1、我國水源污染現(xiàn)狀

我國水資源短缺，全國目前有400 多個(gè)城市缺水，其中100 多個(gè)嚴(yán)重缺水。由于人口眾多，人均水資源的占有量僅為世界人均占有量的25% ，屬世界貧水國之一。由于水源分布不平衡，更存在南多北少，東多西少，夏天多冬天少的時(shí)空差異。然而就在不利的條件下，工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)污水不加處理的任意排放，造成水源污染愈加嚴(yán)重，根據(jù)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的2010 年全國環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示，中國的地表水嚴(yán)重污染，七大水系(長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河和遼河) 受到輕度、中度、重度污染，湖泊富營養(yǎng)化問題突出。近幾年來，重大水污染事件頻繁出現(xiàn)，發(fā)生率高達(dá)50%。缺水問題日益嚴(yán)重。

1. 1 傳統(tǒng)污水處理技術(shù)

水的污染通常指人為原因造成的水質(zhì)惡化，降低水的使用價(jià)值，主要污染物是固體廢棄物和化學(xué)物質(zhì)(需氧有機(jī)物、難降解有機(jī)物、重金屬、植物營養(yǎng)物質(zhì)、酸、堿和石油類物質(zhì))。

我國目前常用的污水處理技術(shù)有:

(1) 物理法即不溶態(tài)污染物的分離技術(shù)(重力沉降、混凝澄清、浮力浮上、離心力分離、磁力分離等)。

(2) 化學(xué)法即污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)(酸堿中和法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法、化學(xué)物理消毒法)。

(3) 溶解態(tài)污染物物理化學(xué)分離技術(shù)(吸附法、離子交換法、膜分離法、蒸發(fā)、冷凍法)。

1. 2 常用方法存在的弊端

物理方法占地面積大，基建費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)高，能耗大，管理復(fù)雜，易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象; 設(shè)備不能滿足高效低耗的要求，單獨(dú)使用效果不明顯。化學(xué)方法運(yùn)行成本高，消耗大量的化學(xué)試劑，易產(chǎn)生二次污染。多數(shù)情況下兩者須結(jié)合使用。

2、微生物技術(shù)

如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及實(shí)現(xiàn)磷回收和處理水回用等可持續(xù)的方向發(fā)展，且所采用的技術(shù)必須以低能耗和少資源損耗為前提呢? 微生物技術(shù)滿足了以上的要求。

2. 1 微生物介紹

　　微生物是一類形體微小的單細(xì)胞或個(gè)體結(jié)構(gòu)比較簡單的多細(xì)胞，甚至沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物，是眼看不見，手摸不著，有生命的微小生物，只有借助于光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡才能看到。微生物包括細(xì)菌、病毒、真菌等。

2. 2 微生物技術(shù)及應(yīng)用

微生物技術(shù)主要是利用微生物的代謝反應(yīng)過程和生物合成產(chǎn)物(包括酶) 對(duì)污染環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、整治以及修復(fù)的單一或綜合性的現(xiàn)代化人工技術(shù)系統(tǒng)。它不僅包含了生物技術(shù)所有的特點(diǎn)，還融合了環(huán)境污染防治以及其他工程技術(shù)，目前已逐步發(fā)展成為一種經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益俱佳的、能解決日益嚴(yán)重的(尤其是水污染) 環(huán)境問題的有效手段之一。

按照微生物降解的過程和產(chǎn)物種類的不同，微生物處理主要分為好氧處理、厭氧處理和兼氧處理。

(1) 好氧微生物處理，在氧氣充足的條件下，微生物通過有氧呼吸作用將有機(jī)物分解。好氧微生物處理工藝主要有:

①氧化塘，以自然界的池塘、湖泊作為參照物，仿照非流動(dòng)水具有自身凈化功能的原理，人為構(gòu)建一個(gè)靜態(tài)污水池塘，污水中有機(jī)物主要由塘中細(xì)菌降解，細(xì)菌所需氧氣由藻類和其他光合微生物的光合作用以及水面上方的空氣提供。方法簡單易行，但只適合于輕度污染且量少的污水處理。

②活性污泥法，具有處理能力高，出水水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。該方法主要由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系統(tǒng)組成。廢水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。曝氣池是一個(gè)生物反應(yīng)器，通過曝氣設(shè)備充入空氣，空氣中的氧溶入混合液，產(chǎn)生好氧代謝反應(yīng)，且使混合液得到足夠的攪拌而呈懸浮狀態(tài)，這樣，廢水中的有機(jī)物、氧氣同微生物能充分接觸反應(yīng)。隨后混合液進(jìn)入沉淀池，混合液中的懸浮固體在沉淀池中沉下來和水分離，流出沉淀池的就是凈化水。活性污泥除了有氧化和分解有機(jī)物的能力外，還要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能從混合液中分離出來，得到澄清的出水。

③生物膜法，即利用在固體載體表面附著生長的微生物所形成的生物膜去除廢水中溶解性有機(jī)污染物的一類方法。生物膜法又可分為滴濾池法(或叫生物濾池) 、生物轉(zhuǎn)盤法、接觸氧化法和流化床生物膜法等。

(2) 厭氧微生物處理，在厭氧條件下，厭氧菌通過無氧呼吸或發(fā)酵作用分解有機(jī)物，有機(jī)物最終被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氫和氨。厭氧微生物處理工藝主要有如下幾種:

①厭氧消化池，主要用于處理污泥和糞肥，不宜用于生活和工業(yè)廢水的處理。

②厭氧接觸法，在厭氧消化池的基礎(chǔ)上，提高處理效率。在厭氧濾器內(nèi)有固定填料，其上附著生長的生物膜使處理效率得到進(jìn)一步提高。目前在處理含有易降解可溶性化合物的工業(yè)廢水方面得到了大規(guī)模的應(yīng)用。

(3) 微生物兼氧處理當(dāng)好氧和厭氧在同一處理工藝中共存時(shí)即為兼氧處理，有時(shí)好氧和厭氧的共存反而會(huì)使處理效果更好，其中好氧菌起主體作用，但沒有厭氧菌及少量的兼氧性菌種也不可能達(dá)到預(yù)期的處理效果。

2. 3 與傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)比存在的優(yōu)勢(shì)

與目前采用的物理法和化學(xué)法相比，在污水處理方面，微生物技術(shù)具有一系列的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):

①具有很強(qiáng)的吸附力和良好的沉降性，很強(qiáng)的降解能力，不需要高溫、高壓、溫和的條件，污染物經(jīng)過酶催化即可高效并相對(duì)徹底完成，處理水量大，處理費(fèi)用低廉，僅為物理、化學(xué)法的30% ～ 50%。

②微生物物種豐富、資源廣泛、具有多種代謝類型，幾乎可降解或轉(zhuǎn)化環(huán)境中存在的各種天然物質(zhì)，易培養(yǎng)、繁殖快、對(duì)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和易實(shí)現(xiàn)變異等特性，一旦新的化合物出現(xiàn)，它們也能逐步通過自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生新的酶系，具備新的代謝功能，從而降解或轉(zhuǎn)化那些新的化合物。適當(dāng)?shù)貙?duì)其加以培養(yǎng)繁殖，特別是在一定條件下加以馴化，就能使之很好地適應(yīng)各種有毒的工業(yè)廢水、生活污水等環(huán)境。通過有針對(duì)性地對(duì)菌種進(jìn)行篩選、培養(yǎng)和馴化，可以使大多數(shù)的有機(jī)物實(shí)現(xiàn)生物降解處理，應(yīng)用面寬。

③微生物處理不僅能去除有機(jī)物、病原體、有毒物質(zhì)，還能去除臭味、提高透明度、降低色度等，處理效果良好。只要找到合適的微生物，給予合適的條件，所有的污染物質(zhì)都可得到降解或轉(zhuǎn)化。

④對(duì)環(huán)境影響小，不產(chǎn)生二次污染，遺留問題少。

⑤直接暴露在污染物下的機(jī)會(huì)減少。

⑥就地處理，操作簡便，可以避免鋪設(shè)不雅觀的機(jī)械設(shè)備，減少占地面積，基建費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)，能耗，管理等，且能滿足高效低耗的要求。

人們利用這些微小的生物群體，加之人為作用就可以解決其他物理化學(xué)方法無法解決的難題。為今后的污水處理提供了一項(xiàng)高效、節(jié)能、環(huán)保的綠色途徑。