季江云

碧水保衛(wèi)戰(zhàn)作為當(dāng)前污染防治領(lǐng)域中的三大保衛(wèi)戰(zhàn)之一，日益受到各界重視。那么，目前有哪些成熟的污水處理技術(shù)？《環(huán)境與生活》雜志記者日前在上海召開的中國環(huán)博會(huì)上見識(shí)了一種SSMBBR技術(shù)，就是向污水中添加獨(dú)特設(shè)計(jì)的生物懸浮填料，再結(jié)合相關(guān)配套系統(tǒng)，來處理工業(yè)廢水、市政污水以及養(yǎng)殖廢水。據(jù)廠家介紹，該技術(shù)已在全國20多個(gè)省市區(qū)的300多個(gè)污水處理項(xiàng)目中應(yīng)用，每天累計(jì)處理污水超過500萬噸。

4月15日至17日，第二十屆中國環(huán)博會(huì)在上海召開。在本屆博覽會(huì)的一個(gè)展位上，記者看到展板上的宣傳語寫著“宇都環(huán)境，國內(nèi)第一個(gè)將懸浮填料應(yīng)用于污水處理廠提標(biāo)改造的企業(yè)”。參展商大連宇都環(huán)境技術(shù)材料有限公司大區(qū)經(jīng)理隋云煥向《環(huán)境與生活》介紹，“我們宇都環(huán)境公司是國內(nèi)第一個(gè)將MBBR工藝成功應(yīng)用于市政污水處理廠提標(biāo)改造的企業(yè)，十多年專注于污水處理工藝及生物懸浮填料的研發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)在由MBBR技術(shù)升級(jí)而來的SSMBBR工藝應(yīng)用于國內(nèi)20多個(gè)省區(qū)，使用我們工藝的污水處理廠每天的污水處理總量超過500萬噸?！?/p>

微生物是污水處理中的“主力軍”

據(jù)媒體報(bào)道，我國目前每年所產(chǎn)生的廢水已連續(xù)多年超過700億噸，主要來源有工業(yè)廢水和市政污水，這還不包括廣大農(nóng)村的生活污水和畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖所排放的污水。龐大的污水處理量是“碧水保衛(wèi)戰(zhàn)”的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

簡單講，污水處理就是通過物理、化學(xué)、生物的手段，去除水中一些對(duì)生產(chǎn)、生活有害物質(zhì)的過程。廢水中的污染物多種多樣，不可能用一個(gè)單元或一種方法就把所有污染物除盡。污水處理一般可分為三級(jí)：一級(jí)處理是從廢水中去除呈懸浮狀態(tài)的固體污染物，多采用物理處理法，如沉淀和格柵過濾等;二級(jí)處理是大幅去除水中有機(jī)污染物，多采用需氧生物處理法;三級(jí)處理的任務(wù)是進(jìn)一步去除二級(jí)處理未能去除的污染物，如磷、氮和可溶性無機(jī)物等。在二級(jí)和三級(jí)處理單元中，“主力軍”就是各種微生物。

100多年來，微生物處理污水技術(shù)一直分成活性污泥法和生物膜處理法，目前二者正在逐步融合。

“偷懶”得來的污水處理法

19世紀(jì)末，英國的工業(yè)革命率先完成，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)迅速發(fā)展，但也成為水污染最嚴(yán)重的國家，城市規(guī)模擴(kuò)大帶來污水問題以及工業(yè)生產(chǎn)對(duì)清潔用水的需求，迫使英國從政策和技術(shù)兩方面來尋求解決方案。1898年成立的污水處理皇家委員會(huì)被視為世界污水處理的里程碑，但在技術(shù)上，科學(xué)家們還在尋求突破。當(dāng)時(shí)研究者的直覺是，在氧氣充足的情況下能緩解污水散發(fā)的惡臭，許多科學(xué)家探索向污水中注入空氣，這就是目前廣為采用的“曝氣”技術(shù)的由來。

直到1912年，英國科學(xué)家克拉克和蓋奇發(fā)現(xiàn)：他們?cè)趯?duì)污水進(jìn)行長時(shí)間曝氣后產(chǎn)生了污泥，可水質(zhì)卻得到明顯改善。當(dāng)時(shí)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里用瓶子進(jìn)行曝氣實(shí)驗(yàn)，每天下班后總要把瓶子倒空，實(shí)驗(yàn)器材全部清洗，第二天重新開始。他們偶然發(fā)現(xiàn)，由于前一天瓶子沒洗干凈，瓶壁和瓶底有少量污泥，第二天做實(shí)驗(yàn)時(shí)污水變清了，臭味也小了。隨后他們?cè)诿刻旖Y(jié)束實(shí)驗(yàn)前，把曝氣后的污水靜止沉淀，只倒掉上層清水，留下瓶中污泥供第二天使用。他們?cè)陲@微鏡下觀察瓶底的污泥，發(fā)現(xiàn)居然是活的！這些污泥是一大堆細(xì)菌、真菌等微生物的集合體，污水中的污染物就是被它們“吃”掉的?？死说热税堰@稱為“活性污泥”。應(yīng)用這個(gè)原理，英國人在1916年建成了世界第一個(gè)應(yīng)用活性污泥法的污水處理廠。有時(shí)“偷懶”也是好事，如果克拉克和他的助手們每天把實(shí)驗(yàn)用的瓶子擦洗得干干凈凈，活性污泥處理污水的方法也許就難以發(fā)現(xiàn)了。

活性污泥與生物膜技術(shù)逐漸融合

活性污泥法處理污水的基本原理如下：向污水中不斷注入空氣，維持水中足夠的溶解氧，一段時(shí)間后污水中形成一種絮凝體，這就是由大量微生物構(gòu)成的活性污泥。它們?cè)谟欣h(huán)境條件下和污水充分接觸，“吃”掉其中的污染物。使用活性污泥法的污水處理廠的主要設(shè)施是曝氣池和二次沉淀池，凈化過程包括：①吸附階段，由于絮狀的活性污泥表面積很大，表面具有多糖類粘液層，利于污染物吸附;②氧化階段，有氧條件下，微生物把吸附的有機(jī)污染物一部分氧化分解獲得能量，一部分合成新細(xì)胞;③絮凝體形成與凝聚沉淀階段，氧化階段合成的菌體集聚形成新的絮凝體，通過重力作用沉淀出來，讓污水得以凈化。

污水處理中的生物手段除了活性污泥法外，還有一種生物膜法。其原理是借助自然界中土壤對(duì)污水的凈化作用。該技術(shù)也是發(fā)端于20世紀(jì)初的英國，具體操作是向污水投放天然材料（如卵石）或合成材料（如纖維）作為載體吸附微生物繁衍并形成生物膜。污水與生物膜充分接觸，污水中的有機(jī)污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，被附著在生物膜上的微生物攝取，污水得到凈化，微生物自身也能繁殖增殖。

后來，活性污泥法和生物膜法在污水處理中逐漸融合，MBBR技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。MBBR（移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器）的原理是通過向反應(yīng)池中投加一定數(shù)量的懸浮載體（行業(yè)術(shù)語為“填料”），增加微生物群體數(shù)量及種類，從而提高污水處理效率。填料密度接近于水，在曝氣時(shí)能與水充分混合，另外，每個(gè)填料內(nèi)外有不同的微生物，內(nèi)部是一些厭氧菌或兼氧菌，外部則為好氧菌，這樣每個(gè)填料都成為一個(gè)微型反應(yīng)器。反應(yīng)器里面就是不同菌群組成的活性污泥，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)存在，來“吞吃”污水中容易發(fā)臭的氨和氮。MBBR的核心就是讓特制填料通過鼓風(fēng)曝氣在反應(yīng)池中隨水流浮動(dòng)，帶動(dòng)附著生長的生物菌群與水中污染物和氧氣充分接觸，污染物通過吸附和擴(kuò)散作用進(jìn)入生物膜內(nèi)，被微生物降解。

大連宇都公司推出“改性懸浮填料”

隋云煥經(jīng)理向《環(huán)境與生活》介紹，大連宇都環(huán)境公司研發(fā)的SSMBBR技術(shù)是全系統(tǒng)的活性污泥與MBBR工藝的“聯(lián)合體”（第一個(gè)S，為system——系統(tǒng)，第二個(gè)S，為sludge——活性污泥），也是“生物膜與活性污泥處理技術(shù)”（IFAS）的一種。SSMBBR包括獨(dú)特設(shè)計(jì)的懸浮填料、攔截網(wǎng)、疏導(dǎo)系統(tǒng)和檢修系統(tǒng)等，用該技術(shù)來對(duì)傳統(tǒng)的污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造“可達(dá)到事半功倍的效果”。

懸浮填料是SSMBBR工藝的核心，也是提高污水處理系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。

據(jù)介紹，大連宇都環(huán)境公司推出的“改性懸浮填料”，是生物技術(shù)和新材料技術(shù)相交叉的高新技術(shù)，使用酶促進(jìn)配方等工藝對(duì)填料進(jìn)行“改性”，其主要優(yōu)點(diǎn)有：①親水性好，表面粗糙，微生物容易掛膜，生物量多，改性填料比重在0.96-0.98，微生物掛膜后在1左右，少量曝氣就能流化，無需額外曝氣推動(dòng)流化，大幅降低能耗;②親電性好，這是“改性”的關(guān)鍵，“改性”后的填料表面帶正電荷，傳統(tǒng)的填料用聚乙烯制成，帶負(fù)電荷，而活性污泥中大多數(shù)微生物也是帶負(fù)電荷的，“負(fù)負(fù)相斥”，而經(jīng)過“改性”后，帶正電荷的填料上容易附著帶負(fù)電荷的微生物;③加入炭黑的填料抗紫外線、抗老化、抗摩擦、機(jī)械強(qiáng)度高。

隋云煥介紹，“處理生活污水和不同種類的工業(yè)廢水，起作用的微生物菌群是不同的，因此，我們制備出能親和附著這些專項(xiàng)菌群的特定功能填料?！彼f，傳統(tǒng)的填料一般為高密度聚乙烯制成，為白色粉末或顆粒狀產(chǎn)品，無毒、無味，硬度、拉伸強(qiáng)度好，不溶于任何有機(jī)溶劑，也能耐酸、堿和各種鹽類的腐蝕。但也存在缺點(diǎn)，如吸水性低、耐老化性能差，特別是熱氧化作用會(huì)使其性能下降，“我們公司的黑色改性填料是全國獨(dú)有專利產(chǎn)權(quán)的，我們的填料主要分三大類，市政污水用填料、工業(yè)廢水用填料以及養(yǎng)殖業(yè)污水用填料。處理不同種類的污水，起作用的微生物菌群也不同，基于這些，我們制備出能親和附著不同菌群的特定功能填料”。

隋云煥經(jīng)理說：“大連宇都環(huán)境公司研發(fā)的SSMBBR污水處理工藝已在全國20多個(gè)省區(qū)的300多個(gè)污水處理項(xiàng)目中成功應(yīng)用，無論是處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)方面，還是降低能耗方面，以及處理效率，用戶都是很滿意的。”