污水再生利用中的生物工程技術(shù)探析

李忠達(dá)

摘 要：長(zhǎng)期以來，由于國(guó)內(nèi)污水再生技術(shù)發(fā)展緩慢、財(cái)政投入有限、相關(guān)政策尚未健全等原因，國(guó)內(nèi)大型污水再生項(xiàng)目的發(fā)展受到了極大限制，污水治理問題極大的制約著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。該文通過分析污水再生利用現(xiàn)狀，介紹污水再生生物技術(shù)，提出污水再生中的生物技術(shù)發(fā)展意見，建議我國(guó)發(fā)展向零排放過渡的生物工程污水處理技術(shù)，推動(dòng)污水再生技術(shù)的集約化發(fā)展，使經(jīng)濟(jì)高效的污水再生處理技術(shù)在遏制及治理水污染方面發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：污水再生 生物工程技術(shù) 利用

中圖分類號(hào)：Q233 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（a）-0117-02

伴隨著工業(yè)社會(huì)的快速發(fā)展，水污染帶來的環(huán)境問題給人類生活帶來更加嚴(yán)重的威脅，制約著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。污水再生利用也因此成為國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。在現(xiàn)階段的污水處理模式中，生物工程技術(shù)已經(jīng)成為各國(guó)控制城市水污染的首選。

1 污水再生利用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)城市的污水產(chǎn)出量已接近50億m3，在城市供水量中所占比例為50%～80%不等[1]。且我國(guó)是水資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，人均用資源占有量?jī)H為世界人口平均水資源占有量的25%。因此，有效開展污水再生行動(dòng)對(duì)于促進(jìn)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，發(fā)展國(guó)內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)具有重要意義。國(guó)內(nèi)城市污水再生的技術(shù)研究開始于20世紀(jì)50年代末，70年代開始對(duì)污水再生利用進(jìn)行深度試驗(yàn)，80年代開始，太原、大連及青島等城市陸續(xù)開展污水再生應(yīng)用于民用及工業(yè)的實(shí)踐，不少城市設(shè)立家用污水再生工程試點(diǎn)并獲得成功，很多公共基礎(chǔ)建筑也安裝了污水再生回用設(shè)備。

2 污水再生生物技術(shù)

2.1 膜分離生物技術(shù)

膜分離技術(shù)是通過利用污染物及水分子兩種物質(zhì)間透過性的相異性，對(duì)其進(jìn)行外力分離。由于此分離技術(shù)具有高校分離，裝置銜接緊湊，資源消耗低，操作便利等優(yōu)點(diǎn)，在飲用水、食品加工、生物醫(yī)藥、化工及污水再生領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。膜分離技術(shù)根據(jù)不同大小的膜材料孔徑，分為超濾、反滲透及微濾3種技術(shù)。

2.2 菌種利用技術(shù)

固定式微生物工程技術(shù)是在固定式酶技術(shù)的應(yīng)用模式上發(fā)展出來的，即利用化學(xué)或者物理方式將微生物生命體限制在微小的單元空間內(nèi)，維持生物活性加以重復(fù)利用的技術(shù)。固定式微生物的特點(diǎn)是反映效果明顯，微生物元素流失少，產(chǎn)物可分離，濃度高[2]。投菌活性去污法，即將極具活力的菌種投入至曝氣池，使池內(nèi)溶液中的各菌種保持最優(yōu)活性狀態(tài)。進(jìn)而使投入之曝氣池中的菌種和原微生物體間通過協(xié)同作用發(fā)揮生化功能、

2.3 高級(jí)組合氧化技術(shù)

高級(jí)組合氧化技術(shù)是近些年新發(fā)明的污水再生技術(shù)，也是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究污水再生生物工程的重點(diǎn)。在各類高級(jí)組合氧化工程技術(shù)中，光催化模式的氧化技藝憑借其優(yōu)良的發(fā)展前景，而活躍于污水再生學(xué)術(shù)界的研究領(lǐng)域。在各類可選擇的氧化劑中，臭氧因其具有消毒功能、氧化功能強(qiáng)、氧化后廢物產(chǎn)出量少等優(yōu)勢(shì)，不但在飲用水毒物消殺上得到廣泛應(yīng)用，還在與光催化氧化技術(shù)的組合生物技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，能有效處理難分解的有機(jī)廢水，為苯胺、造紙廢水、烴類及其衍生物的污水處理帶來良好的治理效果。

2.4 曝氣生物濾池法

曝氣生物濾池法在污水再生利用的生物工程技術(shù)應(yīng)用中已經(jīng)取得成功。此工藝方法容易掌握，占地空間小，處理廢水負(fù)荷高，能夠作為三級(jí)水處理裝備，保證污水再生后的水質(zhì)，且不需要設(shè)置過濾器及沉定池等設(shè)備，降低了污水再生系統(tǒng)處理的難度，便于管理與操作，能夠廣泛應(yīng)用于大型的污水再生工業(yè)項(xiàng)目，具備極高的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

3 污水再生中的生物技術(shù)發(fā)展建議

伴隨著不斷提高的城市污水再生處理率，大面積建設(shè)的城市廢水處理床，城市污水再生政策的不斷完善，污水再生的發(fā)展前景越來越廣闊。污水再生能夠有效緩解城市水資源稀缺難題，受到地方政府及行業(yè)協(xié)會(huì)的重點(diǎn)關(guān)注，也是國(guó)內(nèi)水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。污水再生利用技術(shù)一般采取膜分離生物技術(shù)、曝氣生物濾池法、高級(jí)組合氧化技術(shù)等[3]。從出水質(zhì)量來看，高級(jí)組合氧化技術(shù)出水質(zhì)量較差，曝氣生物濾池法效果一般，膜分離生物技術(shù)出水質(zhì)量最高。從經(jīng)濟(jì)成本上考量，高級(jí)組合氧化技術(shù)最為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，曝氣生物濾池法次之，膜分離生物技術(shù)成本最高。從現(xiàn)階段的發(fā)展形勢(shì)來看，曝氣生物濾池法能夠有效平衡經(jīng)濟(jì)成本與出水質(zhì)量，是污水再生生物利用技術(shù)的最佳選擇。未來，隨著膜材料成本的下降與質(zhì)量的提升，使用膜分離生物技術(shù)，代表了將來污水再生發(fā)展的技術(shù)方向。

3.1 推動(dòng)污水再生技術(shù)的集約化發(fā)展

污水再生應(yīng)確保再生水質(zhì)量穩(wěn)定，不同的用水主體對(duì)再生水的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)不同，因此，在污水再生的生物工程技術(shù)發(fā)展上應(yīng)實(shí)現(xiàn)從單一技術(shù)相集成技術(shù)的轉(zhuǎn)變，使“曝氣生物濾池法+混凝沉淀+加氯+過濾”的粗放型技術(shù)向各項(xiàng)技術(shù)集中發(fā)展，如“曝氣生物濾池法+混凝沉淀+加氯+過濾+殺菌+超濾+反滲透+混床”[4]的污水再生處理技術(shù)。

3.2 推動(dòng)向零排放過渡的技術(shù)發(fā)展

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)，已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了針對(duì)污水比如城市工業(yè)污水外排的回用與再生，現(xiàn)階段正著力研發(fā)較高質(zhì)量的污水回用技術(shù)使用，并開始朝著污染物的零排放目標(biāo)努力，美國(guó)企業(yè)研發(fā)的污水結(jié)晶器高效處理技術(shù)，已經(jīng)在美國(guó)西部城市及歐洲一些國(guó)家推行，能夠使污水實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量再生，實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放。

3.3 發(fā)展新的污水處理技術(shù)

伴隨著污水處理技藝的不斷完善，一些新興污水回用技術(shù)陸續(xù)被采用。在以生物技術(shù)處理為核心的操作流程中，英國(guó)設(shè)計(jì)出的旋轉(zhuǎn)生物感應(yīng)器和家庭單元的SBR[5]、德國(guó)企業(yè)的SBR處理系統(tǒng)產(chǎn)出的再生水能夠滿足城市地區(qū)400～2 500人的用水一年的用水需求。有日本學(xué)者指出，SBR水處理工藝是城市廢水再生利用處理中最有前景的生物處理工藝，適宜在城市地區(qū)推廣應(yīng)用。英國(guó)出臺(tái)的STW官方政策是利用生物轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)對(duì)城市污水的二級(jí)治理模式。德國(guó)部分寒冷區(qū)域則廣泛采取底濾濾池實(shí)現(xiàn)污水再生。澳洲的學(xué)者Nowak建議配置生物轉(zhuǎn)盤感應(yīng)器來提升污水廠的污水再生能力。在以物理化學(xué)技藝為核心的工業(yè)流程中，適用臭氧顆?；钚蕴考妓囂幚砦鬯偕y題得到業(yè)界和學(xué)界的一致認(rèn)可。

長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)城市污水再生技術(shù)發(fā)展進(jìn)展較慢，污水再生技術(shù)財(cái)政投入有限，相關(guān)政策尚未發(fā)展健全，致使國(guó)內(nèi)大型污水再生項(xiàng)目發(fā)展受到限制且再生率不高，和發(fā)達(dá)國(guó)家的污水再生技術(shù)相比存在明顯不足。因此，大力降低生物技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本，發(fā)展污水再生生物工程技術(shù)勢(shì)在必行。隨著人類環(huán)保意識(shí)的逐步提升及專家學(xué)者們的不斷探索與研究，相信更加經(jīng)濟(jì)高效的污水再生處理技術(shù)將在遏制及治理水污染方面發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 章非娟.工業(yè)廢水污染防治[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2011.

[2] 石輝，彭可珊.我國(guó)的水資源問題與持續(xù)利用[J].中國(guó)人口：資源與環(huán)境，2012，12（6）：23-25.

[3] 周彤，鮑憲枝，趙麗君，等.污水回用是解決城市缺水的有效途徑—— 中國(guó)污水回用歷程[M].污水回用決策與技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012：7-24.

[4] 聶梅生.污水回用的技術(shù)路線[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：8-21.

[5] 趙奇，趙衛(wèi)華.李杰.污水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012：196-220.