關(guān)于生物法污染治理的生物強(qiáng)化技術(shù)的研究進(jìn)展

　　隨著現(xiàn)代合成工業(yè)的發(fā)展，大量具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和生物陌生性的異生化合物( Xenobiotics) 進(jìn)入環(huán)境中。這些物質(zhì)基本都是屬于生物難降解化學(xué)物質(zhì)，很難在短時間內(nèi)被微生物利用而進(jìn)入物質(zhì)循環(huán)。對這些污染物質(zhì)的治理，給傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)帶來極大挑戰(zhàn)。為了提高對這類污染物質(zhì)的去除率，現(xiàn)已開發(fā)出一系列生物處理新技術(shù)，生物強(qiáng)化技術(shù)也由此應(yīng)運而生。生物強(qiáng)化技術(shù)產(chǎn)生于20 世紀(jì)70 年代中期，20 世紀(jì)80 年代以來在污染土壤與污染海洋的修復(fù)，工業(yè)廢水、地表水及地下水中難降解有毒有害物質(zhì)的治理，以及城市污水的處理中得到了廣泛的研究和應(yīng)用，并實現(xiàn)了污染物的高效生物降解。

　　1 生物強(qiáng)化技術(shù)概述

　　生物強(qiáng)化技術(shù)即生物增強(qiáng)技術(shù)( Bioaugmentation)，又稱生物增效技術(shù)，是為了提高生物處理系統(tǒng)的處理能力，而向該系統(tǒng)中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因工程產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質(zhì)的方法。

　　生物強(qiáng)化技術(shù)產(chǎn)生初期是因為一些廢水處理廠的突發(fā)事故，如菌體大量死亡、有毒有害物質(zhì)泄露等致使廢水經(jīng)處理后達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，于是必須直接投加高效菌種強(qiáng)化處理過程以改善出水水質(zhì)，并使廢水處理系統(tǒng)恢復(fù)正常。一般的生物治理技術(shù)對于濃度較高、易于生物降解的廢水中的污染物的去除效率高。但是，當(dāng)廢水中含有對微生物有毒物質(zhì)時，這些有毒物質(zhì)會對系統(tǒng)中的治污功能菌起到毒害作用，使得功能微生物的降解污染物的速率下降甚至自身死亡，從而導(dǎo)致處理效果惡化。對于難處理的廢水，用一般生物方法處理，通常存在污染物降解速率較慢、治污功能菌需要一段較長的時間來適應(yīng)的問題，同時在外界環(huán)境條件較苛刻，如溫度、pH 較低時，治污功能菌的代謝活性會顯著降低，而使用生物強(qiáng)化技術(shù)恰好能夠彌補(bǔ)這些不足，其通過投加優(yōu)勢功能菌種可迅速有效降解目標(biāo)污染物。總而言之，由于具有成本低廉、操作簡單、效率較高等技術(shù)優(yōu)勢，生物強(qiáng)化技術(shù)在生物法污染治理領(lǐng)域逐步得到了推廣應(yīng)用并取得了顯著的效果。

　　本文主要結(jié)合廢水、廢氣的相關(guān)研究，就生物法污染治理的生物強(qiáng)化技術(shù)研究進(jìn)展及其典型應(yīng)用實例進(jìn)行論述。

　　2 生物強(qiáng)化法降解理論

　　廢水凈化方面。廢水中生物強(qiáng)化處理的關(guān)鍵任務(wù)是基質(zhì)的去除，而微生物的生長是基質(zhì)去除的結(jié)果。在Monod 生長模型中，最重要的參數(shù)是max與Ks，它們?nèi)�決于兩大因素，一是微生物種群特性，二是基質(zhì)特性。

　　另外，Cap deville建立的生物膜生長動力學(xué)模型，因考慮到活性生物量和非活性物質(zhì)之間的相互作用及影響，具有普遍意義。此外，還有一級反應(yīng)的動力學(xué)模型、指數(shù)增長模型、邏輯方程等，它們都各具特色。

　　生物法廢氣凈化傳質(zhì)機(jī)理目前主要有兩種理論解釋: 一種是國際上普遍認(rèn)同的荷蘭學(xué)者Ottengraff依據(jù)傳統(tǒng)的雙膜理論提出的吸收生物膜理論，該理論是以生物濾池為研究對象而建立的，不適合用來描述生物吸附和生物滴濾工藝處理廢氣過程的反應(yīng)機(jī)理; 孫珮石等針對低濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣提出吸附理論，他們經(jīng)過試驗，表明吸附生物膜理論及其動力學(xué)模型對于描述生物膜填料塔對低濃度甲苯、苯乙烯、NOx 等4 種氣態(tài)污染物的凈化過程具有良好的適用性。

　　3 生物強(qiáng)化法凈化效率的影響因素

　　3. 1 填料

　　目前國內(nèi)外使用的生物填料大致可以分為三大類: ①定型固定式填料，主要是蜂窩類填料; ②懸掛式填料，如軟性填料、半軟性填料、彈性立體填料、組合型填料等; ③堆積式、懸浮式填料，即分散式填料，如鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、空心球、懸浮粒陶粒等。

　　在選擇一種合適的填料時，主要考慮: 比表面積、密度、孔隙率、pH 值、持水能力、緩沖能力等。填料的比表面積和孔隙率除了直接影響單位體積填充層上的生物量，還直接影響整個濾床的阻力和是否易堵塞等問題，而最關(guān)鍵的因素還是成本問題。開發(fā)高性價比、高傳質(zhì)速度、高生物膜量、高降解能力的多孔載體和組合填料，是未來發(fā)展的趨勢。

　　3. 2 主要工藝操作參數(shù)

　　3. 2. 1 微生物菌種

　　微生物是生物強(qiáng)化法處理廢水、廢氣的主要實現(xiàn)者，能降解污染物成分的微生物很多，主要有細(xì)菌、真菌和放線菌。在微生物菌種方面，投菌量是生物強(qiáng)化技術(shù)的重要影響因素，隨著投菌量的增加一般增強(qiáng)效果會提高，但菌量投加過大，成本就會升高。投菌方式也是影響凈化效率的關(guān)鍵因素。如何選擇優(yōu)勢菌種，馴化獲得高效降解微生物已成為當(dāng)前生物法處理工業(yè)廢氣研究的熱點。

　　3. 2. 2 營養(yǎng)物質(zhì)

　　微生物的生長需要一定比例的營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)主要包括水、碳源、氮源、無機(jī)鹽和生長因子。生物強(qiáng)化處理系統(tǒng)中，需要調(diào)節(jié)廢水和廢氣中微生物營養(yǎng)物質(zhì)的比例來縮短掛膜時間，增強(qiáng)微生物的活性，提升凈化效果。

　　此外，廢水的水質(zhì)、曝氣量、曝氣方式、水力停留時間，廢氣的各污染物入口氣體濃度、氣體流量、液體噴淋量及其pH 值，反應(yīng)器工藝類型、污染場地、濾出液pH 值、生物安全性檢測、活性檢測、效果評價和可行驗證等都是凈化效率的影響因素。在生物強(qiáng)化法處理廢水、廢氣的工程實踐中，很多影響因素都是相互關(guān)聯(lián)制約的，對上述因素進(jìn)行全面地了解還需要深入探索研究。

　　4 生物強(qiáng)化技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用實例

　　4. 1 直接投加高效降解微生物或共代謝基質(zhì)類物質(zhì)的強(qiáng)化技術(shù)

　　直接投加高效降解微生物技術(shù)是生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最為普遍的方式之一。其通過馴化、篩選、誘變、基因重組等技術(shù)，得到以目標(biāo)污染物為唯一碳源和能源的微生物。通過向處理系統(tǒng)中投入這些高效降解微生物，即可實現(xiàn)對目標(biāo)污染物的高效去除。這些被投入到廢水中的高效降解微生物，有些以游離的狀態(tài)存在，有些可以附著在載體上，以高效生物膜的形式存在。

　　投加微生物共代謝基質(zhì)及輔助營養(yǎng)物質(zhì)的技術(shù)主要的針對目標(biāo)是一些難降解的有機(jī)物。微生物無法直接將這些難降解的有機(jī)物作為碳源及能源用于生長，而是以甲烷、丙烷、甲苯、酚、氨和二氯苯氧基乙酸等為原始底物，對這些底物進(jìn)行降解以獲取生長所需能量。微生物降解后產(chǎn)生的氧化酶可以改變目標(biāo)污染物的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)對目標(biāo)污染物的降解。作為基質(zhì)類物質(zhì)，應(yīng)考慮毒性相對較低、價格低廉且多種用途等因素。有研究表明，在生物強(qiáng)化的同時添加一些無毒害作用的營養(yǎng)物質(zhì)( 如乳酸、甲酸、乙酸等) 可以大大提高生物強(qiáng)化的效果。但是對于生物的共代謝作用機(jī)理的研究，目前尚未見報道，還需深入研究。

　　姚力等研究了好氧反硝化菌強(qiáng)化序批式活性污泥反應(yīng)器( SBR1)處理生活污水的性能，同時以只接種相同量普通活性污泥的序批式活性污泥反應(yīng)器( SBR2) 作為對照，結(jié)果表明: 在反應(yīng)器的啟動階段，SBR1 對COD 和TN 的平均去除率明顯好于SBR2，好氧反硝化菌能在反應(yīng)器中大量繁殖，其新陳代謝消耗大量的有機(jī)物，并高效除氮; 當(dāng)C /N 為4∶ 1 ( 質(zhì)量比，下同) 和6∶ 1 時，SBRl 對COD 和TN 的去除率明顯高于SBR2; 當(dāng)C/N為8∶1 時，SBRl 對COD 和TN 的去除效果達(dá)到最好，對兩者的平均去除率分別達(dá)到85. 31%和61. 14%; 當(dāng)C/N 為10∶1 和12∶1 時，兩反應(yīng)器對廢水COD 去除效果的差距縮小，但SBR1 對TN 的平均去除率分別為58. 98%和51. 64%，明顯高于SBR2。在整個不同C/N運行狀況下，SBRl 的出水NH+4 - N 基本在0. 5mg /L以下，去除率均接近100%。張雨山將4 株耐鹽凈污菌引入到循環(huán)式活性污泥法( CAST) 反應(yīng)器中，構(gòu)成了新型的生物強(qiáng)化CAST含鹽廢水處理系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn):CAST 系統(tǒng)中接種耐鹽凈污菌可達(dá)到在強(qiáng)化活性污泥對含鹽廢水適應(yīng)性的同時提高生物處理效果的目的。經(jīng)過耐鹽凈污菌強(qiáng)化后的CAST 系統(tǒng)對含鹽廢水的處理效果明顯優(yōu)于未經(jīng)強(qiáng)化的生物處理系統(tǒng)，其對COD 的去除率達(dá)到90%以上，提高了20%左右。生物強(qiáng)化CAST 也具有一定的脫氮除磷能力，其對氨氮的去除率為95% 左右，對總氮的去除率為65%左右，對總磷的去除率在30% ～ 75%。，在投菌前， 出水CODCr和氨氮分別高達(dá)210mg /L、48mg /L; 經(jīng)高效菌種強(qiáng)化后，CODCr先升高隨后降至162mg /L，氨氮則降至15mg /L 以http: / /hjkxdk. yies. org. cn 生物法污染治理的生物強(qiáng)化技術(shù)研究進(jìn)展姜閱下。高效菌的投加，明顯加快了生物脫氮系統(tǒng)的啟動，縮短了啟動期。某制藥廠從其廢水處理系統(tǒng)中分離篩選得到兩株具有高效COD 去除能力的菌株，命名為LX - 2 和LX - 10，以制藥生產(chǎn)廢水為培養(yǎng)基于35℃、120 r /min 培養(yǎng)，測定其COD 降解能力。結(jié)果表明菌株LX - 2 和LX - 10 具有較好的COD 去除能力，COD 去除率分別為83. 8% 和81. 2%，混合菌株對COD 的去除效果明顯優(yōu)于單株菌株，其COD 去除率達(dá)到92. 4%，投加高效混合菌的活性污泥對COD 的去除率提高了15%，強(qiáng)化系統(tǒng)顯示出了明顯的優(yōu)勢。

　　毛永楊等以生物膜填料塔為反應(yīng)器，分別考察了外加乙酸鈉、葡萄糖、酒石酸鉀鈉、甲醇等4 種低分子有機(jī)碳源對煙氣同時脫硫脫氮效率的影響。實驗研究結(jié)果表明，外加乙酸鈉的脫氮效果最佳，對NOx 的平均去除率為62. 05%; 外加葡萄糖、酒石酸鉀鈉、甲醇時的NOx 平均去除率分別為51. 03%、46. 98%、58. 71%。乙酸鈉、酒石酸鉀鈉、甲醇均能使SO2的去除率達(dá)到100%，葡萄糖顯著降低了SO2的去除率。乙酸鈉是生物膜填料塔煙氣同時脫硫脫氮技術(shù)中適宜的外加碳源。實驗是為微生物創(chuàng)造必要的生存條件，實現(xiàn)對其生物活性的增強(qiáng)，進(jìn)而達(dá)到對污染物的高效去除的目的。該法體現(xiàn)了煙氣污染的治理趨勢，是一種很有前景的生物強(qiáng)化技術(shù)。

　　4. 2 固定化生物強(qiáng)化技術(shù)

　　直接投菌法雖然簡單易行，但是所投加的高效微生物容易流失，導(dǎo)致其不能成為水體中的優(yōu)勢菌種。而采用固定化生物強(qiáng)化技術(shù)，可以增強(qiáng)菌體的競爭性及抗毒性能力，減少菌種被原生動物捕食的機(jī)率。

　　固定化生物技術(shù)是將單一或混合的優(yōu)勢菌株固定封閉在特定的載體上，使菌體脫落少、活性高，從而提高優(yōu)勢菌株的濃度，增加其在生物處理器中的存留時間的一種方法。固定化生物強(qiáng)化技術(shù)目前分為3 種: 包埋法、交聯(lián)法和吸附法。包埋法是通過凝膠作用，將微生物包埋至載體材料的內(nèi)部的一種方法。由于其操作簡單、對細(xì)胞活性影響小、固定化細(xì)胞強(qiáng)度高，是應(yīng)用最廣泛的固定化方法。交聯(lián)法是通過交聯(lián)反應(yīng)，使固定化載體與微生物細(xì)胞相互連接，形成密致的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而達(dá)到固定化的目的。吸附法是通過物理吸附或離子結(jié)合的作用，將微生物固定于有吸附特性載體的內(nèi)部和表面，隨著吸附量的不斷增加以及微生物自身的生長繁殖，吸附性材料表面逐漸形成生物膜，從而實現(xiàn)固定化生物強(qiáng)化。目前國內(nèi)外學(xué)者利用固定化技術(shù)與廢水生物處理技術(shù)相結(jié)合的方法，研發(fā)出了多種固定化生物強(qiáng)化工藝，例如固定床工藝、流化床工藝、曝氣生物濾池工藝以及SBBR 工藝等。

　　孫移鹿向SBR 強(qiáng)化系統(tǒng)中投加經(jīng)菌絲球固定化后的好氧反硝化菌T13，考察固定化生物強(qiáng)化技術(shù)對反應(yīng)器處理效能的影響。結(jié)果表明，投加固定化好氧反硝化菌T13 后的SBR 中，可以實現(xiàn)較穩(wěn)定的好氧反硝化作用，在有氧條件下，其對TN的平均去除率可達(dá)49. 81%，最佳脫除TN 條件為C /N = 7、pH = 7、DO = 2mg /L; 以O(shè)/A 方式運行SBR，經(jīng)固定化生物強(qiáng)化后，在保持較高COD 和氨氮去除率的基礎(chǔ)上，對TN 的平均去除率提高了22%，約為77%。

　　張文東等選用聚乙烯醇( PVA) 、海藻酸鈉( SA) 和河沙作為包埋固定化復(fù)合菌的載體，制備成包埋固定化復(fù)合菌小球來處理養(yǎng)豬廢水。實驗結(jié)果表明，經(jīng)包埋固定化后的高效降解復(fù)合菌小球具有保持活性高、微生物濃度高、對環(huán)境條件的適應(yīng)范圍更廣等特點，這就解決了直接投加菌體或菌液造成的微生物流失和對環(huán)境變化適應(yīng)性小的問題。

　　馮娟娟等采用SBR 反應(yīng)器，以腈綸、焦化和校園生活污水為處理對象，對比分析了富鐵多孔復(fù)合填料與有機(jī)多孔載體的生物強(qiáng)化作用效果。結(jié)果表明，在同等條件下，富鐵多孔復(fù)合填料要比有機(jī)多孔載體的生物強(qiáng)化作用顯著: 可使腈綸廢水處理后出水的COD 和氨氮降低50mg /L 左右; 對焦化廢水中COD 和氨氮的去除率分別提高6% 和13%左右; 顯著提高了對高濃度生活污水中COD和TN 的去除效果，同時對磷的去除率提高約58%。利用鐵細(xì)菌在氧化鐵離子過程中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化作用，可大大提高生化處理效果。

　　張明霞等為了研究溫度對固定化微生物系統(tǒng)中微生物特性的影響，將微生物固定化技術(shù)與SBR 工藝相結(jié)合，開發(fā)出IMO - SBR 生物強(qiáng)化工藝處理含氮廢水。通過IMO - SBR 和普通活性污泥SBR 廢水處理對比試驗，研究了溫度對固定化微生物系統(tǒng)及游離微生物系統(tǒng)中微生物活性、脫氮效果的影響。比較了2 種系統(tǒng)、3 個反應(yīng)器(1#內(nèi)裝馴化好的普通活性污泥，形成普通懸浮污泥SBR。2#裝填結(jié)合型載體及與l# 等量的活性污泥，形成載體結(jié)合法IMOSBR。3#內(nèi)裝填采用包埋法制作的含與l#、2#等量污泥的凝膠小球，形成包埋法IMOSBR。3 個裝置處理水量相同，且同步運行) 之間的差別，結(jié)果表明: 溫度對微生物脫氮效果影響較大，固定化微生物系統(tǒng)較游離微生物系統(tǒng)具有更強(qiáng)的溫度耐受性。

　　孫珮石利用以生物膜形式固定在多孔填料表面的固定化生物強(qiáng)化技術(shù)，采用液相催化- 生物法，對同時脫除煙氣中SO2和NOx 進(jìn)行了實驗研究。結(jié)果表明，采用經(jīng)專用菌種掛膜制作的生物膜填料塔能夠?qū)崿F(xiàn)對煙氣中SO2和NOx的同時去除，在循環(huán)液中添加金屬離子催化劑可以顯著地提高同時脫除煙氣中SO2、NOx 的能力。在最佳條件下操作，生物膜填料塔對煙氣中的SO2、NOx 凈化效率分別可達(dá)到96. 8%、48. 7% 。韓雅瓊等為了同時高效脫除煙氣中的NO和SO2，將硫酸鹽還原菌和厭氧反硝化細(xì)菌的混菌體系以附著的方式固定在填料表面，在生物滴濾塔中進(jìn)行同時脫硫脫氮試驗。連續(xù)試驗表明，當(dāng)進(jìn)口氣體中SO2和NO 質(zhì)量濃度分別維持在10g /m3 和2g /m3 時，SO2的脫除效率始終保持在95% 以上，而NO 脫除呈現(xiàn)出了周期性波動。隨著含硫含氮氣體對混菌體系的不斷馴化，NO 的周期性波動現(xiàn)象消失，脫氮率穩(wěn)定在92%左右。

　　并非所有固定化的微生物都優(yōu)越于游離態(tài)的微生物，有研究發(fā)現(xiàn)游離態(tài)細(xì)胞利用喹啉的速率比固定化后的速率更快。因為固定化微生物受其自身傳質(zhì)性能和傳氧性能的影響，特效微生物和目標(biāo)污染物的接觸受到阻礙，從而影響了污染物的降解效率; 而游離態(tài)的混合菌液投加到反應(yīng)器中之后，能迅速得到混合、擴(kuò)散、分布，沒有傳質(zhì)阻力。

　　4. 3 引入生物強(qiáng)化制劑的強(qiáng)化技術(shù)

　　生物強(qiáng)化制劑技術(shù)是將從自然界中篩選出來的、由特定降解功能細(xì)菌制成菌液制劑或干粉制劑的一種新技術(shù)。目前，國內(nèi)外已將治理各種類型污染物的生物強(qiáng)化制劑產(chǎn)品推向了市場，并取得了一定效果。

　　生物強(qiáng)化制劑具有很多優(yōu)點: ①它能縮短微生物培養(yǎng)馴化的時間，迅速提高生物處理系統(tǒng)中微生物的濃度，進(jìn)而提高工作效率; ②使用安全，操作簡便，可以實時地處理污染，從而節(jié)省能源。張守權(quán)等為了探討生物強(qiáng)化技術(shù)在污水廠低溫啟動中的應(yīng)用效果，在哈爾濱太平污水廠A/O 池中投入構(gòu)建的生物強(qiáng)化菌劑，對污水廠進(jìn)行低溫快速啟動。結(jié)果表明: 生物強(qiáng)化技術(shù)在寒冷地區(qū)低溫期的應(yīng)用能加快系統(tǒng)啟動，有效提高污染物凈化效能，同時系統(tǒng)穩(wěn)定性和耐負(fù)荷沖擊能力也得以加強(qiáng)。

　　張?zhí)m河為了提高污水處理的效果，分別以葡萄糖、可溶性淀粉、乙酸鈉、食用油、甘氨酸和牛血清白蛋白作為唯一碳源和能源，分離篩選優(yōu)勢功能菌，再將這些功能菌群進(jìn)行復(fù)配，構(gòu)建出了一種高效微生物菌劑，并利用SBR 工藝考察了該菌劑的生物強(qiáng)化效能。結(jié)果表明: 投加微生物菌劑的生物強(qiáng)化系統(tǒng)對城市污水中COD、TOC、NH +4 -N、TN 的去除率分別提高了31. 82%、16. 71%、56. 06%和70. 56%。投加微生物菌劑的生物強(qiáng)化技術(shù)，顯著改善了生化處理系統(tǒng)的運行效果和穩(wěn)定性，使系統(tǒng)中菌群的生物多樣性增加，抗沖擊負(fù)荷能力增強(qiáng)。

　　謝未等以紹興縣綜合性印染廢水為處理對象，采用混凝- 水解酸化- 好氧工藝，在好氧單元中投加微生物菌劑進(jìn)行了中試研究，探討該工藝對印染廢水的處理效能。結(jié)果表明，投加菌劑后，該系統(tǒng)的出水水質(zhì)大為改善。投加菌劑前，出水COD 為l91mg /L，投加菌劑后，出水COD 為111 mg /L。當(dāng)該系統(tǒng)高效菌群形成后，不投加菌劑20d 內(nèi)，該系統(tǒng)仍然可以保持出水COD l21mg /L。當(dāng)該系統(tǒng)MLSS 大量降低后，該系統(tǒng)出水仍然可達(dá)120mg /L，此現(xiàn)象說明該系統(tǒng)耐受沖擊能力強(qiáng)，且為污泥的減量化研究指明了新方向。

　　楊勇光等采用生物強(qiáng)化技術(shù)，投加微生物菌劑( 一種固體粉粒劑) 到化糞池處理糞便污泥，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。通過計算對比得出，第一年投加微生物制劑處理化糞池比專業(yè)清掏公司清掏節(jié)省50%費用。從第二年起投加微生物制劑比專業(yè)清掏公司清掏節(jié)省88%費用。在實際應(yīng)用中，一般投加微生物菌劑一個月后，化糞池臭味大大減輕，糞便量大大減少，基本無沼氣產(chǎn)生。這不僅解決了傳統(tǒng)化糞池堵塞的問題，同時也消除了化糞池沼氣中毒、爆炸等安全隱患。由此得出，投加微生物菌劑的生物強(qiáng)化技術(shù)具有明顯的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。

　　投加對環(huán)境安全的生物強(qiáng)化制劑可以有效去除目標(biāo)污染物，同時對系統(tǒng)中的其他生物沒有不良影響。因此，研發(fā)生物強(qiáng)化制劑已成為環(huán)保領(lǐng)域發(fā)展的又一熱點。

　　4. 4 生物強(qiáng)化工藝技術(shù)

　　陳桂娥等在研究生物強(qiáng)化技術(shù)組合工藝時，先采用傳統(tǒng)的UV 氧化法對模擬印染廢水進(jìn)行處理，以降低廢水的毒性，隨后采用膜生物反應(yīng)器( MBR) 進(jìn)行深度處理，并向MBR 系統(tǒng)中投加EM 菌群( 即有效微生物菌群) 進(jìn)行生物強(qiáng)化。他們在結(jié)論中提出: 組合工藝對總有機(jī)碳( TOC) 去除率接近90%，處理效果明顯，生物強(qiáng)化技術(shù)可以有效地提高工藝體系的抗沖擊負(fù)荷，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　岳少鳴等為了克服氨氮和有機(jī)物對飲用水源的微污染，開發(fā)出了高速給水曝氣生物濾池( HUBAF生物預(yù)處理新工藝) ，并將其應(yīng)用于大型自來水廠的預(yù)處理工程中。結(jié)果表明，與彈性填料接觸氧化池和懸浮球流化池等已投入應(yīng)用的生物預(yù)處理技術(shù)相比，HUBAF 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、氨氮硝化率高、除鐵除錳能力強(qiáng)，且HUBAF 技術(shù)的工程投資成本、占地面積均低于其他給水生物處理工藝。

　　楊殿海等以處理城市污水的中試規(guī)模A2 /O工藝為研究對象，通過改變進(jìn)水流量以及混合液回流比來調(diào)節(jié)缺氧區(qū)硝酸鹽濃度，研究了低溫( ( 12 4) ℃) 條件下生物強(qiáng)化除磷( EBPR)系統(tǒng)的反硝化除磷特性。對試驗數(shù)據(jù)運用方差分析法( ANOVA) 處理表明，生物除磷與脫氮過程之間存在緊密相關(guān)性( p 0. 05) ，并觀測到反硝化除磷現(xiàn)象; 當(dāng)進(jìn)水流量為2. 5m3 /h、混合液回流比為150%時，中試裝置的除磷脫氮能力較好，出水COD、TN、TP 質(zhì)量濃度分別為30 10、5. 6 2. 9、( 0. 4 0. 2) mg /L，達(dá)到國家綜合排放標(biāo)準(zhǔn)( GB18918 - 2002) 一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)。而國外在城鎮(zhèn)污水的生物強(qiáng)化處理方面常采用BABE 技術(shù)。該技術(shù)原理是利用污泥處理環(huán)節(jié)產(chǎn)生的高濃度氨氮刺激側(cè)流反應(yīng)器中硝化菌的生長，并引入部分二沉池回流污泥使硝化菌處于懸浮生長狀態(tài)，然后回流至主體工藝以強(qiáng)化硝化。捷克、荷蘭、加拿大等的許多污水處理廠采用BABE 技術(shù)，在氨氮去除方面均取得了不錯的效果。與傳統(tǒng)生物處理工藝相比，生物強(qiáng)化工藝具有諸多優(yōu)勢，因而成為了污染治理領(lǐng)域的研究焦點，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在: ①提高目標(biāo)污染物的去除效果，如張建昆等的實驗結(jié)果; ②改善污泥性能，減少污泥產(chǎn)量，如姚桂瑩等的實驗結(jié)果; ③縮短系統(tǒng)的啟動時間，增強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷的能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如莊建全的實驗結(jié)果; ④在系統(tǒng)運行狀況不佳時，加速反應(yīng)系統(tǒng)的恢復(fù)，無二次污染，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本等。國內(nèi)外學(xué)者還將生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水、啤酒廢水、淀粉廢水、稠油污水、村鎮(zhèn)污水、低溫富氮磷水體、染料廢水、高鹽廢水、受污染飲用水源水、環(huán)氧樹脂廢水、化工類氨氮廢水、天然橡膠廢水等的處理方面，均取得了一定成效。

　　5 結(jié)束語

　　目前在國內(nèi)外，生物強(qiáng)化技術(shù)的研究已經(jīng)漸趨成熟，只是國內(nèi)在這方面研究與國外還有很大差距。生物強(qiáng)化技術(shù)在廢水的治理中得到了廣泛的嘗試與應(yīng)用，部分研究成果已成功應(yīng)用于工業(yè)實踐，但還存在許多問題需進(jìn)一步探討和研究。要想使生物強(qiáng)化技術(shù)取得更好的處理效果，還需要做好以下幾方面的工作: ①改進(jìn)投加微生物的方法，使之在水體中分布均勻，提高水體中的溶解氧含量將會有助于取得更好的生物強(qiáng)化效果; ②設(shè)計并應(yīng)用強(qiáng)度高、壽命長、費用低、傳質(zhì)阻力小的新型、性能優(yōu)良的固定化填料載體是研究焦點; ③科研工作者還需從污染物降解微生物代謝作用機(jī)理與降解機(jī)制、如何跟蹤監(jiān)測所投加菌劑并分析其功能表達(dá)等方面進(jìn)行更為深入的研究，同時對作用菌的生理特性及影響它們的環(huán)境因素等方面還需深入探討; ④構(gòu)建并運用組合工藝，開發(fā)高度集成、經(jīng)濟(jì)可行、運行可靠的一體化新工藝。當(dāng)然，如果在工業(yè)生產(chǎn)過程中能夠采用先進(jìn)的清潔生產(chǎn)工藝代替末端治理，則可使得廢水、廢氣的排放從根本上得到控制。此外，還需加強(qiáng)生物強(qiáng)化反應(yīng)動力學(xué)的探討，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，以便更好地指導(dǎo)實際系統(tǒng)的設(shè)計與運作。

　　隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，諸多生產(chǎn)領(lǐng)域會產(chǎn)生大量廢水、廢氣，這些污染物如果直接排放會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染及破壞。生物強(qiáng)化技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢，對于節(jié)約生產(chǎn)成本、提高治污效果、建立環(huán)保節(jié)約型社會等方面均具有重要意義，必將具有更廣闊的應(yīng)用前景。