过滤工作开展下，会使得填料层中的生物膜厚度越来越厚，积累大量的ss，进一步加剧了过滤水头的损失。进水压在一定值状态下，设计流量起伏不定，针对此情况，应及时的进入反冲洗再生阶段将滤床中的生物膜与ss去除干净，以保证滤池具有较高的处理能力。具体运转时，当曝气风机持续一小时达到0.060MPa出口压力时，应采用手动的方式对自动化控制系统进行曝气生物滤池反冲洗。反冲洗应通过气与水交替着反冲，主要由滤池底部的反冲洗布气管提供反冲洗实际所需的空气。反冲洗再生过程遵循下列步骤：将进水与工艺空气关闭；对气进行单独的清洗；气与水一同进行冲洗；通过干净的水做最后的冲洗。随着单独气冲与水冲的运行，填料层会逐渐的膨胀与进一步压缩，并且当气与水冲刷填料流体及填料各颗粒之间彼此摩擦时，会使得生物膜和吸附、截留下的ss与填料间瞬间分离开来，漂洗过程中会将滤池中的生物膜及ss全部冲出。在对滤池进行反冲洗再生后进行下一步的运行[3]。

2、处理技术设备

曝气生物滤池将孔膜曝气器作为核心设备，以该设备的布气方式为主，使用的曝气风机是罗茨风机，Q=9.8m3/rain；曝气反冲洗风机同样使用罗茨风机，Q=25.9m3/min；曝气回流输送水泵，Q=315m3/h；曝气反冲洗水泵，Q=600m3/h。

五、油田污水微生物处理的发展前景

微生物污水处理技术在国内各个油田都得到了广泛的运用，并且取得了很好的应用效果。微生物污水处理技术已经成为国内油田采出水处理的重要组成部分，但是该技术还是存在很多局限性，新型菌种的培养、生物膜成本等一直是人们致力解决的问题，因此在采用微生物处理油田污水时必须联合其他先进的技术才能提高污水水质的达标率。目前，国外油田采出水的处理技术已经从单纯的物理化学方法或者生物技术逐渐发展为物理化学方法与生物技术相结合的综合技术，通过各种技术相互间的分工合作最终取得很好的效果，这也将成为我国微生物法处理油田污水今后的一个重要的发展方向。

结束语

综上所述，随着科学技术的不断进步与发展，在能源续期、石油生产技术方面提出了更高的需求。当前，油田污水处理已经成为了改善油田区域生态环境，加快国家环保工作进程的关键。伴随大量油田污水处理技术的应运而生，微生物技术在油田污水处理中的应用越来越广泛，污水处理效果显著。

参考文献：

[1]蔡磊,王文浩.浅析我国油田污水处理技术现状及发展[J].化工管理,2013（18）:102.

微生物处理污水的原理篇3

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理性障碍;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

微生物处理污水的原理篇4

[关键词]水资源现状污水处理废水再利用

我国水域生态环境呈不断恶化的态势，国家环境保护“十一五”规划[1]中指出，全国26%的地表水国控（国家重点监控）断面劣于水环境V类标准，62%的断面达不到III类标准；流经城市90%的河段受到不同程度污染，75%的湖泊出现富营养化；30%的重点城市饮用水源地水质达不到III类标准。这表明当前我国水资源被大面积污染，造成我国总的水资源短缺，进入了环境污染事故高发期。

1污水处理的基本原理

水体污染是指排入水体的污染物使该物质在水体中的含量超过了水体的本底含量和水体的自净能力，这些污染物质使水体的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值[2]。水污染通常可分为三大类：生物性污染、物理性污染、化学性污染。水体的主要污染物有悬浮物、耗氧有机物、植物性营养物、重金属、难降解有机物、酸碱污染、石油类、放射性物质、热污染、病原体等。

治理污水的方法和技术的基本原理主要是分离、转化。分离即是对存在于废水中的污染物，根据其存在状态及其粒子大小，采用不同的方法将污染物分离出去；转化是通过化学的或生物的方法，改变污染物的化学本性，使其从有害转化为无害物质或可分离物质，然后再从污染水体中分离出去。

2污水处理技术

现代污水处理技术，按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。

2.1利用物理作用的水处理技术

利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中没有改变污染物的化学性质。对存在于废水中的污染物，根据其存在状态及其粒子大小，采用不同的方法将污染物分离出去。一般常用的分离方法有格栅、筛网、微孔材料过滤法，还有吸附、浮选等方法。

2.1.1过滤法

利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下，使废水通过该介质，降低水体中浊度，截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子，使给水得到净化，是水处理传统方法之一。过滤介质一般为：滤布、滤网、硅藻土、石英沙、锰砂、无烟煤、塑料、石榴石、颗粒多孔陶粒、粉煤灰等。机械过滤器主要有板框压滤机、厢施压滤机、折带压滤机、砂芯过滤器、砂滤器和微孔过滤器等。各种类型的格栅、滤网也属于机械过滤器的一种。

2.1.2吸附法

利用活性炭、磺化煤、大孔树脂及粉煤灰等固体颗粒表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。废水中的金属离子、有机物能牢牢地吸附在这些吸附剂表面，从而使废水得到净化。由于吸附法对水的预处理要求高，而且活性炭等吸附剂的价格较为昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。如果吸附剂的再生问题得以解决，吸附法对许许多多的低浓度的废水都有广阔的应用前景。

2.1.3浮上法

浮上法是对不溶态污染物的分离技术，指借助于水的浮力，使水中不溶态污染物浮出水面，然后用机械加以刮除的水处理方法。浮上法可分为自然浮上法、气泡浮升法和药剂浮选法。自然浮上法又称隔油，这是因为该法主要用于粒径大于50~60微米的可浮油分离。气泡浮升法主要针对油和弱亲水性悬浮物，将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水－气－颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离出去，形成浮渣层。药剂浮选法是在水中加入浮选剂，使亲水粒子的表面性质由亲水性转变为疏水性，降低水的表面张力，提高气泡膜的弹性和强度，使细微气泡不易破裂。

2.2利用化学方法的水处理技术

所谓化学处理法，就是通过化学的方法，改变污染物的化学本性，使其从有害转化为无害物质或可分离物质，然后再从污染水体中分离。

2.2.1氧化还原法

向水中投加某种物质，使溶解于水中的有毒物质因发生氧化还原反应转化为无毒无害物质的方法，称氧化还原处理法。废水氧化还原法分氧化法和还原法两大类。氧化法主要用于水中氢化物、硫化物、酚、醇、醛、油类等有毒物质去除及脱色、脱臭、杀菌等。常用的氧化剂有：氧、臭氧、氯气等。还原法主要用于冶炼工业生产Cu、Pb、Zn、Cr、Hg等废水处理。常用还原剂有：铁屑、锌粉、氰化亚铁、亚硫酸盐、硫酸亚铁等。

除了以上常规处理方法，新工艺层出不穷。超临界水氧化技术（SCWO）[3,4]是一种在均一相中进行，反应不会因相间转移而受限制，能够快速破坏有机物结构的新型氧化技术。SCWO是一项高温高压技术，利用水在超临界条件下（Pc=220.55bar,Tc=373.976℃）的特性，处理有机化合物和有毒废物及有机反应研究（如选择性氧化）。超临界水的独特性质是超临界水氧化工艺的关键，O2和有机物质完全溶于超临界水中，相界面消失，形成单一相，使有机物与氧气能够自由均相反应，反应速度得到了急剧提高。反应完成后，即生成了包括水、气体和固体的混合物，有机物中的C转化为CO2，H转化为H2O，Cl转化为氯化物离子，硝基化合物转化为硝酸盐，S转化为硫酸盐，P转化为磷酸盐。排放的气体中无NOx、酸气（如HCl或SOx等）和粉尘微粒等，CO的含量低于10ppm，完全符合排放水标准和气体排放标准。另外，因超临界水氧化反应具有极快的反应速度，即使用小型的设备，也可处理大量的废水。SCWO的技术优点有：①绿色化学，环境友好，且用途广泛；②对难分解有机物有高的处理效率（99.9999%以上）；③被排的气体中无NOx、酸气和粉尘等二次大气污染物；④处理水符合法律上的排放水标准，只存在极微量的有机物；⑤可进行多样浓度的废水处理；⑥氧化反应快，可使超临界水氧化装置设计上更加小型化，结构更紧凑；⑦无需进行二次处理。

光催化降解在环境污染治理中的应用研究近几年尤受重视。多相光催化降解是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定能量的光辐射。目前有关光催化降解的研究报道中，以应用人工光源的紫外辐射为主，对分解有机物效果显著，但费用较高且需要消耗电能，因此国内外研究者均提出应开发利用自然光源或自然、人工光源相结合的技术，充分利用清洁的可再生能源，使太阳能利用与环境保护相结合，发挥光化学降解在环境污染治理中的优势。

2.2.2混凝法

混凝法是通过向污水中投加混凝剂，使细小悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使污水得到净化的方法。可降低印染废水中的浊度、色度，去除多种高分子物质、有机物，以及某些重金属有毒物质。混凝法的机理主要是压缩双电层，吸附表面中和，吸附架桥和沉淀网捕四种。

2.2.3酸碱中和法

酸碱中和法是指采用加碱性物质处理酸性废水，加酸性物质处理碱性废水，让两者中和后，加以过滤可将废水基本净化。

2.2.4电化学法

水处理中的电化学法是利用溶液与外电路组成回路，使电能和化学能发生转化，电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。电化学法处理废水具有氧化还原、凝聚、气浮、杀菌消毒和吸附等多种功能，并具有设备体积小，占地面积少，操作简单灵活，可以去除多种污染物，同时还可以回收废水中的贵重金属等优点。近年已广泛应用于处理电镀废水、化工废水、印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等的研究。

2.3利用生物方法的水处理技术

现代科学推动了环境科学和污染治理技术的发展。生物治理技术，即利用能参与净化活动的生物种属，通过其本身特有的新陈代谢活动，吸收积累分解转化污染物，降低污染物浓度，使有毒物变为无毒，最终达到水排放标准。主要方法可分为两大类：即利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厌氧微生物作用的厌氧还原法。

2.3.1活性污泥法

因悬浮的微生物群体呈泥花状态，故名活性污泥法，一般指需氧活性污泥过程。目前有多种方式，如普通活性污泥法、SBR法（间歇周期活性污泥法）、CASS（周期循环活性污泥法）、完全混合加速曝气法、延时曝气曝气法等等。在曝气池中废水与积累的活性污泥充分混合接触，污染物转移到污泥上，微生物以污染物为养料并从水中取得氧气生长繁殖，某些代谢产物（如二氧化碳、氨）则进入水中。随后，混合液流过沉淀池，泥水分离，出水得到处理，污泥则回流到曝气池入口，再次进入过程。活性污泥过程稳定和澄清废水的效率一般是高的，BOD5和悬浮固体去除率均可达90％以上。如进一步用快滤池过滤，出水的BOD5和悬浮固体有可能降低到1～2mg/L左右。为了减轻曝气池的负荷，在池前常设初次沉淀池，这时后面的沉淀池常称二次沉淀池。

2.3.2生物膜法

生物膜法是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体来处理污水的方法。相对于活性污泥来说，生物膜法在单位体积生物膜中所含的微生物数量更高、比表面积更大，具有更强的吸附能力和降解能力。在使用生物膜法处理污水时，要求在处理系统的构筑物中装填一定数量的填料，这些填料一方面可以扩大处理系统的比表面积，另一方面为微生物提供附着固定的载体。根据生物膜法处理系统中所用的填料的不同，分为以下几种类型：滴滤系统、旋转生物接触氧化系统或生物转盘、流化床反应器。

生物膜处理系统的性能、效率取决于其中微生物活性的高低和所装填料的多少及其比表面积。一般来说，生物膜法较多应用于特殊行业的废水处理中，如印染废水等。它的有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资。此外，运行管理时没有污泥膨胀和污泥回流问题。

2.3.3厌氧生物处理法

厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性与厌氧细菌降解有机物的生物，结果是复杂的有机化合物被降解、转化为简单化合物，同时释放能量。它适用于有机污泥和高浓度有机废水可采用厌氧生物处理法。故相对于好氧生物处理法，它具有其污泥增长率小，处理过程不需另加氧源，运行费用低，剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。其主要缺点是反应速度较慢，时间较长，处理构筑物容积大，能耗大等。

2.3.4自然生物处理法

自然条件下的生物处理法主要有水体净化法和土壤净化法两类。属于亩储的有氧化塘和养殖搪，统称为生物稳定塘，其净化机理与活性污泥法相似；属于后者的有土壤渗滤和污水灌溉，统称为废水的土地处理，其净化机理与生物膜法相似。

自然条件下的生物处理法不但费用低廉、运行管理简便，而且对难生化降解有机物、氮磷营养物和细菌的去除率都高于常规二级处理，达到部分三级处理的效果。此外，在一定条件下，生物稳定塘还能作为养殖塘加以利用，污水灌溉则可将废水和其中的营养物质作为水肥资源利用，获得除害兴利、一举两得的效果。

3废水再利用

针对日益紧缩的淡水资源而言，废污水的循环再利用无疑是节水的好方式之一。尤其是只要确认这些废污水在经过一系列的操作与规划之后，一些指标如BOD、COD、生菌数、离子浓度与悬浮微粒等能够达到回收的标准时，就可使用。

4结论

以上介绍的各种技术绝大部分已经在国内外污水处理厂实际运行。就目前国际上污水处理发展现状看，并不存在适用于任何场合、有百利无一弊的所谓“最先进”技术，每一种工艺都有一个适应性问题。在选择处理工艺时一定要根据本地的实际情况，如水温、水质条件、经济发展水平、环境容量等，综合考虑，最终确定具体的处理工艺。熟悉了解国内外这些工艺，对其利弊进行客观辩证分析，因地制宜地合理选择适用技术，对污水处理工程设计和建设都有着重要意义。此外，废水再利用，实现废水资源化，是目前解决节水、治污两大问题的最有效途径，在水资源严重短缺的当今社会有着重要意义。

参考文献

[1]国家环境保护总局，发展改革委.国家环境保护“十一五”规划[R],2007.

[2]吴国琳.水污染的监测与控制[M].北京:科学出版社,2004.

微生物处理污水的原理篇5

关键词：完全混合系统，好氧活性污泥，污泥丝状菌膨胀

Abstract:theactivesludgeinaerobicmunicipalsewagetreatmentprocess,oftenappearsludgeinflationproblem.Thispapercompletelymixedsystemofsludgeinflationproblems,describestheitsexpansionmechanismandeffectivecontrolmeasures.

Keywords:completelyhybridsystems,anaerobicactivatedsludge,thesludgefilamentousfungiinflation

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

一、前言

城市生活污水的生化处理是通过微生物的新陈代谢完成的，利用好氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为污水的好氧生物处理。

好氧活性污泥是指经过专门培训的好氧微生物群体。其外形是褐色絮状泥粒，它的主体是具有活性的微生物，还包括吸附在污泥上不能被微生物降解的有机物和无机物以及死亡的微生物残体。其中主要微生物有细菌、真菌、藻类、原生动物和一些小型的后生动物等。细菌等各类微生物的种类与数量常与污水水质及其处理工艺有了、密切关系。

细菌是单细胞微生物，按它们的形态可分为球菌、杆菌和螺旋菌三类。它们各自具有特殊的代谢过程，因而可以分解各种不同的有机物。真菌构造复杂，种类繁多。污水处理中分离出的真菌主要是霉菌。霉菌是微小的腐生或寄生的丝状真菌，它们具有在温度较低的环境条件下生长繁殖的能力，适宜生存的PH值范围为2——9。真菌对氮元素营养要求较低，约为细菌需氮量的一半。藻类能通过光合作用放出氧气，对污水的净化具有重要作用。原生动物不仅能吞食部分有机物、游离细菌，降低污水浑浊度，一些原生动物还能分泌粘液，促进活性污泥絮凝。当运行条件和处理水质发生变化时，原生动物的种类也随之变化，因此原生动物能起指示生物的作用。后生动物在水处理设备中一般不常出现。轮虫是后生动物的典型代表，可非常有效的消耗分散的和絮凝的细菌及颗粒较小的有机物。轮虫是好氧生物净化过程高度有效的指标。

在生物处理中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物，是细菌的首次捕食者；继之出现后生动物是细菌的第二次捕食者。

二、好氧活性污泥——完全混合系统

完全混合系统采用了好氧生物处理——活性污泥处理城市生活污水。该系统主要由进水系统、曝气系统、二次沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统组成，其基本流程如图所示：

污水经初沉池后进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态并于污水充分接触。污水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，在生物霉的作用下进行代谢，转化为生物细胞，并氧化成为最终产物（主要是CO2）,非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。污水由此得到净化。净化后污水在二沉池内进行分离，上层清水排放，分离浓缩后污泥大部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余少部分和初沉污泥被排掉。

三、活性污泥处理城市生活污水的微观过程

1.活性污泥法的净化过程与机理

活性污泥去除水中有机物，主要经历三个阶段：

1.1吸附阶段：污水与活性污泥接触后的很短时间内水中有机物（BOD）迅速降低，这主要是吸附作用引起的。由于絮状的活性污泥表面积很大，表面具有多糖类粘液层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取决于污泥的活性。

1.2氧化阶段：在有氧的条件下，微生物将吸附阶段吸附的有机物一部分氧化分解获取能量，一部分则合成新的细胞。从污水处理的角度看，不论是氧化还是合成都能从水中去除有机物，只是合成的细胞必须易于絮凝沉淀而能从水中分离出来。这一阶段比吸附阶段慢得多。

1.3絮凝体形成与凝聚沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。

活性污泥的吸附凝聚性能，有机物的去除速率及活性污泥的增长速率和活性污泥中微生物的生长期有关。在对数增长期，微生物活动能力强，有机物氧化和转换成新细胞的速率最大，但不易形成良好的活性污泥絮凝体；在减数增长期，有机物去除速率与残存有机物呈一级反应，速率有所降低，但污泥絮凝体易于形成；内源呼吸期，有机物迅速耗尽，污泥量减少，絮凝体形成速率高，吸附有机物的能力显著。

2.微生物的代谢过程：

无论是分解代谢还是合成代谢，都能够去除污水中的有机污染物，但产物却有所不同，分解代谢的产物是CO2和H2O，可直接排入大气和水体，而合成代谢的产物则是新生的微生物细胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥处理系统。

四、污泥膨胀

1.活性污泥除了有氧化分解的能力外，还应有良好的凝聚和沉降性能，这样才能有较好的处理效果。污泥沉降性能的好坏一般用污泥容积指数等指标来加以分析考察。如果在活性污泥中出现丝状菌的生长，就会影响污泥的沉降性能，过多地增殖将会引起污泥的丝状菌膨胀问题。

2.污泥膨胀是活性污泥法污水处理厂运行过程中经常遇到的最棘手问题之一，它不仅影响整个工艺的处理出水水质，增大污泥的处理和处置费用，而且使整个处理过程难以控制。活性污泥的膨胀现象是一种“常见多发病”，系指活性污泥由于某种因素的改变，产生沉降性能恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，污泥随出水流失。

3.发生污泥膨胀现象时的主要特征：

（1）二沉池中污泥SVI值大于200ml/g；

（2）回流污泥浓度下降；

（3）二沉池中污泥增高。

当发生污泥膨胀时，由于污泥的沉降和压实性能变坏，SVI值升高，二沉池中的污泥层开始扩大。虽然增加污泥回流量可以在一定程度上防止污泥膨胀现象，但回流污泥的浓度和剩余污泥的浓度将下降，一方面增加运行费用，另一方面为了维持一定的污泥龄，就需要排除较多的剩余污泥，这使得污泥处理设施的水利负荷增高，且回流到活性污泥系统中的回流量增高，这就不仅增加了处理系统的负荷，使二沉池中的污泥层溢过二沉池的堰板而造成处理系统中悬浮固体的流失问题，使处理出水中不溶性BOD的浓度增高而使处理效果降低。此外，污泥处理过程也可能最终由于过高的水力负荷而告失败。

4.污泥膨胀的两种类型：

一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌性膨胀，二是由于菌胶团细体内大量积累高粘性物质(如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多糖类物质)而引起的非丝状菌膨胀，这也是在活性污泥中没有大量丝状菌存在时发生的污泥膨胀问题。在实际运行中，一般以由丝状菌的大量繁殖而引起的污泥膨胀问题为主（一般占90%以上），而以丝状菌污泥膨胀问题为副（一般在10%以下）。

参考文献：

陈军城市污水处理厂污泥利用现状及潜在环境问题矿产与地质2005

王凯军污泥膨胀的原因、类型与控制环境工程1992

微生物处理污水的原理篇6

关键词:污泥堆肥,优化运行,经济效益

随着国家对环保治理的力度的加大,越来越多的污水处理厂投入运行,由此处理生活污水而产生的剩余污泥也越来越多,如若对污泥处理不好,就有可能会造成二次污染,因此,处理生活污水的同时,重视污泥的处置显得非常重要。

污泥堆肥资源化就是把污脱车间生产出的泥饼进一步在微生物的作用下,通过微生物的生物化学反应实现物质转化,从而达到剩余污泥的无害化.稳定化.减量化和资源化的过程。其工艺过流程:搅拌发酵风干熟化期。当污泥脱水车间的泥饼用运输车过磅,经过搅拌机.螺旋输送器拌入配定的糠.发酵剂斗槽里,另加入回流料,1天后用翻抛机把搅拌好的污泥混合料倒成堆肥条垛。进入发酵周期。发酵处理过程中起作用的微生物对氧气的要求不同,污泥堆肥可分为好氧法和厌氧法两种。

1.好氧堆肥法的微生物作用原理

好氧法是指在通气条件下通过好气性微生物活动使有机物得到降解稳定的过程,过程速度快,堆肥温度高(一般为50—60℃,极限温度可达70℃,故又称高温堆肥)。此好氧条件下进行污泥堆肥资源化,微生物作用过程可分为以下三个阶段:

(1)发热阶段(搅拌过程1天,)堆肥堆制初期,污泥与糠.发酵剂搅拌,主要由中温好氧的细菌和真菌,利用堆肥中最容易分解的可溶性物质,如淀粉.糖类等迅速增殖,释放出能量,使堆肥温度不断升高。

(2)高温阶段(发酵过程,3—7天)堆肥温度上升到50℃以上,由于淀粉.糖类等易分解物质迅速分解氧化的同时,消耗了大量的氧,而造成了堆肥中局部的厌氧环境。这样,好氧性的微生物如纤维素分解氧化菌逐渐代替了中温微生物的活动。在此过程中,好热性微生物随着温度升高而随之发生变化,在50℃左右,主要是嗜热性真菌和放线菌,温度升高到60℃时,真菌几乎完全停止活动,仅有嗜热菌和放线菌在继续活动,缓慢分解有机物,温度升到70℃时,大多数嗜热性微生物已不适宜,而大量死亡或进入休眠状态。高温对污泥堆肥化而言是极度为重要的,主要表现在两个方面:一方面,高温对快速腐热起着重要作用,在此阶段中,堆肥内部开始了腐殖质的形成过程,并开始出现能溶于弱碱的黑色物质。另一方面,高温有利于杀死病原性微生物和寄生虫卵。病原性微生物的灭活取决于温度和接触时间,堆温50℃—60℃,持续6—7天,可达到较好的杀天虫卵和病原菌的效果。

(3)降温和腐熟保肥阶段(熟化过程,30—35天,)腐熟阶段的主要问题是保存腐殖质和氮素等植物养料,风机提供氧气,充分的腐熟能大大提高污泥堆肥肥效与质量。为了减弱有机质矿化作用,

2.堆肥的腐熟度与品质评价

腐熟度是指污泥中的有机物经微生物作用后腐化分解成为成分稳定,不再变化,施于土壤后能提高土壤肥效,增加农作物产量,是对作物没有阻碍的堆肥发酵状态。根据泥饼的情况,一般含水率在75%—80%之间,而腐熟质含水率在25%—35%,因此把泥饼与腐熟质按一定体积比混匀加入粉煤灰或石灰就能调整原料含水率在50%—60%之间。同时,通过混料使泥饼粒度也得以调整,能够满足堆肥要求。

判断堆肥腐熟度的物理评价指标又称表观分析法,有人将腐熟堆肥的表现性质归纳为:堆肥后期温度自然降低,不再吸引蚊蝇,不再有令人讨厌的臭味;高品质的堆肥就是深褐色,肉眼看上去很均匀,呈现出疏松的团粒结构。

3.好氧堆肥污泥成本

根据某堆肥厂污泥日处理情况,做出以下成本核算表:

污泥每天产量84吨,在污泥经过运输车过磅进入搅拌机.螺旋输送器.与糠.和发酵剂反应,其中1吨污泥需要0.33~0.35吨糠,0.33~0.35kg发酵剂的用量,另外加回流料(原污泥经熟化)。1吨￥400~600元,发酵剂1吨1万元。用电量每日140度,电费84元/天(1度0.6元)。每天出产的84吨污泥成本(不含人工支出)合计11760元。1天搅拌用翻抛机运入堆肥槽,进入发酵期,发酵期1周再经5天风机供氧烘干和最后3个月的熟化期(熟化仓最大储存2000吨污泥)制成成品。成品按1天污泥量30吨计算。