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微生物处理污水的原理范文1
关键词：中空纤维膜；生物反应器；中水回用
收稿日期：2011-05-19
作者简介：刘建艳（1965―），女，天津人，工程师，主要从事环境监测工作。
中图分类号：X701
文献标识码：A
文章编号：1674-9944（2011）06-0042-03
1 水资源危机与污水回用的必要性
我国是一个水资源贫乏的国家,人均水资源仅为世界平均水平的1/4。同时水资源在时间和地区分布上很不平衡，南方多北方少,北方大部分地区人均水资源更低。在北方干旱半干旱地区全年的降水量主要集中在7～9月3个月，这使可利用的水尤其显得不足；随着经济发展和城市比进程的加快，城市缺水问题变得尤为突出。当前相当部分城市水资源短缺，城市缺水范围不断扩大,缺水程度日趋严重。据统计,全国669个城市中,400个城市常年供水不足,其中有110个城市严重缺水,日缺水量达1 600万m ，年缺水量60亿m ，由于缺水每年影响工业产值2 000多亿元。天津、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁。
天津市的引滦人津工程曾为天津的生存和发展发挥了巨大作用，但由于连年干旱,滦河潘家口水库和于桥水库库存急剧减少。为了缓解天津市水危机,从2000年开始,已经3次从黄河紧急调水给天津,沿途省市为此付出了很大代价。虽然引黄济津暂时解决了水危机，但黄河水也十分紧缺,保证率不高,不是长远之计。因此,对于天津这样的资源性缺水性城市，不但要找水,更重要的是大力发展回用水技术,节水技术,使每一滴水更大限度的发挥作用。
水是自然界中唯一不可替代，也是唯一可再生的资源。在城市生活、生产用水中,约40%的水是与人们生活紧密接触的,而多达60%的水使用在工业用水,农业灌溉,环卫用水和小区居民杂用水等方面。如将这部分用中水替代,在水质标准上是完全允许的。同时节约了大量的新鲜水源。将中水引入小区,实现双路供水是建设节水型城市的重要体现。小区中自引中厕用水、绿化用水、洗车等方面都可以用中水代替、目前天津市的很多新建生态小区项目都有中水回用设施。将中水管线直接进入用户的马桶内用于冲厕。既避免了居民误饮误用,又使得管理收费方便易行。
2 居民住宅小区小水回用现状及主要处理技术
一般住宅小区的污水主要为居民生活用水。包括居民的洗浴废水、厨房废水、洗衣废水以及冲厕用水等。随着生活水平的提高,洗浴用水量庄住增长较快。使得杂排水水质有逐渐变好的趋势,水质可生比性比较强,但水量变化较大。因此用简单的处理方法很难达到回用水标准。根据小区污水回用系统的自身特点和规律,工程设计应该注意：小区污水处理设施的建设应遵循城镇排水总体规划和专项规划；处理设施的占地和污泥产量应尽量少。选择性能稳定的设备,管理维护应简便易行；处理系统应有较强的抗水量、水质波动的能力。以适应小区水质、水量波动较大的特性。一般均需设置调节池；处理系统应达到国家有关恶臭、噪声等标准,不能影响小区居民的正常生活。结合目前国内外小区中水回用的实际情况。目前采用的生化工艺主要有生物接触氧化法,SBR和膜生物反应器工艺等。
2.1 生物接触氧化法
接触氧化法是小区污水处理中较常用的处理技术。该工艺具有操作简便、不需回流污泥、抗冲击负荷等优点。通过合理设计可以达到脱磷除氮的处理效果。整个处理装置可以埋地设置。上部仍可覆土、绿化,装置的开停可以由调节池水位自动控制。但其污泥量相对较大,污泥稳定性较差。使后续污泥处理设备较复杂。生物接触氧化法工艺流程如图1。
污水――格栅――调节池――沉砂池――生物接触氧化池――二沉池――消毒池――出水
图1 生物接触氧化法工艺流程图
2.2 序批式活性污泥法
序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）简称SBR,是近年来国内外污水处理领域研究日趋增多并引起广泛重视的处理技术。该工艺的基本特点是运行时按照进水、反应、沉淀、排水、排泥5个工序,依次在一个池子中周期进行。因此可以省去二沉池甚至初沉池,而且不需回流污泥,很适合小区污水处理与其它工艺相比SBR工艺提供了时间程序上的污水处理,而不是连续流提供的空间程序上的污水处理。即在时间上污染物基质具有浓度梯度――与推流式相同。在空间上基质浓度完全相同――具有完全混合式的特点,也就是说该工艺集中了两种地型的优点同时避免了其固有的缺陷。但是我国目前相关配套设备较少,主要依靠进口,使得工艺投资较高。序批式活性污泥法工艺流程如图2。
污水――格栅――调节池――沉砂池――预反应池――主反应池――消毒池――出水
图2 序批式活性污泥法工艺流程图
2.3 膜生物反应器
近年来,随着膜生产技术的提高和生产成本的降低,膜技术在污水处理领域中的应用,特别是与生物反应器相组合的膜生物反应器（Membrane Bioreactor）已经成为目前公认的水处理高新技术,MBR综合了膜处理技术和生物处理技术的优点,在紧凑的空间内同时实现微生物对污染物质的降解和超滤膜对污染物质的分离,而降解与分离之间又存在着协同作用,是一种高效、实用的污水处理技术,已经广泛应用于中水回用、污水处理、以及各种工业废水的处理中。目前全球已有8 000多套MBR装置在正常运行,处理规模在6～13 000m /h。美国2000年用在MBR装置上的膜组件销售额达67.5亿美元,年增长速度约为13%，说明这一技术具有强大的生命力。随着科技的进步,我国对MBR的研究和应用正在处于高速发展时期,随着膜制造技术革新的技术进步,膜使用寿命的提高和膜成本的降低,MBR技术在污水处理与回用事业中所起的作用越来越大。膜生物反应器工艺流程如图3。
图3 膜生物反应器工艺流程图
膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术和生物处理技术有机结合的一种优化的污水处理技术,其主要特点是用膜分离取代二沉池的沉淀分离,由于膜分离可将全部微生物截留在反应器。如曝气池内,不受二沉池重力分离效果的影响,因此反应器内活性污泥浓度高,泥龄长且根据需要可人为凋节,膜分离截留了微生物也截留了难降解的物质。由于泥龄长微生物可将这些易降解和难降解的物质彻底降解,从而使膜几乎只过滤洁净的水和截留微生物及生物不可降解等膜能截留的物质。这样不但使出水水质优良,而且可大大减轻膜过滤时的膜堵塞和污染问题,从而延长了膜的使用寿命,使MBR成为一种真正有效的实用技术。此外,由于本方案采用的膜的孔径只有0.2μm,其在进行泥水分离的同时,可以截流部分致病病毒及绝大部分的致病微生物。经综合比较.膜生物反应器具备有以下一些特点。
（1）反应器中生物污泥浓度可高出常规活性污泥的5～10倍,即可达10～30g/L。甚至可以做到40g/L以上。使污水中可降解的污染物完全氧化,硝化也可进行完全,因此出水水质非常好,最大限度地减少了污水对环境的污染。
（2）膜的截留作用可使出水几乎无悬浮物和大肠杆菌等病源微生物及部分病毒。高污泥浓度和长的泥龄,使降解速度慢的难降解物也可得到彻底降解。
（3）由于泥龄可以很长,所以剩余污泥量极少,因此使一般污水生物处理常常需要花费大量费用用于处理污泥的难题得以较好解决。出水水质很好,高于三级处理或国家杂用水的标准。因为没有二沉池的沉淀分离问题。因此不用担心污泥膨胀、上浮等麻烦。
（4）水力停留时间（HRT）和污泥泥龄（SRT）可以完全分开MBR的水力停留时间理论上可以很短。各种生物反应器处理污水时,其活性微生物总量是关键,即V・X是关键（V,反应器容积,X,生物浓度）,如果VX
C不变,当X增加5倍时，则V就减少5倍。因此MBR生物反应器容积可比常规生物法小的多,再加上其出水相当或优于三级处理的出水,所以MBR一个反应器又可取代三级处理的若干处理单元,所以在占地和运行以及造价上都更加优越。工艺简单,单一的反应器取代众多处理设施,因此也很便于自动化PLC控制。
3 小区生活污水和处理资源化中试研究
为了深刻了解小区污水的特性,确定最优化的工艺流程,探讨膜生物反应器最优运行工况,对其进行了中试规模的研究。这对该技术推向实际应用有着重要意义。在总结膜生物反应器处理生活污水多项研究成果的基础上,进行了处理水量在3.36～4.32m /d的位差式中空纤维膜生物反应器处理人工配水的中试试验研究。试验结果表明：该技术具有较强的技术可靠性,完全可以应用于实际生活污水回用工程。
3.1 试验主要设备
（1）膜生物反应器。反应器为聚氯乙烯塑料制造,矩形截面柱体；截面积为0.3m 。有效水深H
3.6～3.9m；有效容积V
1.08～1.17m 高低水位差为0.3m。
（2）膜组件。反应器内置6只中空纤维膜膜组件。每个蟆组件的面积是20m 。
（3）控制柜。采用PLC（可编程序控制器）控制系统的运行。
（4）浮球阀液位控制器。控制器控制反应器内的液位,进水至最高水位时停进水泵,液位降至最低水位时,启动进水泵。
3.2 运行状况分析
中空纤维膜膜生物反应器处理污水实验进行了约4个月,设计出水流量200L/h采用间歇运行方式,运行期间无反洗,无人工及化学清洗,实验期间无排泥。实验装置运行其他条件，运行出水期间曝气气水比25∶1；出水流量采用阀门、流量汁控制恒定,人为降低出水压头。间歇运行,8min出水,2min停止空曝气。
3.3 实验结果及讨论：
3.3.1 COD的去除
整个实验运行期间进水COD的平均值为366.4mg/L。最大值为780.9mg/L、最小值为228.0mg/L;出水COD的平均值为13.1mg/L,最大值为25.2mg/L。最小值为4.4mg/L：COD的平均去除率为96.0%冲击负荷对出水COD去除率没有影响。这说明系统的稳定性和可靠性。
在实际污水处理工程中。冲击负荷是难以避免的,这部分研究是考察COD冲击负荷对膜通量的影响。在正常运转的情况下,采用出水控制阀控制出水流量衡定。在研究COD冲击负荷时,短时间全开阀门,以观察最大流量的变化,从而了解摸阻力的变化。
3.3.2 运行方法
将原水引人调节池中。完成膜生物反应器内的污泥培养与驯化,并向每个膜生物反应器内投加15kg粉末活性炭。打开控制系统电源,预热10～15min。检查并调整各仪表、阀门状态,使整个系统水气管路正常、通畅。在触摸屏上,先进人设置菜单,进行各项目选择。轻触“自动”,此时整个系统按照PLC设定的程序开始运行。运行过程中,要注意观察在线流量计、电流表的数值变化。如发现异常,要及时停车检查。
3.3.3 日常保养和维护
（1）排泥、加炭。膜生物反应器定期每周排泥一次,每个反应器的排泥量约为3m 左右（注：排泥的同时必须曝气）,排泥的液位差为310mm。排泥后,向每个反应器投加粉末活性炭6kg左右。
（2）空曝气。为了减少膜的污染,保持膜通量,每隔一定周期（一般为一个月）,需停止反应器出水,至手动,启动鼓风机对膜组件进行曝气冲刷6h后,即正常运转。（要选择在排水低峰时进行）每天定时巡视,发现异常情况应关闭反应器,进行检查修理。二氧化氯发生器保持全天性连续工作。检查二氧化氯发生器的工作情况,及时补充所需的原料。
微生物处理污水的原理范文2
论文关键词：农村生活污水；污水治理；渗滤净化系统；厌氧生物处理系统
论文摘要：目前，我国每年的废（污）水排放总量很大，其中大部分未经处理就直接排入江河湖泊，部分湖泊受到了不同程度的污染，有近60%的城市没有污水处理厂，农村地区的生活污水基本上未经过处理就直接排放，农村生活污水治理已经影响到现代新农村的建设。因此，农村环境污染越来越受到人们的关注。文章针对农村生活污水的实际情况，介绍了农村生活污水处理的一些技术与措施，期望能为我国农村污水治理分析的研究提供有益的借鉴作用。
据有关资料显示，我国每年的废（污）水排放总量已经达到了620亿吨，其中大部分未经处理就直接排入江河湖泊，有近四分之一的湖泊受到了不同程度的污染，有近60%的城市没有污水处理厂，农村地区的生活污水基本上未经过处理就直接排放，农村生活污水治理已经影响到现代新农村的建设。我国是农业大国、人口大国，水资源严重短缺，水资源占有量仅2200立方米，为世界人均占有量的1/4，并被列为13个贫水国家之一。到2030年我国人均水资源占有量将从现在的2200立方米降到1700至1800立方米，需水量接近水资源可开发利用量，缺水问题将更加突出。目前，我县在开展社会主义新农村建设中，污水治理任重而道远。
一、农村水环境污染现状和特点
（一）农村水环境污染现状
农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡镇45412个，村民委员会739980个，乡村户数23692.7万户，乡村人口达91960万人。农村人口分散，人口数量多，没有任何生活污水的收集和处理设施，这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。据测算，全国农村每年产生生活污水80多亿吨，严重污染了农村地区居住环境，农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染，饮用水水质安全受到严重威胁，直接危害农民的身体健康，严重影响农村地区的环境卫生，极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算，农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元，我国农村环境与生态状况令人担忧。
改革开放的三十多年来，我国农业生产能力获得了较大幅度的提高。畜禽散养户的不断增多，大量畜禽粪便没有处理就直接排放，粪便污染逐年加重。有资料显示，养殖一头猪所产生的废水是一个人的7倍，而养殖一头牛则是22倍。这些有机物未经处理，渗入地下或进入地表水，使水环境中硝态氮、硬度和细菌总数超标，严重威胁着居民饮用水的安全。
（二）农村污水特点
农村生活污水的特点：厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲洗厕所用水，这些用水分散，农村没有任何收集的设施，随着雨水的冲刷，随着地表流入河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体，其中有机物含量大是其主要的特点。
1．水质特点。（1）农村村镇人口较少，分布广泛且分散，大部分没有污水排放管网；（2）农村生活污水浓度低，变化大；（3）大部分农村生活污水的性质相差不大，水中基本上不含有重金属和有毒有害物质（但随着人们生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金属和有毒有害物质），含一定量的氮、磷，水质波动大，可生化性强；（4）不同时段的水质不同；（5）厕所排放的污水水质较差，但可进入化粪池用作肥料。
2．水量特征。（1）一般农村的生活污水量都比较小，除小城镇外，农村人口居住分散，水量相对较少，相应地产生的生活污水量也较小；（2）变化系数大，居民生活规律相近，导致农村生活污水排放量早晚比白天大，夜间排水量小，甚至可能断流，水量变化明显，即无水排放呈不连续状态，具有变化幅度大的特点；（3）在上午、中午、下午都有一个高峰时段。
3．排放体制特征。农村生活污水一般呈粗放型排放。很多农村尚无完善的污水排放系统，污水沿道路边沟或路面排放至就近的水体。少部分地区具有完善的污水排放系统。
农村生活污水中有机物含量高，N、P含量增多。人们无意识的排放和雨水的冲刷，使大量的有机质和N、P等物质流入湖泊等水体，如果不加以处理利用，常常会引起富营养化，给人们的身体健康带来不利影响。
二、农村生活污水处理技术的选择
（一）污水处理技术路线
农村污水处理技术的选择要量力而行，充分考虑到农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力较低这一普遍情况，处理工艺的选择不能盲目攀比，不能一味地选择时髦先进、处理效果好、自动化控制水平很高的处理工艺，而着重应该考虑选用既成熟可靠，又适合农村特点和实际的污水处理适用技术。建议污水处理技术的选择优先达到两个目标：一是达标排放或回用；二是注重经济适用，运行成本低，管理维护简单。
目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多，名称也多种多样，但从工艺原理上通常可归为两类：第一类是自然处理系统。利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理，又称为生态处理系统，常用的有：人工湿地处理系统、地下土壤渗滤净化系统等；第二类是生物处理系统，又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是通过动力给污水充氧，培养微生物菌种，利用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和磷，常用的有：普通活性污泥法、AO法、生物转盘和SBR法等。厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质，常用的有：厌氧接触法、厌氧滤池、UASB升流式厌氧污泥床等。
（二）人工湿地处理系统
有条件的村庄，应充分利用现有的农田灌排渠道与附近的荒地、废塘、洼地和沼泽地等，建设人工湿地处理系统。
污水湿地处理系统分自然和人工湿地处理系统，自然湿地就是自然的沼泽地，人工湿地污水处理技术是一种基于自然生态原理，使污水处理达到工程化、实用化的新技术。将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有象芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上，利用植物根系的吸收和微生物的作用，并经过多层过滤，来达到降解污染、净化水质的目的，它是一种充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系，以及介质所具有的物理、化学特性，将污水净化的天然与人工处理相结合的复合工艺。
湿地处理系统工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、工程基建低、运行费用低、对进水负荷的适应性强，能耐受冲击负荷，净化出水水质良好、稳定。缺点占地面积大，易受气候影响，表面径流的臭味比较大。
（三）地下土壤渗滤净化系统
分散的几户或十几户人家适合采用地下土壤渗滤净化系统。
地下土壤渗滤净化系统是一种基于自然生态原理，予以工程化、实用化而创造出的一种新型小规模污水净化工艺技术，是将污水有控制地投配到经一定构造、距地面约50cm深和具有良好扩散性能的土层中。投配污水缓慢通过布水管周围的碎石和砂层，在土壤毛管作用下向附近土层中扩散。表层土壤中有大量微生物，作物根区处于好氧状态，污水中的污染物质被过滤、吸附、降解。所以地下渗滤的处理过程非常类似于污水慢速渗滤处理过程。由于负荷低，停留时间长，水质净化效果非常好，而且稳定。地下土壤渗滤净化系统建设容易、维护管理简单，基建投资少，运行费用低。整个处理装置放在地下，不损害景观，不产生臭气。
（四）好氧生物处理系统
好氧生物处理系统是新农村污水处理中最常用的一种处理技术。好氧生物处理工艺众多，各有优缺点，选择时要根据实际情况仔细论证和比选，注重经济适用。
生物处理法就是通过风机等设备给污水输氧，培养生物菌种和微生物，通过菌种和微生物把污水中的大部分有机物分解为无污染的二氧化碳、水等物质，少部分合成为细胞物质，促使微生物增长，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以净化排放。如SBR法，集曝气、沉淀、排水功能于一体，不断地转换，省去了传统的污泥回流设备，大大降低了建设费用；A20法具有脱氮、除磷功能，还有如生物转盘处理工艺、膜生物反应器处理工艺等。生物处理法和自然处理系统比较，占地面积小，抗气候等外界影响的能力强，建设的地点选择范围大，处理稳定，处理效率高。但基建投资、运行成本要高于自然处理系统。
（五）厌氧生物处理系统
我国从上个世纪80年代开始开展生活污水厌氧生物法的开发和研制工作，许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用。如无动力地埋式生活污水处理装置采用无动力厌氧生物膜技术，工艺流程简单，不耗能，全部埋于地下，也无需专人管理。与好氧生物处理相比，无动力地埋式生活污水处理装置技术设备的基建投资略高于好氧处理，无日常运行费用的支出。
厌氧生物法目前技术上还存在一些问题，主要表现在生物处理效率较低，尤其表现为氮磷去除率很低，在一定程度上限制了其应用。
实践证明，以上方法都能很好的解决农村生活污水治理的问题，但在运用中要考虑到建设与运行成本等费用，要根据实际情况加以选择。
参考文献
[1]何刚，等．新农村污水治理工作的探讨[J]．北京水务，2007，（6）．
[2]宁桂兴，高良敏．浅议农村生活污水处理模式[J]．矿业科学技术，2007，（2）．
微生物处理污水的原理范文3
微生物酶可以对染料分子进行氧化或还原，从而破坏染料分子的发色基团和不饱和键，利用该原理对印染污水进行处理的方法称为生物法处理技术。按微生物的类型，生物处理法又可分为好氧法和厌氧法。生物膜法和活性污泥法都属于好养法，生物膜法的基本原理是，使废水流过表面长满生物膜的支撑物，利用各相间的物质交换以及生物氧化作用来降解废水中的有机污染物。活性污泥法需要向废水之中加入空气进程曝气，经过一段时间以后，形成由大量微生物群体组成的絮凝体，从而通过沉淀分离将使处理的废水变清澈。除了可以分解大量的有机物，还可同时去除一部分的色度，和调整pH值。这是一种特别适合处理含有机物量高的污水，其治理废水效率高、水质好。寇晓芳等人采用活性污泥和白腐真菌相结合的方法处理染料废水，最终可以得到99%的脱色率，接近94.4%COD去除率。然而，好氧生物处理法具有仅能去除较易降解的有机物、且色度去除率不高的缺点。厌氧-好氧新型处理技术的出现弥补了好氧法的不足。在厌氧微生物的作用下，难降解的有机染料分子及其助剂可进行水解酸化，形成小分子有机物，之后在好氧型微生物的作用下分解成无机小分子。这种治理方法可以获得80%～90%左右的COD去除率，以及90%左右总色度去除率。
目前印染废水处理的主要发展方向是微生物方法与其他处理技术相结合，许多环境工程师正致力于筛选高效降解菌和构建基因工程菌，主要包括生物强化技术和固定化微生物技术，这也是未来印染污水处理的发展方向。
1生物强化技术
针对特定的污染物，在传统的生物处理工艺中增加具有特定功能的细菌去污，就是所谓的生物强化技术。从上世纪的80年代开始，强化脱色印染污水中经常使用白腐真菌。高达文教授曾经开展了白腐真菌降解实验，他是在限氮和限碳液体培养基中完成的，实验统计结果表明，这种培养基（碳氮摩尔比为56/2•2）会抑制细菌的生长，而且针对活性艳红色利用白腐真菌可以获得90%的脱色率。要完成生物强化技术从研究到工业生产的转变，当前这项技术的瓶颈是那些特定功能的微生物容易流失或者被其它微生物吞噬。
2固定化微生物技术
微生物处理污水的原理范文4
关键词：农村生活污水；污水治理技术；发展方向
Abstract: in recent years, rural sewage has become the influence of sustainable development of agriculture, endanger the countryside ecological environment, and even damage the farmers the main factors of physical health. Combining with the author's practical experience, the analysis in rural domestic sewage produce way on the basis of the characteristic extremely, introduces the current management in our country rural sewage treatment process, the common characteristics and application situation, and sewage disposal technology development prospects and the discussion.
Keywords: rural sewage; Sewage disposal technology; Development direction
中图分类号： [R123.3] 文献标识码：A文章编号：
随着社会经济的快速发展以及农村生活条件的持续改善，农民群众的生活方式发生了巨大的改变。和以往相比，农村生活污水的污染范围和污染程度逐年增加，一直没能得到妥善的解决和有效的控制。据统计，目前我国农村生活污水每年产生量超过80亿吨，90%以上的村庄缺乏污水处理设施，超过3亿人面临着生活用水不安全的状况，农村水环境污染已经成为阻碍新农村建设的绊脚石。因此，分析我国农村生活污水的产生途径及其特征，进而研究并推广先进的、有效的、适宜的污水处理技术，对于促进社会主义新农村建设具有积极的现实意义。
一、农村生活污水的产生途径及其特征
1、农村生活污水的产生途径
农村生活污水的来源主要包括厨房污水、清洁污水、人类粪便及生活垃圾产生的渗滤污水等。由于农村缺乏科学完善的污水处理系统，各种污水处理设施不健全，或者采用的污水处理技术落后，导致各种本可以被有效处理的生活污水最终成为危及农业生产、生态环境及农民群众身体健康的重大问题。
2、农村生活污水的特征
和城镇相比，农村的居住人口较为分散，多数的人口聚居点缺少专门的、完备的排水及收集系统。从排放形式上讲，农村生活污水主要是就地就近排放，缺乏有效的约束和正确的引导。从水质成分上讲，农村生活污水水质简单且浓度较低，污水中的成分以氮、磷居多，通常会在雨水的作用下带来水资源富营养化的问题，许多藻类灾害便是有机物含量过高的生活污水造成的。
此外，农村生活污水的产生量一般较小，但水量变化波动较大，具有持续但不稳定的特点。
二、农村生活污水的治理技术
目前，农村生活污水的主要治理技术包括人工湿地净化技术、地下土壤渗滤净化技术、好氧生物处理技术等。
1、人工湿地净化技术
人工湿地净化技术是结合农村生活污水独有的特点，依靠人工湿地对农村生活污水实现半生态净化治理。具体做法是在人工湿地中种植各种沼泽植物，借助沼泽植物根系和微生物的过滤作用，实现多层过滤消除污染的目的，从而完成对生活污水的净化。由于这种技术充分利用了湿地的缓冲作用和植物的吸收作用，不仅净化效果较好，而且净化方式自然，不会带来新的污染。人工湿地的剖面图如图1所示：
图1 人工湿地剖面图
目前用于农村生活污水处理的人工湿地主要形式有表面流和潜流，这两种湿地运行费用较低，建造、运行和维护简单，同时具有水力负荷与污染负荷较大的特点，卫生条件好，少有恶臭和滋生蚊蝇的现象。
2、地下土壤渗滤净化技术
该技术的原理在于依靠碎石、沙土等土层的过滤和微生物的作用，使农村生活污水得到有效的过滤和降解，达到可供灌溉使用的标准和要求。操作方法是几户人家统一进行污水收集，选择合适的地点设置集水、渗水设施。该技术的优势在于对水质的治理效果较好，并且技术简单易操作，设备少，成本少，不需要大量的维护，还不会产生异味。然而该技术还存在一些弊端，例如需要处理的生活污水量较大时，该技术就难以满足污水治理的要求。
3、好氧生物处理技术
好氧生物处理技术的原理是利用好氧生物来消耗污染物质，从而达到净化污水的目的。常用的工艺有生物接触氧化、生物滤池、生物转盘、序批式反应器（SBR）等。目前应用较多的是生物接触氧化法。
生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物膜法之间的处理技术。它是在填料表面上培养微生物，形成生物膜，并采用与曝气池相同的方法向微生物供氧，污水流过时与填料上的生物膜接触，通过微生物的新陈代谢作用降解污水中的污染物，从而达到净化的目的。生物接触氧化工艺对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下仍能保持良好的处理效果，对于水量不均匀的农村生活污水处理更具有实际意义。然而对于农村生活污水来说生物接触氧化工艺的投资和运行费用偏高，所以此工艺适合在我国南方及东部城市化速度快、比较富裕的农村推广应用。
三、农村生活污水治理技术的发展方向
根据我国农村生活污水分散、水质单一且浓度低、水量不大但变化幅度大等特点，结合我国农村经济现状，我国农村生活污水处理工艺的总体发展方向应满足以下要求：建设及管理运行费用低、操作管理简便、处理稳定、低耗能、耐负荷冲击等。
1、厌氧生物处理是农村生活污水处理工艺发展的潜在方向
厌氧生物处理主要是利用厌氧微生物的代谢过程，在无氧的条件下，把有机物转化为无机物和少量细胞物质。厌氧生物处理适用于处理不同浓度、不同性质的污水，其污泥产率低，所以可节省污泥处理费用。同时厌氧生物处理还具有低耗能和运行管理费用低等优点。
2、生物－生态组合工艺是农村生活污水处理工艺发展的主要方向
组合工艺是目前污水处理技术发展的主要方向，不同的单一处理工艺的组合可以实现优势互补，从而取得更好更高效的处理效果。例如对于农村生活污水，生态处理工艺（地下渗滤、人工湿地等）因其建设运行费用低、能耗低、运行管理方便等特点而拥有广阔的发展前景，好氧生物处理工艺则可以弥补生态处理工艺受气候影响大，处理效果不稳定的缺点。
四、结束语
我国社会主义新农村建设正处于关键时期，尽快研究开发出新的有效的农村生活污水的治理工艺和技术，对新农村建设具有重要的意义。目前已有的治理技术各有特点，能够在适宜的情况下取得较好的治理效果，未来应着重加大厌氧生物处理及组合工艺的推广应用，同时应积极借鉴国外的成功经验并在国内因地制宜引进和消化吸收，以全面推进我国农村生活污水治理事业的发展，为新农村建设保驾护航。
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微生物处理污水的原理范文5
关键词:污水处理 微生物 应用
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0142-01
水是生命之源,没有水就没有生命迹象的存在。水对于生物的生存发展都是极其重要的。虽然地球表面70%都是被水所覆盖,但是真正能被人们直接饮用的水资源却是少之又少。然而随着经济的发展,对于水的污染和破坏也在加大,使得可以利用的淡水资源更为贫乏。人类要生存和发展,就必须保护好水资源,尤其是淡水资源。因此,保护水资源人人有责。
人们的生活离不开水,水是生命的源泉。然而随着人类社会经济的飞速发展,对于环境的破坏日益恶化,水资源更是面临着极其严峻的威胁。全球缺水的城市已经越来越多,但水污染则是造成缺水的首要因素。因此如何处理污水已经成为世界性的问题,而微生物处理技术则是污水处理技术中的一项独特技术,占据着重要地位。目前国内大多数采用二级或三级处理工艺进行污水治理。一级处理主要是通过筛网对沉淀物、泥沙碎屑等进行过滤处理,因此也称其为预处理。而二级处理则是利用生物分解有机物,达到净化污水的目的,也叫生物处理技术。三级处理则是用沉淀法除去在二级处理中遗留下来的磷,并且在中和性条件下通过增温的方法使得氨氮逸出。所以提高微生物在环境污水处理系统中的应用,使之快速启动以及遭到严重破坏时迅速恢复的能力已成为当前相关工作人员最亟待解决的问题之一。高效的微生物污水处理技术正是目前国内外研究的热点之一。
1 影响污水处理的微生物种群
据调查发现,在16rRNA基因分析对污水反应器的实验中,总共发现有36个细菌,这说明污水中微生物具有多样性的特点。
1.1 除磷的重要细菌
生物除磷是可以通过在EBPR的微生物途径来完成的,该过程是以循环火星泥沙进行交替的厌氧、需氧为特征的。主要有Rhodocyclus群、lanctomycete群及茁挠杆菌属、CFB群等。
1.2 硝化细菌
氮循环主要是依赖微生物活性和转化的一个过程,因此这类微生物在污水处理中应用极其广泛。Kindaichi等对自养硝化生物膜进行的FISH分析表明,膜上有50%属于硝化细菌,50%为异养细菌。该结果还表明,硝化细菌是来通过可溶性产物的产生支持异养菌的,而异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态的稳定性。
1.3 反硝化细菌
反硝化细菌是通过依赖培养法来鉴定和计数的。它的属的成员,例如产碱杆菌属、假单胞菌属、甲基杆菌属,副球菌属和生丝微菌属等,是从污水厂中的脱氮微生物群分离出来的,这些细菌却是鲜为人知的。通过研究分析发现氮弧菌属等相关细菌,都是污水厂反硝化中的重要脱氮菌。
1.4 丝状细菌
丝状细菌显著影响着絮状活性污染的沉降性和引起生物量的变化和形成泡沫,这些都严重影响着污泥的处理效率。从活性污泥中分离出来的15种丝状菌,然后利用FISH技术进行系统分类,发现了大多数未描述的丝状菌是属于绿色非硫细菌的,也可能是丰度最高的丝状菌。
2 微生物的性能特点
高效微生物技术是通过利用生物工程手段,根据不同的污染物,培植出专门针对其中的降解微生物,直接在污水处理工艺中加以使用的一门技术。它们的主要性能特点表现在以下几方面:(1)专一性。根据不同的水质具体分析,培养出针对性强的微生物对其进行处理。尤其是传统方法无法处理或未处理干净的高浓度有机污水和高氨氮污水效果良好。(2)微生物的活性高,抗冲击能力强,高效率、稳定性强。(3)繁殖能力强、速度快,培养短,能快速启动和恢复力快。这些特点使得它在污水处理中意义重大。
3 方法原理
微生物污水处理技术主要是根据水体的微生物,在生命活动中吸收和转化污染物,分解有机质,从而达到水体的自净。目前常见的有以下几种方法。
第一,生物膜法。主要是以好氧微生物为主的,依据不同的处理装置又可以分为滤池、生物转盘、生物接触氧化池、流化床、悬浮颗粒等生物膜法。它在石油、造纸、农药、印染、食品等工业废水的处理中广泛应用。而它的净化效果也相当不错,能达到75%～90%左右。
第二,活性污泥法,又叫日曝气法。它是利用好氧微生物的活性污泥,在通气的条件下,使得污水净化的方法。按照曝气方式,可以分为普通曝气法、完全混合曝气法、逐步曝气法、旋流曝气法和纯氧曝气法。这种方法不仅应用于日常生活污水的处理上,并广泛应用于炼油、印染、造纸等众多工业废水的处理中,去除率达到90%。活性污泥可以通过人工培养、驯化而成,能循环使用。
4 评价
众多实验和实际运行结果表明,微生物污水处理法比传统方法具有明显的优势。但也存在很多问题:(1)降解能力差。微生物是通过自然培养驯化的,有部分能够与污水中的污染物匹配,因此降解能力有限,不能完全自净。(2)自然培养驯化需要的时间较长。要是遇气温低的季节,甚至会导致培养驯化工作失败。(3)抗冲击性能差,对水质和环境的变化适应性较差。针对微生物存在的这些问题,提出高效的解决措施,提高微生物在环境污水处理中的应用。
5 结语
污水处理系统中的微生物,作为一种特殊的方法,对污水处理的帮助意义重大。微生物处理在污水的处理工作中用途甚为广泛,并大量应用于各种工业废水和城市生活污水的处理中。而且它的去污能力达到87%～95%;净化的水质较好,一般可以直接排放;溶解有机物质的效率高;与化学方法比较而言,成本相对较低;污水的肥力较好,可以作为肥料使用;污泥沉降性好,利于进一步脱水。
然而在实际工作中,如果指利用单一的微生物对污水进行处理,则这种方法不能完全达到预期的目标,需要综合运用多种手段。同时发展高效微生物,因为高效微生物在降解性能等各方面具有很强的优势。提高微生物在污水处理中的利用率,使得污水自净能力更高更好,使人类吃上真正干净纯净的水。
参考文献
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微生物处理污水的原理范文6
1恶臭气体的成分
恶臭气体的成分较多，目前已知的恶臭气体种类有上万种，按气体的化学组分不同，可将其分成5类：一是含硫的化合物，如H2S、SO2、硫醇类、硫醚类；二是含氮的化合物，如胺类、酰胺、吲哚类；三是卤素及衍生物，如氯气、卤代烃；四是烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃；五是含氧有机物，如醇、酚、醛、酮、有机酸等。经气相色谱检测，绝大多数恶臭气体的主要成分为氨（NH3）和硫化氢（H2S）[2]。
2恶臭气体的除臭方法
目前，处理恶臭气体的方法有三大类，即物理法（掩蔽中和、稀释扩散、吸咐）、化学法（化学洗涤、氧化、燃烧、吸收）、生物法（过滤、吸收、堆肥等）[3-5]。
2.1物理吸咐法
优点：工艺成熟，可处理多组分的恶臭气体，可回收有用物质，净化效率约为95%。缺点：吸咐剂费用较高，对待处理的恶臭气体要求较高，一般要求气体预净化，否则吸附剂易堵塞。物理吸咐法适于处理脂肪酸、氨类及其他易溶于水的臭气。
2.2化学处理法
2.2.1催化燃烧法。优点：选用合适的催化剂，净化效率可达99%，恶臭物质可被彻底分解。缺点：催化剂的选择较困难，设备复杂；消耗燃料，成本高，处理中可能形成二次污染。催化燃烧法适于处理所有恶臭气体。
2.2.2化学吸收法。优点：能处理低浓度大分子量的有机恶臭气体，净化效率一般为60%~80%。缺点：存在二次污染，污染物仅由气相转移到液相。化学吸收法适于处理脂肪酸、氨及其他易溶于水的臭气。
2.3生物处理法
2.3.1生物除臭方法的特点。优点：净化效率比较高，脱臭装置简单，处理成本低廉，投资运行费用低，无二次污染，易管理。缺点：一般细菌活性温度范围在10~40 ℃，在寒冷地区生物处理法受到一定的限制。生物处理法适于处理大部分恶臭气体。
2.3.2生物除臭原理。物理法和化学法存在投资大、操作复杂、运行费用高等问题，生物除臭方法因其具有运行效率高、无二次污染、所需设备简单、便于操作、费用低廉和管理维护方便的特点，已成为许多国家的研究热点，是恶臭治理的一个发展方向。生物脱臭过程大致有如下3个阶段：①恶臭成分的溶解过程，即臭气由气相转为液相；②恶臭成分的水溶液通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收，其速度接近一般化学反应的速度；③臭气进入细胞后，在体内作为营养物质被微生物所分解、利用。微生物将其转化成自身能源，变成细胞物质而繁殖，使臭气得以去除[6-7]。
3生物除臭技术的应用
3.1生活污水的除臭
据统计，我国城市废水总排放量每年约为354亿t，其中生活污水占30%以上，生活污水中的 COD、BOD严重超标。家庭卫生间、厨房下水道散发出的臭气使人恶心、头晕，直接影响人们的生活，危害人们的健康[8]。因此，恶臭源的控制已成为亟需解决的环境问题之一。在生物除臭技术处理生活污水方面具有代表性的是日本县志川立图书馆采用EM（有效微生物菌群）处理生活污水，按原水的0.1%比例添加EM菌剂，每年2~4次，每天曝气3 h，通过一段时间处理，2周后可使污水中BOD值从196 mg/L降到19 mg/L，30 d后检测，表明无大肠杆菌、无污泥产生[9]。邵青[10]研究证实，用EM菌液对生活污水中有机污染物的去除有一定的作用，在好氧条件下对COD的去除效果优于厌氧条件下的处理效果。在中性偏碱的条件下（pH值7.0~8.5），投加EM菌液对生活污水进行处理，对COD的去除率达到较高水平。马梅荣等[11]用微生物菌剂对生活污水进行除臭处理，结果表明：对于嗅阈值比较高的混合生活污水，利用XM液体菌剂和 XM 固体菌剂都可以消除生活污水的臭味，二者都取得较好的效果。但在实际应用方面，固体菌剂更具有使用方面的优越性。
3.2生活垃圾的除臭
垃圾填埋场散发的臭气主要来自于垃圾的腐烂和垃圾渗滤液。垃圾填埋场臭气的主要成分是 NH3和H2S，其具有较高的挥发性，容易发生氧化还原反应。鲁艳英等[12]将EM原液加入到适合不同菌种生长的固体培养基中分别培养分离，鉴定出组成EM有效微生物的主要菌种，并将其用于垃圾渗滤液的除臭。结果表明：当EM菌剂浓度为 10%时，除臭效果较好。日本Ohta et al[13]将从家畜粪便除臭中筛选出的除臭微生物用于厨房垃圾除臭，垃圾中的恶臭能在60 h的时间内被快速去除；未经处理的垃圾中，其恶臭成分如聚苯乙烯和低分子脂肪酸，经添加微生物处理后，这些物质均未检出。罗永华等[14]利用从垃圾填埋场附近的土壤中分离得到微生物制成除臭剂，该除臭剂对氨气、硫化氢、总烃、臭气浓度、细菌总数的去除率可分别达到83.3%、80.7%、62.5%、86.8%、87.0%，可有效减轻垃圾转运站的恶臭，还能有效抑制致腐败微生物的生理生化活动，从而使臭气消除效果比较持久。张文斌等[15]研究新型微生物源抗菌除臭剂万洁芬对垃圾的除臭效果，在含有 NH3的密封箱内，喷施万洁芬后 5 min的校正去除率较高可达53.80%，喷施后120 min，NH3去除率为92.62%；在含有高度腐烂且产生恶臭垃圾的密闭室内，喷雾万洁芬后 5 min NH3最高去除率达 82%，H2S最高去除率为 78.2%。进一步将万洁芬喷雾于垃圾填埋场和堆肥厂后，H2S浓度符合相应标准要求。
3.3畜禽粪便的除臭
畜禽养殖场规模化、集约化的发展已使畜禽粪便的环境污染问题变得日益严重。堆肥处理是畜禽粪便资源化、减量化、无害化利用的一种有效途径。在畜禽粪便中添加除臭微生物，既能加快畜禽粪便堆肥腐熟进程，又能有效地减少臭味的逸出，对于控制环境污染具有重要的作用。Ohta et al[16]研究利用微生物快速去除牛粪中的臭味，摸索微生物的发酵条件，通过对添加该微生物处理后的牛粪进行检测，发现恶臭牛粪中的臭气如H2S和低分子脂肪酸几乎检测不到。陈书安等[17]从环境中分离和筛选出除臭微生物 F468，能够降低新鲜鸡粪中67%的NH3和56%的H2S释放量，降低风干鸡粪中NH3和H2S的释放量分别在90%和52%以上。叶芬霞等[18]从养猪场的土壤中分离出具有除臭效能的微生物菌株 3株，其混合液对猪粪、鸡粪和牛粪中NH3的去除率可以达80%以上，H2S的去除率可以达65%以上。欧亚玲等[19]从鸡粪堆肥中分离出8株高温细菌，可抑制NH3挥发量达58%。
4存在的问题与展望
生物脱臭法由于具有传统方法所不可比拟的优越性，如操作简单，投资少，处理费用低等，对低浓度、大流量的恶臭气体，尤其是水溶性较好的污染物有较好的处理效果，处理后不产生二次污染，因而在处理臭气上具有广泛的前景。
我国在生物除臭方面的研究工作起步比较晚，到20世纪90年代以后才开展相关的实验室研究工作。因此，在理论研究与实际应用中还有许多亟待解决的问题。以后的研究方向应该考虑以下几个方面：一是选择适当的滤料，提高滤料的表面性能，使之既有效地增强生物的吸附和吸收功能，又不造成滤料的堵塞；二是筛选和驯化适当的微生物，针对性地降解特定的有机污染物，提高生物负荷；三是建立微生物降解动力学模型，选择适当的运行参数及控制参数；四是合理选择多种工艺串联，使之适合不同污染物组成的废气，降低总的处理成本；五是开发结构紧凑、投资成本低、能耗低、运行稳定的生物处理系统、装置和设备[3，20-23]。随着这些问题的逐一解决，生物除臭技术将有更加广阔的应用前景。
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