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微生物處理污水的原理范文1

關鍵詞：中空纖維膜；生物反應器；中水回用

收稿日期：2011-05-19

作者簡介：劉建艷（1965―），女，天津人，工程師，主要從事環境監測工作。

中圖分類號：X701

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2011）06-0042-03

1 水資源危機與污水回用的必要性

我國是一個水資源貧乏的國家,人均水資源僅為世界平均水平的1/4。同時水資源在時間和地區分布上很不平衡，南方多北方少,北方大部分地區人均水資源更低。在北方干旱半干旱地區全年的降水量主要集中在7～9月3個月，這使可利用的水尤其顯得不足；隨著經濟發展和城市比進程的加快，城市缺水問題變得尤為突出。當前相當部分城市水資源短缺，城市缺水范圍不斷擴大,缺水程度日趨嚴重。據統計,全國669個城市中,400個城市常年供水不足,其中有110個城市嚴重缺水,日缺水量達1 600萬m ，年缺水量60億m ，由于缺水每年影響工業產值2 000多億元。天津、長春、大連、青島、唐山和煙臺等大中城市已受到水資源短缺的嚴重威脅。

天津市的引灤人津工程曾為天津的生存和發展發揮了巨大作用，但由于連年干旱,灤河潘家口水庫和于橋水庫庫存急劇減少。為了緩解天津市水危機,從2000年開始,已經3次從黃河緊急調水給天津,沿途省市為此付出了很大代價。雖然引黃濟津暫時解決了水危機，但黃河水也十分緊缺,保證率不高,不是長遠之計。因此,對于天津這樣的資源性缺水性城市，不但要找水,更重要的是大力發展回用水技術,節水技術,使每一滴水更大限度的發揮作用。

水是自然界中唯一不可替代，也是唯一可再生的資源。在城市生活、生產用水中,約40%的水是與人們生活緊密接觸的,而多達60%的水使用在工業用水,農業灌溉,環衛用水和小區居民雜用水等方面。如將這部分用中水替代,在水質標準上是完全允許的。同時節約了大量的新鮮水源。將中水引入小區,實現雙路供水是建設節水型城市的重要體現。小區中自引中廁用水、綠化用水、洗車等方面都可以用中水代替、目前天津市的很多新建生態小區項目都有中水回用設施。將中水管線直接進入用戶的馬桶內用于沖廁。既避免了居民誤飲誤用,又使得管理收費方便易行。

2 居民住宅小區小水回用現狀及主要處理技術

一般住宅小區的污水主要為居民生活用水。包括居民的洗浴廢水、廚房廢水、洗衣廢水以及沖廁用水等。隨著生活水平的提高,洗浴用水量莊住增長較快。使得雜排水水質有逐漸變好的趨勢,水質可生比性比較強,但水量變化較大。因此用簡單的處理方法很難達到回用水標準。根據小區污水回用系統的自身特點和規律,工程設計應該注意：小區污水處理設施的建設應遵循城鎮排水總體規劃和專項規劃；處理設施的占地和污泥產量應盡量少。選擇性能穩定的設備,管理維護應簡便易行；處理系統應有較強的抗水量、水質波動的能力。以適應小區水質、水量波動較大的特性。一般均需設置調節池；處理系統應達到國家有關惡臭、噪聲等標準,不能影響小區居民的正常生活。結合目前國內外小區中水回用的實際情況。目前采用的生化工藝主要有生物接觸氧化法,SBR和膜生物反應器工藝等。

2.1 生物接觸氧化法

接觸氧化法是小區污水處理中較常用的處理技術。該工藝具有操作簡便、不需回流污泥、抗沖擊負荷等優點。通過合理設計可以達到脫磷除氮的處理效果。整個處理裝置可以埋地設置。上部仍可覆土、綠化,裝置的開停可以由調節池水位自動控制。但其污泥量相對較大,污泥穩定性較差。使后續污泥處理設備較復雜。生物接觸氧化法工藝流程如圖1。

污水――格柵――調節池――沉砂池――生物接觸氧化池――二沉池――消毒池――出水

圖1 生物接觸氧化法工藝流程圖

2.2 序批式活性污泥法

序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）簡稱SBR,是近年來國內外污水處理領域研究日趨增多并引起廣泛重視的處理技術。該工藝的基本特點是運行時按照進水、反應、沉淀、排水、排泥5個工序,依次在一個池子中周期進行。因此可以省去二沉池甚至初沉池,而且不需回流污泥,很適合小區污水處理與其它工藝相比SBR工藝提供了時間程序上的污水處理,而不是連續流提供的空間程序上的污水處理。即在時間上污染物基質具有濃度梯度――與推流式相同。在空間上基質濃度完全相同――具有完全混合式的特點,也就是說該工藝集中了兩種地型的優點同時避免了其固有的缺陷。但是我國目前相關配套設備較少,主要依靠進口,使得工藝投資較高。序批式活性污泥法工藝流程如圖2。

污水――格柵――調節池――沉砂池――預反應池――主反應池――消毒池――出水

圖2 序批式活性污泥法工藝流程圖

2.3 膜生物反應器

近年來,隨著膜生產技術的提高和生產成本的降低,膜技術在污水處理領域中的應用,特別是與生物反應器相組合的膜生物反應器（Membrane Bioreactor）已經成為目前公認的水處理高新技術,MBR綜合了膜處理技術和生物處理技術的優點,在緊湊的空間內同時實現微生物對污染物質的降解和超濾膜對污染物質的分離,而降解與分離之間又存在著協同作用,是一種高效、實用的污水處理技術,已經廣泛應用于中水回用、污水處理、以及各種工業廢水的處理中。目前全球已有8 000多套MBR裝置在正常運行,處理規模在6～13 000m /h。美國2000年用在MBR裝置上的膜組件銷售額達67.5億美元,年增長速度約為13%，說明這一技術具有強大的生命力。隨著科技的進步,我國對MBR的研究和應用正在處于高速發展時期,隨著膜制造技術革新的技術進步,膜使用壽命的提高和膜成本的降低,MBR技術在污水處理與回用事業中所起的作用越來越大。膜生物反應器工藝流程如圖3。

圖3 膜生物反應器工藝流程圖

膜生物反應器（MBR）是將膜分離技術和生物處理技術有機結合的一種優化的污水處理技術,其主要特點是用膜分離取代二沉池的沉淀分離,由于膜分離可將全部微生物截留在反應器。如曝氣池內,不受二沉池重力分離效果的影響,因此反應器內活性污泥濃度高,泥齡長且根據需要可人為凋節,膜分離截留了微生物也截留了難降解的物質。由于泥齡長微生物可將這些易降解和難降解的物質徹底降解,從而使膜幾乎只過濾潔凈的水和截留微生物及生物不可降解等膜能截留的物質。這樣不但使出水水質優良,而且可大大減輕膜過濾時的膜堵塞和污染問題,從而延長了膜的使用壽命,使MBR成為一種真正有效的實用技術。此外,由于本方案采用的膜的孔徑只有0.2μm,其在進行泥水分離的同時,可以截流部分致病病毒及絕大部分的致病微生物。經綜合比較.膜生物反應器具備有以下一些特點。

（1）反應器中生物污泥濃度可高出常規活性污泥的5～10倍,即可達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,硝化也可進行完全,因此出水水質非常好,最大限度地減少了污水對環境的污染。

（2）膜的截留作用可使出水幾乎無懸浮物和大腸桿菌等病源微生物及部分病毒。高污泥濃度和長的泥齡,使降解速度慢的難降解物也可得到徹底降解。

（3）由于泥齡可以很長,所以剩余污泥量極少,因此使一般污水生物處理常常需要花費大量費用用于處理污泥的難題得以較好解決。出水水質很好,高于三級處理或國家雜用水的標準。因為沒有二沉池的沉淀分離問題。因此不用擔心污泥膨脹、上浮等麻煩。

（4）水力停留時間（HRT）和污泥泥齡（SRT）可以完全分開MBR的水力停留時間理論上可以很短。各種生物反應器處理污水時,其活性微生物總量是關鍵,即V?X是關鍵（V,反應器容積,X,生物濃度）,如果VX

C不變,當X增加5倍時，則V就減少5倍。因此MBR生物反應器容積可比常規生物法小的多,再加上其出水相當或優于三級處理的出水,所以MBR一個反應器又可取代三級處理的若干處理單元,所以在占地和運行以及造價上都更加優越。工藝簡單,單一的反應器取代眾多處理設施,因此也很便于自動化PLC控制。

3 小區生活污水和處理資源化中試研究

為了深刻了解小區污水的特性,確定最優化的工藝流程,探討膜生物反應器最優運行工況,對其進行了中試規模的研究。這對該技術推向實際應用有著重要意義。在總結膜生物反應器處理生活污水多項研究成果的基礎上,進行了處理水量在3.36～4.32m /d的位差式中空纖維膜生物反應器處理人工配水的中試試驗研究。試驗結果表明：該技術具有較強的技術可靠性,完全可以應用于實際生活污水回用工程。

3.1 試驗主要設備

（1）膜生物反應器。反應器為聚氯乙烯塑料制造,矩形截面柱體；截面積為0.3m 。有效水深H

3.6～3.9m；有效容積V

1.08～1.17m 高低水位差為0.3m。

（2）膜組件。反應器內置6只中空纖維膜膜組件。每個蟆組件的面積是20m 。

（3）控制柜。采用PLC（可編程序控制器）控制系統的運行。

（4）浮球閥液位控制器。控制器控制反應器內的液位,進水至最高水位時停進水泵,液位降至最低水位時,啟動進水泵。

3.2 運行狀況分析

中空纖維膜膜生物反應器處理污水實驗進行了約4個月,設計出水流量200L/h采用間歇運行方式,運行期間無反洗,無人工及化學清洗,實驗期間無排泥。實驗裝置運行其他條件，運行出水期間曝氣氣水比25∶1；出水流量采用閥門、流量汁控制恒定,人為降低出水壓頭。間歇運行,8min出水,2min停止空曝氣。

3.3 實驗結果及討論：

3.3.1 COD的去除

整個實驗運行期間進水COD的平均值為366.4mg/L。最大值為780.9mg/L、最小值為228.0mg/L;出水COD的平均值為13.1mg/L,最大值為25.2mg/L。最小值為4.4mg/L：COD的平均去除率為96.0%沖擊負荷對出水COD去除率沒有影響。這說明系統的穩定性和可靠性。

在實際污水處理工程中。沖擊負荷是難以避免的,這部分研究是考察COD沖擊負荷對膜通量的影響。在正常運轉的情況下,采用出水控制閥控制出水流量衡定。在研究COD沖擊負荷時,短時間全開閥門,以觀察最大流量的變化,從而了解摸阻力的變化。

3.3.2 運行方法

將原水引人調節池中。完成膜生物反應器內的污泥培養與馴化,并向每個膜生物反應器內投加15kg粉末活性炭。打開控制系統電源,預熱10～15min。檢查并調整各儀表、閥門狀態,使整個系統水氣管路正常、通暢。在觸摸屏上,先進人設置菜單,進行各項目選擇。輕觸“自動”,此時整個系統按照PLC設定的程序開始運行。運行過程中,要注意觀察在線流量計、電流表的數值變化。如發現異常,要及時停車檢查。

3.3.3 日常保養和維護

（1）排泥、加炭。膜生物反應器定期每周排泥一次,每個反應器的排泥量約為3m 左右（注：排泥的同時必須曝氣）,排泥的液位差為310mm。排泥后,向每個反應器投加粉末活性炭6kg左右。

（2）空曝氣。為了減少膜的污染,保持膜通量,每隔一定周期（一般為一個月）,需停止反應器出水,至手動,啟動鼓風機對膜組件進行曝氣沖刷6h后,即正常運轉。（要選擇在排水低峰時進行）每天定時巡視,發現異常情況應關閉反應器,進行檢查修理。二氧化氯發生器保持全天性連續工作。檢查二氧化氯發生器的工作情況,及時補充所需的原料。

微生物處理污水的原理范文2

論文關鍵詞：農村生活污水；污水治理；滲濾凈化系統；厭氧生物處理系統

論文摘要：目前，我國每年的廢（污）水排放總量很大，其中大部分未經處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%的城市沒有污水處理廠，農村地區的生活污水基本上未經過處理就直接排放，農村生活污水治理已經影響到現代新農村的建設。因此，農村環境污染越來越受到人們的關注。文章針對農村生活污水的實際情況，介紹了農村生活污水處理的一些技術與措施，期望能為我國農村污水治理分析的研究提供有益的借鑒作用。

據有關資料顯示，我國每年的廢（污）水排放總量已經達到了620億噸，其中大部分未經處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%的城市沒有污水處理廠，農村地區的生活污水基本上未經過處理就直接排放，農村生活污水治理已經影響到現代新農村的建設。我國是農業大國、人口大國，水資源嚴重短缺，水資源占有量僅2200立方米，為世界人均占有量的1/4，并被列為13個貧水國家之一。到2030年我國人均水資源占有量將從現在的2200立方米降到1700至1800立方米，需水量接近水資源可開發利用量，缺水問題將更加突出。目前，我縣在開展社會主義新農村建設中，污水治理任重而道遠。

一、農村水環境污染現狀和特點

（一）農村水環境污染現狀

農村水環境是指分布在廣大農村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體的總稱。我國總計有鄉鎮45412個，村民委員會739980個，鄉村戶數23692.7萬戶，鄉村人口達91960萬人。農村人口分散，人口數量多，沒有任何生活污水的收集和處理設施，這使農村生活污染源成為影響水環境的重要因素。據測算，全國農村每年產生生活污水80多億噸，嚴重污染了農村地區居住環境，農村大部分地區河、湖等水體普遍受到污染，飲用水水質安全受到嚴重威脅，直接危害農民的身體健康，嚴重影響農村地區的環境衛生，極易導致一些流行性疾病的發生與傳播。據估算，農村環境問題每年造成的經濟損失已超過千億元，我國農村環境與生態狀況令人擔憂。

改革開放的三十多年來，我國農業生產能力獲得了較大幅度的提高。畜禽散養戶的不斷增多，大量畜禽糞便沒有處理就直接排放，糞便污染逐年加重。有資料顯示，養殖一頭豬所產生的廢水是一個人的7倍，而養殖一頭牛則是22倍。這些有機物未經處理，滲入地下或進入地表水，使水環境中硝態氮、硬度和細菌總數超標，嚴重威脅著居民飲用水的安全。

（二）農村污水特點

農村生活污水的特點：廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水，這些用水分散，農村沒有任何收集的設施，隨著雨水的沖刷，隨著地表流入河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體，其中有機物含量大是其主要的特點。

1．水質特點。（1）農村村鎮人口較少，分布廣泛且分散，大部分沒有污水排放管網；（2）農村生活污水濃度低，變化大；（3）大部分農村生活污水的性質相差不大，水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質（但隨著人們生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金屬和有毒有害物質），含一定量的氮、磷，水質波動大，可生化性強；（4）不同時段的水質不同；（5）廁所排放的污水水質較差，但可進入化糞池用作肥料。

2．水量特征。（1）一般農村的生活污水量都比較小，除小城鎮外，農村人口居住分散，水量相對較少，相應地產生的生活污水量也較小；（2）變化系數大，居民生活規律相近，導致農村生活污水排放量早晚比白天大，夜間排水量小，甚至可能斷流，水量變化明顯，即無水排放呈不連續狀態，具有變化幅度大的特點；（3）在上午、中午、下午都有一個高峰時段。

3．排放體制特征。農村生活污水一般呈粗放型排放。很多農村尚無完善的污水排放系統，污水沿道路邊溝或路面排放至就近的水體。少部分地區具有完善的污水排放系統。

農村生活污水中有機物含量高，N、P含量增多。人們無意識的排放和雨水的沖刷，使大量的有機質和N、P等物質流入湖泊等水體，如果不加以處理利用，常常會引起富營養化，給人們的身體健康帶來不利影響。

二、農村生活污水處理技術的選擇

（一）污水處理技術路線

農村污水處理技術的選擇要量力而行，充分考慮到農村地區財力狀況薄弱、農民實際承受能力較低這一普遍情況，處理工藝的選擇不能盲目攀比，不能一味地選擇時髦先進、處理效果好、自動化控制水平很高的處理工藝，而著重應該考慮選用既成熟可靠，又適合農村特點和實際的污水處理適用技術。建議污水處理技術的選擇優先達到兩個目標：一是達標排放或回用；二是注重經濟適用，運行成本低，管理維護簡單。

目前國內外應用農村生活污水治理的處理技術比較多，名稱也多種多樣，但從工藝原理上通常可歸為兩類：第一類是自然處理系統。利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理，又稱為生態處理系統，常用的有：人工濕地處理系統、地下土壤滲濾凈化系統等；第二類是生物處理系統，又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。好氧生物處理是通過動力給污水充氧，培養微生物菌種，利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機物、氮和磷，常用的有：普通活性污泥法、AO法、生物轉盤和SBR法等。厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧氣的情況下把有機污染物轉化為無機物和少量的細胞物質，常用的有：厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。

（二）人工濕地處理系統

有條件的村莊，應充分利用現有的農田灌排渠道與附近的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等，建設人工濕地處理系統。

污水濕地處理系統分自然和人工濕地處理系統，自然濕地就是自然的沼澤地，人工濕地污水處理技術是一種基于自然生態原理，使污水處理達到工程化、實用化的新技術。將污水有控制地投配到土壤經常處于飽和狀態、生長有象蘆葦、香蒲等沼澤生植物的土地上，利用植物根系的吸收和微生物的作用，并經過多層過濾，來達到降解污染、凈化水質的目的，它是一種充分利用地下人工介質中棲息的植物、微生物、植物根系，以及介質所具有的物理、化學特性，將污水凈化的天然與人工處理相結合的復合工藝。

濕地處理系統工藝設備簡單、運轉維護管理方便、能耗低、工程基建低、運行費用低、對進水負荷的適應性強，能耐受沖擊負荷，凈化出水水質良好、穩定。缺點占地面積大，易受氣候影響，表面徑流的臭味比較大。

（三）地下土壤滲濾凈化系統

分散的幾戶或十幾戶人家適合采用地下土壤滲濾凈化系統。

地下土壤滲濾凈化系統是一種基于自然生態原理，予以工程化、實用化而創造出的一種新型小規模污水凈化工藝技術，是將污水有控制地投配到經一定構造、距地面約50cm深和具有良好擴散性能的土層中。投配污水緩慢通過布水管周圍的碎石和砂層，在土壤毛管作用下向附近土層中擴散。表層土壤中有大量微生物，作物根區處于好氧狀態，污水中的污染物質被過濾、吸附、降解。所以地下滲濾的處理過程非常類似于污水慢速滲濾處理過程。由于負荷低，停留時間長，水質凈化效果非常好，而且穩定。地下土壤滲濾凈化系統建設容易、維護管理簡單，基建投資少，運行費用低。整個處理裝置放在地下，不損害景觀，不產生臭氣。

（四）好氧生物處理系統

好氧生物處理系統是新農村污水處理中最常用的一種處理技術。好氧生物處理工藝眾多，各有優缺點，選擇時要根據實際情況仔細論證和比選，注重經濟適用。

生物處理法就是通過風機等設備給污水輸氧，培養生物菌種和微生物，通過菌種和微生物把污水中的大部分有機物分解為無污染的二氧化碳、水等物質，少部分合成為細胞物質，促使微生物增長，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以凈化排放。如SBR法，集曝氣、沉淀、排水功能于一體，不斷地轉換，省去了傳統的污泥回流設備，大大降低了建設費用；A20法具有脫氮、除磷功能，還有如生物轉盤處理工藝、膜生物反應器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統比較，占地面積小，抗氣候等外界影響的能力強，建設的地點選擇范圍大，處理穩定，處理效率高。但基建投資、運行成本要高于自然處理系統。

（五）厭氧生物處理系統

我國從上個世紀80年代開始開展生活污水厭氧生物法的開發和研制工作，許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應用。如無動力地埋式生活污水處理裝置采用無動力厭氧生物膜技術，工藝流程簡單，不耗能，全部埋于地下，也無需專人管理。與好氧生物處理相比，無動力地埋式生活污水處理裝置技術設備的基建投資略高于好氧處理，無日常運行費用的支出。

厭氧生物法目前技術上還存在一些問題，主要表現在生物處理效率較低，尤其表現為氮磷去除率很低，在一定程度上限制了其應用。

實踐證明，以上方法都能很好的解決農村生活污水治理的問題，但在運用中要考慮到建設與運行成本等費用，要根據實際情況加以選擇。

參考文獻

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[2]寧桂興，高良敏．淺議農村生活污水處理模式[J]．礦業科學技術，2007，（2）．

微生物處理污水的原理范文3

微生物酶可以對染料分子進行氧化或還原，從而破壞染料分子的發色基團和不飽和鍵，利用該原理對印染污水進行處理的方法稱為生物法處理技術。按微生物的類型，生物處理法又可分為好氧法和厭氧法。生物膜法和活性污泥法都屬于好養法，生物膜法的基本原理是，使廢水流過表面長滿生物膜的支撐物，利用各相間的物質交換以及生物氧化作用來降解廢水中的有機污染物。活性污泥法需要向廢水之中加入空氣進程曝氣，經過一段時間以后，形成由大量微生物群體組成的絮凝體，從而通過沉淀分離將使處理的廢水變清澈。除了可以分解大量的有機物，還可同時去除一部分的色度，和調整pH值。這是一種特別適合處理含有機物量高的污水，其治理廢水效率高、水質好。寇曉芳等人采用活性污泥和白腐真菌相結合的方法處理染料廢水，最終可以得到99%的脫色率，接近94.4%COD去除率。然而，好氧生物處理法具有僅能去除較易降解的有機物、且色度去除率不高的缺點。厭氧-好氧新型處理技術的出現彌補了好氧法的不足。在厭氧微生物的作用下，難降解的有機染料分子及其助劑可進行水解酸化，形成小分子有機物，之后在好氧型微生物的作用下分解成無機小分子。這種治理方法可以獲得80%～90%左右的COD去除率，以及90%左右總色度去除率。

目前印染廢水處理的主要發展方向是微生物方法與其他處理技術相結合，許多環境工程師正致力于篩選高效降解菌和構建基因工程菌，主要包括生物強化技術和固定化微生物技術，這也是未來印染污水處理的發展方向。

1生物強化技術

針對特定的污染物，在傳統的生物處理工藝中增加具有特定功能的細菌去污，就是所謂的生物強化技術。從上世紀的80年代開始，強化脫色印染污水中經常使用白腐真菌。高達文教授曾經開展了白腐真菌降解實驗，他是在限氮和限碳液體培養基中完成的，實驗統計結果表明，這種培養基（碳氮摩爾比為56/2•2）會抑制細菌的生長，而且針對活性艷紅色利用白腐真菌可以獲得90%的脫色率。要完成生物強化技術從研究到工業生產的轉變，當前這項技術的瓶頸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固定化微生物技術

微生物處理污水的原理范文4

關鍵詞：農村生活污水；污水治理技術；發展方向

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

中圖分類號： [R123.3] 文獻標識碼：A文章編號：

隨著社會經濟的快速發展以及農村生活條件的持續改善，農民群眾的生活方式發生了巨大的改變。和以往相比，農村生活污水的污染范圍和污染程度逐年增加，一直沒能得到妥善的解決和有效的控制。據統計，目前我國農村生活污水每年產生量超過80億噸，90%以上的村莊缺乏污水處理設施，超過3億人面臨著生活用水不安全的狀況，農村水環境污染已經成為阻礙新農村建設的絆腳石。因此，分析我國農村生活污水的產生途徑及其特征，進而研究并推廣先進的、有效的、適宜的污水處理技術，對于促進社會主義新農村建設具有積極的現實意義。

一、農村生活污水的產生途徑及其特征

1、農村生活污水的產生途徑

農村生活污水的來源主要包括廚房污水、清潔污水、人類糞便及生活垃圾產生的滲濾污水等。由于農村缺乏科學完善的污水處理系統，各種污水處理設施不健全，或者采用的污水處理技術落后，導致各種本可以被有效處理的生活污水最終成為危及農業生產、生態環境及農民群眾身體健康的重大問題。

2、農村生活污水的特征

和城鎮相比，農村的居住人口較為分散，多數的人口聚居點缺少專門的、完備的排水及收集系統。從排放形式上講，農村生活污水主要是就地就近排放，缺乏有效的約束和正確的引導。從水質成分上講，農村生活污水水質簡單且濃度較低，污水中的成分以氮、磷居多，通常會在雨水的作用下帶來水資源富營養化的問題，許多藻類災害便是有機物含量過高的生活污水造成的。

此外，農村生活污水的產生量一般較小，但水量變化波動較大，具有持續但不穩定的特點。

二、農村生活污水的治理技術

目前，農村生活污水的主要治理技術包括人工濕地凈化技術、地下土壤滲濾凈化技術、好氧生物處理技術等。

1、人工濕地凈化技術

人工濕地凈化技術是結合農村生活污水獨有的特點，依靠人工濕地對農村生活污水實現半生態凈化治理。具體做法是在人工濕地中種植各種沼澤植物，借助沼澤植物根系和微生物的過濾作用，實現多層過濾消除污染的目的，從而完成對生活污水的凈化。由于這種技術充分利用了濕地的緩沖作用和植物的吸收作用，不僅凈化效果較好，而且凈化方式自然，不會帶來新的污染。人工濕地的剖面圖如圖1所示：

圖1 人工濕地剖面圖

目前用于農村生活污水處理的人工濕地主要形式有表面流和潛流，這兩種濕地運行費用較低，建造、運行和維護簡單，同時具有水力負荷與污染負荷較大的特點，衛生條件好，少有惡臭和滋生蚊蠅的現象。

2、地下土壤滲濾凈化技術

該技術的原理在于依靠碎石、沙土等土層的過濾和微生物的作用，使農村生活污水得到有效的過濾和降解，達到可供灌溉使用的標準和要求。操作方法是幾戶人家統一進行污水收集，選擇合適的地點設置集水、滲水設施。該技術的優勢在于對水質的治理效果較好，并且技術簡單易操作，設備少，成本少，不需要大量的維護，還不會產生異味。然而該技術還存在一些弊端，例如需要處理的生活污水量較大時，該技術就難以滿足污水治理的要求。

3、好氧生物處理技術

好氧生物處理技術的原理是利用好氧生物來消耗污染物質，從而達到凈化污水的目的。常用的工藝有生物接觸氧化、生物濾池、生物轉盤、序批式反應器（SBR）等。目前應用較多的是生物接觸氧化法。

生物接觸氧化法是介于活性污泥法和生物膜法之間的處理技術。它是在填料表面上培養微生物，形成生物膜，并采用與曝氣池相同的方法向微生物供氧，污水流過時與填料上的生物膜接觸，通過微生物的新陳代謝作用降解污水中的污染物，從而達到凈化的目的。生物接觸氧化工藝對沖擊負荷有較強的適應能力，在間歇運行條件下仍能保持良好的處理效果，對于水量不均勻的農村生活污水處理更具有實際意義。然而對于農村生活污水來說生物接觸氧化工藝的投資和運行費用偏高，所以此工藝適合在我國南方及東部城市化速度快、比較富裕的農村推廣應用。

三、農村生活污水治理技術的發展方向

根據我國農村生活污水分散、水質單一且濃度低、水量不大但變化幅度大等特點，結合我國農村經濟現狀，我國農村生活污水處理工藝的總體發展方向應滿足以下要求：建設及管理運行費用低、操作管理簡便、處理穩定、低耗能、耐負荷沖擊等。

1、厭氧生物處理是農村生活污水處理工藝發展的潛在方向

厭氧生物處理主要是利用厭氧微生物的代謝過程，在無氧的條件下，把有機物轉化為無機物和少量細胞物質。厭氧生物處理適用于處理不同濃度、不同性質的污水，其污泥產率低，所以可節省污泥處理費用。同時厭氧生物處理還具有低耗能和運行管理費用低等優點。

2、生物－生態組合工藝是農村生活污水處理工藝發展的主要方向

組合工藝是目前污水處理技術發展的主要方向，不同的單一處理工藝的組合可以實現優勢互補，從而取得更好更高效的處理效果。例如對于農村生活污水，生態處理工藝（地下滲濾、人工濕地等）因其建設運行費用低、能耗低、運行管理方便等特點而擁有廣闊的發展前景，好氧生物處理工藝則可以彌補生態處理工藝受氣候影響大，處理效果不穩定的缺點。

四、結束語

我國社會主義新農村建設正處于關鍵時期，盡快研究開發出新的有效的農村生活污水的治理工藝和技術，對新農村建設具有重要的意義。目前已有的治理技術各有特點，能夠在適宜的情況下取得較好的治理效果，未來應著重加大厭氧生物處理及組合工藝的推廣應用，同時應積極借鑒國外的成功經驗并在國內因地制宜引進和消化吸收，以全面推進我國農村生活污水治理事業的發展，為新農村建設保駕護航。

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微生物處理污水的原理范文5

關鍵詞:污水處理 微生物 應用

中圖分類號:X703.1 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0142-01

水是生命之源,沒有水就沒有生命跡象的存在。水對于生物的生存發展都是極其重要的。雖然地球表面70%都是被水所覆蓋,但是真正能被人們直接飲用的水資源卻是少之又少。然而隨著經濟的發展,對于水的污染和破壞也在加大,使得可以利用的淡水資源更為貧乏。人類要生存和發展,就必須保護好水資源,尤其是淡水資源。因此,保護水資源人人有責。

人們的生活離不開水,水是生命的源泉。然而隨著人類社會經濟的飛速發展,對于環境的破壞日益惡化,水資源更是面臨著極其嚴峻的威脅。全球缺水的城市已經越來越多,但水污染則是造成缺水的首要因素。因此如何處理污水已經成為世界性的問題,而微生物處理技術則是污水處理技術中的一項獨特技術,占據著重要地位。目前國內大多數采用二級或三級處理工藝進行污水治理。一級處理主要是通過篩網對沉淀物、泥沙碎屑等進行過濾處理,因此也稱其為預處理。而二級處理則是利用生物分解有機物,達到凈化污水的目的,也叫生物處理技術。三級處理則是用沉淀法除去在二級處理中遺留下來的磷,并且在中和性條件下通過增溫的方法使得氨氮逸出。所以提高微生物在環境污水處理系統中的應用,使之快速啟動以及遭到嚴重破壞時迅速恢復的能力已成為當前相關工作人員最亟待解決的問題之一。高效的微生物污水處理技術正是目前國內外研究的熱點之一。

1 影響污水處理的微生物種群

據調查發現,在16rRNA基因分析對污水反應器的實驗中,總共發現有36個細菌,這說明污水中微生物具有多樣性的特點。

1.1 除磷的重要細菌

生物除磷是可以通過在EBPR的微生物途徑來完成的,該過程是以循環火星泥沙進行交替的厭氧、需氧為特征的。主要有Rhodocyclus群、lanctomycete群及茁撓桿菌屬、CFB群等。

1.2 硝化細菌

氮循環主要是依賴微生物活性和轉化的一個過程,因此這類微生物在污水處理中應用極其廣泛。Kindaichi等對自養硝化生物膜進行的FISH分析表明,膜上有50%屬于硝化細菌,50%為異養細菌。該結果還表明,硝化細菌是來通過可溶性產物的產生支持異養菌的,而異養菌也從代謝多樣性等方面確保了生物膜的生態的穩定性。

1.3 反硝化細菌

反硝化細菌是通過依賴培養法來鑒定和計數的。它的屬的成員,例如產堿桿菌屬、假單胞菌屬、甲基桿菌屬,副球菌屬和生絲微菌屬等,是從污水廠中的脫氮微生物群分離出來的,這些細菌卻是鮮為人知的。通過研究分析發現氮弧菌屬等相關細菌,都是污水廠反硝化中的重要脫氮菌。

1.4 絲狀細菌

絲狀細菌顯著影響著絮狀活性污染的沉降性和引起生物量的變化和形成泡沫,這些都嚴重影響著污泥的處理效率。從活性污泥中分離出來的15種絲狀菌,然后利用FISH技術進行系統分類,發現了大多數未描述的絲狀菌是屬于綠色非硫細菌的,也可能是豐度最高的絲狀菌。

2 微生物的性能特點

高效微生物技術是通過利用生物工程手段,根據不同的污染物,培植出專門針對其中的降解微生物,直接在污水處理工藝中加以使用的一門技術。它們的主要性能特點表現在以下幾方面:(1)專一性。根據不同的水質具體分析,培養出針對性強的微生物對其進行處理。尤其是傳統方法無法處理或未處理干凈的高濃度有機污水和高氨氮污水效果良好。(2)微生物的活性高,抗沖擊能力強,高效率、穩定性強。(3)繁殖能力強、速度快,培養短,能快速啟動和恢復力快。這些特點使得它在污水處理中意義重大。

3 方法原理

微生物污水處理技術主要是根據水體的微生物,在生命活動中吸收和轉化污染物,分解有機質,從而達到水體的自凈。目前常見的有以下幾種方法。

第一,生物膜法。主要是以好氧微生物為主的,依據不同的處理裝置又可以分為濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池、流化床、懸浮顆粒等生物膜法。它在石油、造紙、農藥、印染、食品等工業廢水的處理中廣泛應用。而它的凈化效果也相當不錯,能達到75%～90%左右。

第二,活性污泥法,又叫日曝氣法。它是利用好氧微生物的活性污泥,在通氣的條件下,使得污水凈化的方法。按照曝氣方式,可以分為普通曝氣法、完全混合曝氣法、逐步曝氣法、旋流曝氣法和純氧曝氣法。這種方法不僅應用于日常生活污水的處理上,并廣泛應用于煉油、印染、造紙等眾多工業廢水的處理中,去除率達到90%。活性污泥可以通過人工培養、馴化而成,能循環使用。

4 評價

眾多實驗和實際運行結果表明,微生物污水處理法比傳統方法具有明顯的優勢。但也存在很多問題:(1)降解能力差。微生物是通過自然培養馴化的,有部分能夠與污水中的污染物匹配,因此降解能力有限,不能完全自凈。(2)自然培養馴化需要的時間較長。要是遇氣溫低的季節,甚至會導致培養馴化工作失敗。(3)抗沖擊性能差,對水質和環境的變化適應性較差。針對微生物存在的這些問題,提出高效的解決措施,提高微生物在環境污水處理中的應用。

5 結語

污水處理系統中的微生物,作為一種特殊的方法,對污水處理的幫助意義重大。微生物處理在污水的處理工作中用途甚為廣泛,并大量應用于各種工業廢水和城市生活污水的處理中。而且它的去污能力達到87%～95%;凈化的水質較好,一般可以直接排放;溶解有機物質的效率高;與化學方法比較而言,成本相對較低;污水的肥力較好,可以作為肥料使用;污泥沉降性好,利于進一步脫水。

然而在實際工作中,如果指利用單一的微生物對污水進行處理,則這種方法不能完全達到預期的目標,需要綜合運用多種手段。同時發展高效微生物,因為高效微生物在降解性能等各方面具有很強的優勢。提高微生物在污水處理中的利用率,使得污水自凈能力更高更好,使人類吃上真正干凈純凈的水。

參考文獻

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微生物處理污水的原理范文6

1惡臭氣體的成分

惡臭氣體的成分較多，目前已知的惡臭氣體種類有上萬種，按氣體的化學組分不同，可將其分成5類：一是含硫的化合物，如H2S、SO2、硫醇類、硫醚類；二是含氮的化合物，如胺類、酰胺、吲哚類；三是鹵素及衍生物，如氯氣、鹵代烴；四是烴類，如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴；五是含氧有機物，如醇、酚、醛、酮、有機酸等。經氣相色譜檢測，絕大多數惡臭氣體的主要成分為氨（NH3）和硫化氫（H2S）[2]。

2惡臭氣體的除臭方法

目前，處理惡臭氣體的方法有三大類，即物理法（掩蔽中和、稀釋擴散、吸咐）、化學法（化學洗滌、氧化、燃燒、吸收）、生物法（過濾、吸收、堆肥等）[3-5]。

2.1物理吸咐法

優點：工藝成熟，可處理多組分的惡臭氣體，可回收有用物質，凈化效率約為95%。缺點：吸咐劑費用較高，對待處理的惡臭氣體要求較高，一般要求氣體預凈化，否則吸附劑易堵塞。物理吸咐法適于處理脂肪酸、氨類及其他易溶于水的臭氣。

2.2化學處理法

2.2.1催化燃燒法。優點：選用合適的催化劑，凈化效率可達99%，惡臭物質可被徹底分解。缺點：催化劑的選擇較困難，設備復雜；消耗燃料，成本高，處理中可能形成二次污染。催化燃燒法適于處理所有惡臭氣體。

2.2.2化學吸收法。優點：能處理低濃度大分子量的有機惡臭氣體，凈化效率一般為60%~80%。缺點：存在二次污染，污染物僅由氣相轉移到液相。化學吸收法適于處理脂肪酸、氨及其他易溶于水的臭氣。

2.3生物處理法

2.3.1生物除臭方法的特點。優點：凈化效率比較高，脫臭裝置簡單，處理成本低廉，投資運行費用低，無二次污染，易管理。缺點：一般細菌活性溫度范圍在10~40 ℃，在寒冷地區生物處理法受到一定的限制。生物處理法適于處理大部分惡臭氣體。

2.3.2生物除臭原理。物理法和化學法存在投資大、操作復雜、運行費用高等問題，生物除臭方法因其具有運行效率高、無二次污染、所需設備簡單、便于操作、費用低廉和管理維護方便的特點，已成為許多國家的研究熱點，是惡臭治理的一個發展方向。生物脫臭過程大致有如下3個階段：①惡臭成分的溶解過程，即臭氣由氣相轉為液相；②惡臭成分的水溶液通過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物吸收，其速度接近一般化學反應的速度；③臭氣進入細胞后，在體內作為營養物質被微生物所分解、利用。微生物將其轉化成自身能源，變成細胞物質而繁殖，使臭氣得以去除[6-7]。

3生物除臭技術的應用

3.1生活污水的除臭

據統計，我國城市廢水總排放量每年約為354億t，其中生活污水占30%以上，生活污水中的 COD、BOD嚴重超標。家庭衛生間、廚房下水道散發出的臭氣使人惡心、頭暈，直接影響人們的生活，危害人們的健康[8]。因此，惡臭源的控制已成為亟需解決的環境問題之一。在生物除臭技術處理生活污水方面具有代表性的是日本縣志川立圖書館采用EM（有效微生物菌群）處理生活污水，按原水的0.1%比例添加EM菌劑，每年2~4次，每天曝氣3 h，通過一段時間處理，2周后可使污水中BOD值從196 mg/L降到19 mg/L，30 d后檢測，表明無大腸桿菌、無污泥產生[9]。邵青[10]研究證實，用EM菌液對生活污水中有機污染物的去除有一定的作用，在好氧條件下對COD的去除效果優于厭氧條件下的處理效果。在中性偏堿的條件下（pH值7.0~8.5），投加EM菌液對生活污水進行處理，對COD的去除率達到較高水平。馬梅榮等[11]用微生物菌劑對生活污水進行除臭處理，結果表明：對于嗅閾值比較高的混合生活污水，利用XM液體菌劑和 XM 固體菌劑都可以消除生活污水的臭味，二者都取得較好的效果。但在實際應用方面，固體菌劑更具有使用方面的優越性。

3.2生活垃圾的除臭

垃圾填埋場散發的臭氣主要來自于垃圾的腐爛和垃圾滲濾液。垃圾填埋場臭氣的主要成分是 NH3和H2S，其具有較高的揮發性，容易發生氧化還原反應。魯艷英等[12]將EM原液加入到適合不同菌種生長的固體培養基中分別培養分離，鑒定出組成EM有效微生物的主要菌種，并將其用于垃圾滲濾液的除臭。結果表明：當EM菌劑濃度為 10%時，除臭效果較好。日本Ohta et al[13]將從家畜糞便除臭中篩選出的除臭微生物用于廚房垃圾除臭，垃圾中的惡臭能在60 h的時間內被快速去除；未經處理的垃圾中，其惡臭成分如聚苯乙烯和低分子脂肪酸，經添加微生物處理后，這些物質均未檢出。羅永華等[14]利用從垃圾填埋場附近的土壤中分離得到微生物制成除臭劑，該除臭劑對氨氣、硫化氫、總烴、臭氣濃度、細菌總數的去除率可分別達到83.3%、80.7%、62.5%、86.8%、87.0%，可有效減輕垃圾轉運站的惡臭，還能有效抑制致腐敗微生物的生理生化活動，從而使臭氣消除效果比較持久。張文斌等[15]研究新型微生物源抗菌除臭劑萬潔芬對垃圾的除臭效果，在含有 NH3的密封箱內，噴施萬潔芬后 5 min的校正去除率較高可達53.80%，噴施后120 min，NH3去除率為92.62%；在含有高度腐爛且產生惡臭垃圾的密閉室內，噴霧萬潔芬后 5 min NH3最高去除率達 82%，H2S最高去除率為 78.2%。進一步將萬潔芬噴霧于垃圾填埋場和堆肥廠后，H2S濃度符合相應標準要求。

3.3畜禽糞便的除臭

畜禽養殖場規模化、集約化的發展已使畜禽糞便的環境污染問題變得日益嚴重。堆肥處理是畜禽糞便資源化、減量化、無害化利用的一種有效途徑。在畜禽糞便中添加除臭微生物，既能加快畜禽糞便堆肥腐熟進程，又能有效地減少臭味的逸出，對于控制環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糞中的臭味，摸索微生物的發酵條件，通過對添加該微生物處理后的牛糞進行檢測，發現惡臭牛糞中的臭氣如H2S和低分子脂肪酸幾乎檢測不到。陳書安等[17]從環境中分離和篩選出除臭微生物 F468，能夠降低新鮮雞糞中67%的NH3和56%的H2S釋放量，降低風干雞糞中NH3和H2S的釋放量分別在90%和52%以上。葉芬霞等[18]從養豬場的土壤中分離出具有除臭效能的微生物菌株 3株，其混合液對豬糞、雞糞和牛糞中NH3的去除率可以達80%以上，H2S的去除率可以達65%以上。歐亞玲等[19]從雞糞堆肥中分離出8株高溫細菌，可抑制NH3揮發量達58%。

4存在的問題與展望

生物脫臭法由于具有傳統方法所不可比擬的優越性，如操作簡單，投資少，處理費用低等，對低濃度、大流量的惡臭氣體，尤其是水溶性較好的污染物有較好的處理效果，處理后不產生二次污染，因而在處理臭氣上具有廣泛的前景。

我國在生物除臭方面的研究工作起步比較晚，到20世紀90年代以后才開展相關的實驗室研究工作。因此，在理論研究與實際應用中還有許多亟待解決的問題。以后的研究方向應該考慮以下幾個方面：一是選擇適當的濾料，提高濾料的表面性能，使之既有效地增強生物的吸附和吸收功能，又不造成濾料的堵塞；二是篩選和馴化適當的微生物，針對性地降解特定的有機污染物，提高生物負荷；三是建立微生物降解動力學模型，選擇適當的運行參數及控制參數；四是合理選擇多種工藝串聯，使之適合不同污染物組成的廢氣，降低總的處理成本；五是開發結構緊湊、投資成本低、能耗低、運行穩定的生物處理系統、裝置和設備[3，20-23]。隨著這些問題的逐一解決，生物除臭技術將有更加廣闊的應用前景。

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