微生物处理污水的原理范例(3篇)
微生物处理污水的原理范文篇1
关键词：卫津河生态治理底泥控制生态修复技术
中图分类号：X522文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0128-02
卫津河是天津市的一条主要的二级景观河道。卫津河北起天津市海光寺泵站，向南流经和平区、南开区，后转向东南方流经河西区、西青区，至津南区南洋乡赵北庄注入海河，全长22.6km。随着社会的快速发展，大量的企业废水、城市生活污水不断排入河中，造成水体污染严重。其中卫津河在师北里小区至八里台立交桥段约2km的河道污染最为严重。该河段位于南开区卫津路旁，毗邻著名学府南开大学与天津大学，处于经济发达、人口稠密地带。该河段每年夏季气温升高时有浓烈的恶臭味，水深偏黑，环境恶劣，亟待整治。
1卫津河（师北里小区至八里台立交桥）段现状
卫津河污染严重河段长1.8km，该河段宽度为15～20m，水深1～2m，河水基本处于静止状态。污染严重河段的黑臭现象是由于河水是非循环流动的水，属于河水的盲肠段，加之河底淤泥的影响，水体很容易发臭。卫津河从八里台流到海光寺附近没有出口，导致换水不久又发臭。
2污染原因
2.1河道水体缺乏循环条件，雨水补给不足
卫津河为天津市内二级景观河道，日常河道水体流动性小，除雨天排沥，基本都是处于静止状态，属于封闭水体，水体极易形成缺氧或厌氧环境，导致河道水质恶化，自净能力下降，正常的水生态系统遭到严重破坏。另外，天津位于中纬度欧亚大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属于大陆性气候。年平均降水量为520～660mm，河流很少补给雨水，使水体污染物得以浓缩，加重污染。
2.2河道生态组成失衡，无法构建健康水生态
卫津河出于护堤、景观等的需要，两岸均采用水泥护岸，破坏了河岸生物与水生生物的生活环境，固化的水泥护堤隔断了河道与河畔的水气交换和循环，切断了水生态系统与土地处理系统和生物处理系统的联系，不仅使很多水生植物丧失了生存空间，也使许多微生物和水生动物失去了栖息地，水体自净能力几乎丧失。
2.3河道底泥对水体污染严重
底泥是水体的一个重要污染源，其中沉积着大量氮、磷营养盐以及一些有毒有害物质的污染物。在水体呈弱碱性或碱性、水体底部处于缺氧或厌氧状态的情况下，这些沉积在底泥中的污染物会从中释放出来，重新进入水体造成二次污染。
2.4汛期污水入河，导致河道水体污染
目前市区排水系统存在雨污串接、雨污混接现象，每逢降雨雨污水同时排入河道，造成河水污染。
3治理措施分析
3.1人工增氧技术
人工增氧技术是在促进水体流动的同时，增加水体中的溶解氧，为微生物活动提供充足氧源，强化微生物对水体的净化效果。
3.1.1河道曝气技术
该技术是针对河道形成的缺氧环境，采用人工向水体中充入空气（或氧气），强化水体复氧，以提高水体的溶解氧含量，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物得以降解，从而改善河道水质。主要方式有自然跌水曝气和人工机械曝气。
3.1.2提水曝气技术
该技术是通过提水装置将水体抛向空中，使水体与空气直接接触，快速复氧。同时，落水对水面的冲击的造浪作用也可以增加复氧的速度，并具有很好的景观效果。
3.2水体原位生态修复技术
此技术是采用人工措施利用植物、微生物的生命活动，对水中污染物进行降解或转化成无害物质的水体净化技术。
3.2.1生物浮床技术
该技术是通过植物根系的吸附和吸收作用，富集水中的氮、磷等元素，降解、富集其他有害无毒污染物，并以收获植物体的形式将其转移出水体，从而达到治理水体的目的。
3.2.2人工沉床技术
该技术是利用人工的模块化沉水载体和基质栽植大型水生植物，对污染水体和破损生态进行原位修复的一种生物-生态水体修复技术。
3.2.3湿地生态工程或人工湿地
该技术是一种浮水、沉水、挺水植物的不同种类的结合，用人工建造、控制模拟自然湿地的人工生态系统。他利用生态系统中物理、化学和生物的协同作用来实现对污水的净化，具有净化效果好、可持续性强、氮磷去除率高、运营成本低、生物安全性和生态环境效益显著等特点。
3.2.4人工水草治理技术
该技术是用具有耐污、耐腐蚀、弹性、韧性和柔性很强的材料仿照河流生态系统中的水草设计而成的仿生水草填料，以河道中原有的天然生物菌群作为种源，在其表面经过生物的自然富集形成生物膜，通过微生物的生命活动从而降解水中有机污染物和去除氮磷等营养物质，对水中悬浮物也有很好的去除效果。
3.3底泥污染控制技术
湖泊底泥污染底泥控制技术主要有原位处理技术和异地处理技术两类。原位处理技术是将污染底泥留在原处，采取措施阻止底泥污染物进入水体，即切断内污染源的污染途径；异位处理技术是将污染底泥挖掘出来运输到其他地方后再进行处理，即将水体的内污染源转移走，以防止污染水体。其中，原位处理技术主要包括物理、化学以及生物等处理方法。异地处理技术主要是污染底泥疏浚技术。
3.3.1底泥易位处理方法
底泥易位处理法即环保疏浚的方法，该方法是目前底泥处理的最主要方法，该技术的核心内容是利用专用疏挖设备有效清除湖泊水库的污染底泥，并通过管道将污染底泥输送至堆场进行安全处置。目前随着国内城市的快速发展，城市河道的清淤治理工作普遍展开。如天津的大沽排污河、北塘排污河均采用了大规模疏浚的方式处理底泥。
底泥易位处理方法能够比较彻底的清除底泥，并且增加库容，彻底清除内源污染并进行异地处置，效果好，技术较为成熟。但是在进行异地处理底泥的过程中，容易出现环境污染问题，主要表现在底泥异地堆放与处置，需长期监测；较难清除细颗粒带来的二次污染；随污染底泥带走底栖生物；疏浚过程中排放臭气，对周围环境有不利影响。因此，在河湖治理过程中，是否需要对底泥进行疏浚，如何疏浚，以及大量重污染的疏浚底泥如何处理处置等都是河湖治理的重要问题。为了避免易位处理方法带来的弊端，可以采用底泥原位处理方法。
3.3.2底泥原位物理处理方法
底泥原位物理处理方法主要是底泥遮蔽技术，是在污染的底泥上放置一层或多层覆盖物，使污染底泥与水体隔离，防止底泥污染物向水体迁移。采用的覆盖物主要有未污染的底泥、沙、砾石或一些复杂的人造地基材料等。实践证明，底泥遮蔽技术能够有效地阻止底泥中的有害物质进入水体二次污染，对水体有明显的改善作用。但是底泥遮蔽技术存在工程量大，适用性差，施工技术难度高，施工不当容易造成水质污染。另外，采用这种技术处理底泥，底泥并没有离开河道或进行化学变化，采取遮蔽后，库容不但不能增大，反而会造成库容的减小，且隔离效果的持久性与遮蔽物的持久性密切相关。该技术在浅水水体尤其是浅水湖泊中不太适宜使用。
3.3.3底泥原位化学处理方法
原位化学处理通常是向受污染沉积物中投加媒制剂或化学药剂等，以启动或强化微生物对污染物的生物降解作用。在该过程中，微生物作用和化学作用对污染物的去除过程很难区分开来，两者往往同时发生。一般情况下，投加的化学药剂会与污染物发生化学反应，改变原有污染物的性状，为后续的微生物降解作用提供有利条件。根据投加药剂作用的不同，可将原位处理技术分为原位氧化处理技术和原位还原处理技术。
3.3.4底泥原位生物处理方法
生物修复技术即利用生物（植物、微生物或原生动物）的生命代谢活动减少存在于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使被污染的环境能够部分或者完全恢复到原始状态的过程。主要有植物修复技术和微生物修复技术两种方法植物修复技术是一种广泛应用于环境污染领域的治理方法，主要利用植物或植物根系区微生物的吸收、代谢以降低或消除污染物毒性。植物主要通过三种机理去除环境中的有机污染物：植物直接吸收有机污染物；植物根系释放分泌物和酶；植物和根系区微生物的联合作用。
微生物修复技术是利用天然的或经驯化的微生物通过氧化、还原、水解作用等将有机污染物降解成CO2和H2，或转化成其他无害物质。采用人工驯化、固定化微生物和转基因工程菌能够成功降解底泥中的有机污染物。
4结语
城市景观河道污染问题是影响城市环境、居民生活质量的大问题，因此必须予以高度重视。本文以卫津河污染河道生态治理工作为背景，详细描述了河道污染的主要原因，本根据这些原因，有针对性的介绍了人工增氧技术、水体原位生态修复技术以及底泥污染控制技术等多项措施，能对不同情况下的污染物质起到针对性较强的治理作用，同时也为其他城市污染河道治理工作提供了可行方案，具有一定的推广作用。
参考文献
[1]胡小贞，金相灿，卢少勇，等.湖泊底泥污染控制技术及其适用性探讨[J].中国工程科学，2009，11（9）：28-33.
[2]毕磊，邱凌峰.污染底泥修复治理技术[J].中国环保产业，2010（11）：32-35.
微生物处理污水的原理范文
【关键词】石油；污染；微生物修复；土壤
石油是由上千种化学性质不同的物质组成的复杂混合物，主要包括饱和烃、芳香烃类化合物、沥青质、树脂类等。在油田生产中，由于井下作业、油水井检修及油水管道腐蚀穿孔等原因造成的油水泄漏经常会对周围土壤和生态环境造成污染。
经实践证明，原油和含油污水的事故性泄漏对土壤环境污染显著。原油使生长于地表面的植物受到破坏和死亡，导致土壤抗蚀能力下降，土地风沙化严重。事故性原油的大规模泄漏还可影响生态环境，减少农作物产量或降低草原有机物的生物量，影响草原、荒地中动物的生长、发育、繁殖。可见，落地油对土壤及生态环境的影响是十分显著的，因此，选择利用技术手段消除其对土壤和生态环境的污染，恢复其使用功能，具有十分重要的意义。
一、落地油污染土壤的处理方法
对于受石油污染的土壤生态环境，目前采取的技术途径主要有两种，即采用物化处理法和生物处理法。物化法对于处理含油量高的含油污泥，可取得一定的经济效益和环境效益，但是，经该处理方法处理后的受污染土壤，含油量仍然达不到农作物生长条件，仍需要对其进行后续处理。
生物修复技术是在生物降解的基础上发展起来的一种新兴的清洁技术。目前，治理石油烃类污染土壤的生物修复技术主要有两类：一类是微生物修复技术，另一类是植物修复法。微生物修复技术具有成本低，污染物氧化安全，无二次污染，处理效果好，操作简单等特点，因此具有很高的实用性。
二、受污染土壤生态环境的净化及修复技术可行性研究
1、微生物在油污染土壤中的作用机理
含油污泥或受原油污染土壤的生物修复处理，是借助于一定的环境条件，利用一类对油类具有降解能力的微生物，将作为污染物的油分解气化的一个过程。在这一过程中，微生物将油类作为电子供体，在满足一定的营养条件、水气含量、电子受体（比如氧气等）、pH以及温度等条件下，进行生长增殖，并使土壤中的油类得到有效的降解。
2、影响微生物降解的因素及控制方法研究
微生物在降解原油污染土壤的过程中受到包括土壤温度、pH值、供氧、湿度、营氧以及油污染强度、表面活性剂等诸多条件的影响。
①温度。温度会影响微生物的代谢速度，影响污染物的酶活性以及微生物的种群组成。高温时，微生物的代谢速度快，其降解烃类物质的速度也相应加快，一般在30~40℃时达到最大。但温度过高，烃的膜毒性增大，会抑制微生物对烃类的降解能力。反之，温度低时，油粘度增加，有毒的短链烷烃挥发性下降，生物降解滞后。因此对微生物降解的土壤环境，进行温度控制是十分必要的。
②pH值。土壤的pH值为7.0～7.8时烃类的生物降解速度最快，且大多异养菌和真菌适宜于中性环境。在石油烃类生物降解过程中会产生一些酸性代谢产物而使得土壤的pH值下降。因此应对土壤的pH值定期测定，若土壤的pH值低于微生物的最佳适应范围，就应该及时添加石灰等物质进行调整。
③湿度。微生物在水环境中的活性最大。国外有人报道，在土壤含水量为其饱和含水量的30～90%时，油的生物降解率较大。对于干旱地区的油污土壤的治理，可采取间断性的喷淋等手段以增强土壤的湿度，提高微生物降解效率。
④营氧。在受石油污染的土壤中，通常有机碳含量高，而N、P相对缺乏，如C:N:P的比率为100:10～30:1，而C污染物的比率大，那么认为营氧物质比例是平衡的，不需要添加营氧物质。否则应向土壤中加入适宜微生物生长的营氧物质。试验结果表明，加入生物处理剂（降解菌）后，再添加氮、磷营氧的受原油污染土壤，污油的去除率达98.8%，其中烃降解菌和氮、磷营氧补充对烃降解的贡献率分别为38%和14%，它们明显强化了土壤的自净作用。
⑤土壤中可降解石油类物质的微生物基本是好氧细菌，土壤中含氧量是否充足对降解效率有重大的影响。一般来说，需要对土壤进行曝气，使土壤中氧的浓度增加，可通过如下方法：一是土壤气相抽提及其衍生技术，即生物通风技术；二是以H2O2作为氧源，H2O2可提供47.1%的氧，可满足污染环境中的降解菌的一定需要。
⑥油污染强度。油污染强度为降解的首要限制性因子，且污染强度越大，降解率越高，这是因为在含大量油污染的土壤中，降解初期会淘汰一部分适于降解低浓度石油烃的微生物，从而参加降解的微生物总数减少，造成降解率偏低的现象，但在中期，适于降解高浓度石油烃类的微生物得到大量繁殖，降解速度则大幅度增加。但是如果烃浓度过高也会抑制微生物的生长。
⑦加入表面活性剂。根据研究，在微生物降解的初期（0～5天），表面活性剂是烃类降解的主要影响因素。很多石油烃类污染物可强烈地吸附于土壤上，不易降解。表面活性剂能促进解吸和溶解，因此被用于去除土壤中石油的污染。
3、微生物法处理受原油污染土壤试验研究
①实验步骤。该技术对污染土壤的处理效果除受土壤中含油量高低影响外，还受当地气温等环境因素的影响。针对油田地区的气温等环境因素及原油物性，我们开展了生物处理原油污染土壤的实验室室内试验。本研究中采用的生物法修复技术，属于生物添加技术、生物激发技术、土壤耕作技术的一种整合技术。其过程大致为：
a对土著细菌进行驯化培养；b将培养的混合菌株施入土壤中，并在土壤中喷施一定的营养物质，促进对油类具有降解作用的土著微生物的增殖；c对处理前后的土壤取样化验。
②实验结果实验室内的处理结果如下：实验温度：1-40℃；实验周期：120天；实验处理前土壤中含油：1.7g/kg；处理1个月后含油:0.7g/kg，处理2个月后含油0.5g/kg，处理3个月后含油0.3g/kg，处理4个月后含油0.05g/kg。
经微生物处理后，受污染的土壤得到了比较彻底的净化，达到了生物的生长条件。
③实验结论及分析通过对原油对土壤及生态环境的影响原因及后果分析，我们认为，在油田地区开展微生物治理受污染土壤在技术上是可行的。但在具体应用该技术时，首先要进行菌种的驯化和优选，以确保取得理想的处理效果。生物修复技术虽然已经取得一定进展，但由于受生物特性的限制，还存在着许多问题。以下几个方面还需进行深入研究：
a共存物质对微生物修复的抑制效应及外源物质对微生物修复的促进效应；b生物修复机理及影响因素；c通过基因工程的手段培育高效降解菌属，以加速污染物的转化；d微生物修复过程中的基因调控机制。
参考文献
[1]姜昌亮,孙铁衍,李培军等.石油污染土壤长料堆式异位生物修复技术研究.应用生态学报,2001,(12).
微生物处理污水的原理范文
【关键词】反渗透膜；微生物污染；防治措施
反渗透（RO）装置可以去除水中的无机盐、有机物、胶体、微生物等各种杂质，而且具有节能、易于自动控制等优点，用途十分广泛，在发电厂锅炉补给水，钢铁厂汽包用水，电子工业超纯水，制药工业、化妆品工业用纯水，以及饮用纯净水等行业得到广泛应用。在反渗透系统运行过程中，若系统设计不合理或运行控制不当，必然会出现膜污染的情况。在膜污染的几种类型中（沉淀污染、微生物污染、胶体污染等），微生物污染具有其特殊性，它在反渗透水处理中所造成的运行困难是最严重的一种，是困拢其使用的主要问题之一。
我们在某钢铁企业除盐水站的RO出口水检测到大量的细菌，该除盐水站的RO膜使用的是聚酰胺复合膜（TFC膜），而且在其后的管道、设备、水箱等内壁处包括RO容器及元件内层均发现大量菌膜粘液，经分析测试，污堵物中有细菌、真菌、霉菌、藻类等微生物。
1微生物污染的原因
微生物污染的主要来源是反渗透（RO）进水。由于地表水和浅层地下水中都存在着微生物，预处理系统对细菌的去除效果较差，不能确保反渗透（RO）进水无菌，微生物进入RO组件，而RO组件内部潮湿阴暗可为微生物生长提供理想环境，若在进人反渗透系统前不加以杀灭，这些微生物将以反渗透膜为载体借助反渗透浓水段的营养盐而繁殖生长，在温热的条件下，微生物的生长更是迅速，几天之内便可在反渗透膜表面形成生物膜层，导致反渗透系统进出水间压差迅速增大，产水量与脱盐率快速下降，同时污染产品水[1]。另一方面预处理也可能是微生物污染源，如辅助除去悬浮物体的絮凝剂过量，给微生物提供了适宜的生长环境。还有活性炭过滤器出水有时会有大量微生物，因为被活性炭吸附的有机物会成为微生物繁殖的温床。
该除盐水站使用的RO膜元件是聚酰胺复合膜（TFC膜），这种膜具有产水通量大，脱盐率高等优点，但是由于TFC膜耐氧化性差，对进水中含氯量有严格的要求（Cl2
2防止微生物污染的措施
该系统在系统水进入反渗透之前加入了阻垢剂，阻垢剂采用的是六偏磷酸钠，该药剂易水解为正磷酸盐，而磷酸根又是细菌极好的营养源，会使水富营养化而导致细菌和藻类繁殖，并造成RO系统的微生物污染，所以我们用有机磷酸来替代六偏磷酸钠，阻垢效果好了很多，而且也不会使水富营养化，对抑制细菌在RO系统的繁殖有一定的效果。
在生产过程中原水在进入预处理系统前要投加氧化性杀菌剂，进入反渗透装置前要投加还原剂（亚硫酸氢钠）防止膜元件氧化。通常情况下还原剂会投加过量，造成一个厌氧环境，使膜表面细菌大量繁殖，造成微生物污染。针对现场的情况，首要是切断细菌的营养来源，抑制其生长。我们采用的方法是检测进水的余氯值，调整还原剂（亚硫酸氢钠）的投加量，使反渗透进水的余氯互之平衡。
经过以上处理之后，我们再从产水口取样化验，细菌量少了很多，但仍有一部分细菌没有去除，考虑到可能是RO进水的微生物较多，同时RO系统已经遭受微生物的污染，我们在RO进口水中又添加了抑菌剂（异噻唑啉酮），异噻唑啉酮属非氧化杀菌剂，它具有广谱（能杀死水中的细菌、真菌、藻类，包括粘液膜下的微生物）、高效（加药浓度为0.5mg/L就能很好地抑制细菌的生长）、低毒（对昆明种小鼠的LD50为2.723g/kg），对环境安全等优点，是较为理想的抑菌剂，它分子中含有氮―硫键，通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起杀菌作用，与微生物接触后，就能迅速地抑制其生长，这种抑制过程是不可逆的，从而导致微生物细胞的死亡，在细胞死亡前，用异噻唑酮处理过的微生物不能再合成酶和分泌有粘附性的生物膜的物质。[3]异噻唑酮还能穿透粘附在设备、管道、水箱表面的生物粘液膜，抑制和杀灭粘膜下的微生物。
经过以上一系列的防治措施之后，再次从RO产水口取样化验，大部分细菌、微生物都已经被去除，产水的细菌含量已经达到标准要求。
3RO系统停用时的控制
当RO系统停止使用超过48小时，既不能使RO膜风干（会使RO的水通量变小且不可逆），又要防止微生物的繁殖增生。
短期（一周内）停用，可每24小时常规冲洗一次。或者用1%～3%的甲醛溶液每2天冲洗一次，每次冲洗15min。
停用超过一周，应依次用RO出口水；碱清洗剂（0.1%NaOH+0.2%EDTA-Na2，pH=12），1%甲醛清洗液，酸清洗剂（0.1%HCl）依次清洗RO系统各30min，排去清洗液后用1-1.5%的连二亚硫酸钠（SMBS）溶液充满RO系统并密闭封存，该保存液每月更换一次。
4结语
（1）在反渗透水处理系统中反渗透膜的微生物污染在各种膜污染中是最严重的。它具有发展迅速，形成的生物膜难于彻底清除等特点，易堵塞膜，导致反渗透系统进出水间压差迅速增大，产水量与脱盐率快速下降，可能污染产品水，甚至损坏膜。
（2）可以通过监测给水、产水和浓水中的细菌总数值的变化来简易判断是否是微生物污染。
（3）要加强对地下水作为原水时预处理消毒杀菌的重视，防止在RO装置中出现微生物污染。
（4）对微生物污染的防治除常规方法外，还可以采用氧化性和非氧化性杀菌剂定期、交替冲击性、大剂量杀菌。严格控制给水中的有机物含量，抑制细菌的生长繁殖。对于活性炭处理工艺，只要调整好反洗频率及更换频次，也可以防止微生物污染。
【参考文献】
[1]张建国，罗凯.反渗透应用与研究现状[J].中国资源综合利用，2004（12）：6.