浅谈微生物在污水处理领域中的应用 何泽东

发表时间:2021/7/27   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:何泽东
[导读] 随着社会的发展,污水处理技术得到重视。而生物法由于自身的优势,得到广泛的应用。本文介绍了微生物在污水处理领域中的应用

        碧沃丰工程有限公司  广东佛山  528200
        摘要:随着社会的发展,污水处理技术得到重视。而生物法由于自身的优势,得到广泛的应用。本文介绍了微生物在污水处理领域中的应用,包括有机物、色度、悬浮物的去除和脱氮除磷。同时也介绍了微生物在污水处理领域应用的优点和不足。
        关键词:污水处理;微生物;代谢作用;应用;


        引言
        随着社会的发展,城市化不断的推进,人口也逐渐增加,伴随而来的污水排放量也越来越多。如果在城市发展中,污水没有得到妥善的处理,直接排放到环境中,水体中氮、磷、有机物等污染物含量大大增加,导致水体富营养化严重,溶解氧含量降低,藻类大量繁殖,水体发黑发臭,严重破坏了水体的生态结构,影响了水体生态平衡,同时也给人类健康及动植物生长带来了极大的影响[1]。近年来,随着环保逐渐得到重视,污水处理技术得到了飞速的发展。目前我国污水处理的方法有物理法、化学法和生物法,其中生物法几乎成为了污水处理厂必不可少的处理工序。
        1 微生物在污水处理领域应用的优点
        污水处理过程中的生物法是指利用微生物的各种代谢作用,降解或转化废水中的氮、磷、有机物等污染物,从而达到净化水体的效果。微生物在污水处理过程中,主要有以下优点。一是生长繁殖快,分解效率高。微生物繁殖能力强、世代周期短、表面积大,对污染物的分解效率高[2]。二是微生物代谢作用的针对性强。微生物种类繁多、适应性强、代谢作用多样,不同种类的微生物具有不同的代谢途径,可以降解环境中的大多污染物质。三是适用性强。微生物具有变异快的特点,且基数巨大,当微生物所处的环境发生变化时,会筛选出适应新环境的微生物,使其逐渐形成优势菌落进而大量繁殖,从而达到降解污水的目的。四是运行成本低。生物法是微生物利用废水中的氮、磷、有机物等污染物进行自身代谢,通过自身的生长繁殖净化水体,与传统的物理法、化学法相比,能耗物耗更低,运行成本更节省。
        2 微生物在污水处理中的应用
        2.1有机物的去除
        污水处理系统中,存在各种各样的微生物,大多数微生物都是异养菌,异养菌能够以有机物作为碳源,在体内进行各种代谢作用,从而完成自身的生长和繁殖,在此过程中,达到废水中有机物去除的目的。涉及到的代谢作用有水解作用、反硝化作用、同化作用等。
        2.2 色度的去除
        我国印染废水的主要来源是染色废水(占 80%),其成分复杂,主要污染物为染料、难降解有机物及有毒物质等[3]。其中偶氮染料是印染行业目前广泛使用的一类染料,若直接排放至水中,不仅会降低水的透明度,阻碍植物光合作用,引起水体溶解氧浓度下降,而且还会分解产生多种具有毒性和致癌性的产物,直接危害动植物和人类的健康。偶氮染料作为一种氧化性的染料,其发色基团-N=N-具有极强的得电子能力,能以厌氧微生物厌氧过程中产生的还原性中间体为电子供体,将其还原破坏,实现偶氮染料的厌氧微生物脱色。这也是厌氧生物工艺被广泛应用于染料废水处理的主要原因[4]。
        2.3 悬浮物的去除
        在活性污泥工艺中,将千万个细菌结合在一起形成絮凝体状的细菌称为菌胶团。菌胶团在活性污泥中具有十分重要的作用,在菌胶团发育良好的条件下,活性污泥的絮凝、吸附及沉降等功能才能正常发挥。形成絮体的细菌在污水中能有效的吸附废水中的悬浮物,并通过泥水分离,从而实现废水中悬浮物的去除。
        2.4 脱氮
        废水的脱氮过程主要是利用微生物的3种代谢作用,包括氨化作用、硝化作用和反硝化作用。一般的城市污水总氮主要以有机氮为主,如蛋白质、氨基酸、尿素等。


废水在管道输送的过程中,在氨化细菌的作用下,有机氮基本完成了向氨氮的分解或转化。在好氧的条件下,通过硝化菌的作用,氨态氮进一步分解氧化,就此过程分两个阶段进行,首先在亚硝化菌的作用下,使氨态氮转化为亚硝酸氨,继之,亚硝酸氨在硝化菌的作用下,进一步转化为硝酸氨,此过程称为硝化作用。硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下被还原为气态氮的过程称之为反硝化作用。通过微生物的氨化作用、硝化作用和反硝化作用,最终实现将废水中的氨氮转化为空气中氮气。
        2.5 除磷
        生物强化除磷主要是依靠聚磷菌在厌氧和好氧环境中不断循环,并通过排泥达到强化除磷的目的。在厌氧条件下(没有溶解氧或硝态氮),兼性细菌通过发酵作用将可溶性BOD5转化为低分子挥发性有机酸VFA。聚磷菌吸收这些发酵产物或来自原污水的VFA,并将其运送到细胞内,同化成胞内碳能源储存物质PHB,其中所需的能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解,并导致磷酸盐的释放。完成释磷的聚磷菌在好氧环境中,活力得到恢复,并以聚磷的形式存储超过生长所需的磷量。通过PHB的氧化代谢产生能量,用于磷的吸收和聚磷的合成,能量以聚磷酸高能键的形式捕集存储。通过在好氧阶段排泥,将富含磷的污泥排除系统,从而实现将磷酸盐从水中去除。
        3 微生物处理技术存在的不足
        3.1多样性不足
        目前,在我国市场上有着各式各样的污水处理菌剂,其中大部分都只是包含了一种或者两种不同类型的微生物,而这些微生物大多都是比较常见的,对一些特定环境中,相对容易处理的污水具有良好效果,如市政污水、食品废水。但是对于一些较难处理的化工废水,处理效果差,且需要驯化时间长,如制药废水、焦化废水等。
        3.2受温度影响大
        微生物各种代谢作用主要是酶促反应,环境温度变化,导致酶的活性受到影响,进而影响微生物对污水中污染物的处理效率。在冬季的北方,污水水温往往会低于15℃以下,导致部分的污水处理厂出水污染物超标。其中氨氮超标尤为严重,据相关研究表明,每下降10℃,硝化作用的速率会下降为原来的一半,当水温低于10℃时,大部分的硝化菌均受到明显的抑制。
        3.3抗干扰能力较弱
        微生物抵抗外界干扰能力较差,由于自身结构限制,导致微生物对废水中有毒有害的物质较为敏感,当有毒有害物质超过一定浓度时,会抑制微生物的代谢反应,进而影响对污水中污染物的处理效率。如当废水中的铜化合物、六价铬浓度超过0.5mg/l、氰化钾超过5mg/l,均会对微生物产生较为明显的抑制作用。因此,对于废水成分较为复杂的工业废水,往往需要结合物理法和化学法,将废水中对微生物产生抑制的物质进行减量或去除,再用微生物对废水进行净化。
        结束语
        污水处理领域中微生物具有生长繁殖快、分解效率高、针对性强、适应性强、运行成本低等特点,使其得到广泛的使用。但是又受到自身不足的影响,使其在推广过程中受到一定的限制。基于目前的现状,如何研发高耐性的微生物是微生物在污水处理领域发展的新动向,如耐高盐的微生物、耐低温微生物。如在相关方向有所突破,可大大提高污水处理厂运行的稳定性,同时也可大幅度降低污水处理厂的运行成本。
        参考文献:
        [1]微生物在污水处理中的应用探究[J].王柱.资源节约与环保.2015(2)
        [2]微生物在污水处理中的应用研究[J].杨军,徐凯.科技与创新.2017(12)
        [3]偶氮染料废水厌氧生物脱色强化[J].魏亮,陈小光,黄波.纺织学报.2018(8)
        [4]邱斌.生物膜组合工艺高效处理偶氮染料废水及降解机制的研究[D].北京.北京林业大学.2015

 

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