生物强化技术在污水处理中的应用研究现状及发展展望.pdf

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1、第31卷第5／6期东北电力大学学报Vo1．31．No．5／62011年l2月JournalOfNortheastDianliUniversityDee．，2011文章编号：1005—2992(2011)05／06—0001—08生物强化技术在污水处理中的应用研究现状及发展展望郭静波，崔凤国，杨世东，吕淑清，王伟卓，乔楠，李俊文(东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012)摘要：生物处理法和物理、化学法相比，具有成本低、效率高、操作简便，无二次污染的优点，因此，在城市污水和工业废水的处理中得到了广泛的应用。随着现代合成工业的发展，大量异生化合物(Xenobiotics)进入工业废

2、水和城市污水中，使得传统的废水生物处理技术面临极大挑战。因此，采用投加微生物菌剂的方法，提高废水生物处理系统的处理效果和运行稳定性的生物强化技术得到了国内外学者的普遍重视。将对生物强化技术在污水处理中的作用机制、效果、应用研究现状进行综述，并在此基础上对生物强化技术的发展方向进行展望，以期为生物菌剂的开发与生物强化技术的推广应用提供指导。关键词：生物强化技术；微生物菌剂；污水处理；应用研究现状；发展展望中图分类号：X703．1文献标识码：A污水处理设施的主要目标是将污水中含有的有机物质转化成为无机态的N：和CO：，同时减少排放到环境中的悬浮固体量⋯。生物处理通过微生物的新陈代谢作用

3、，将废物分解、吸收，从而达到治理污染的目的。生物处理法和物理、化学法相比，具有成本低、效率高、操作简便无二次污染的优点，因此，在城市污水和工业废水的处理中得到了广泛的应用。但是，随着现代合成工业的发展，大量异生化合物(Xenobiotics)进人工业废水和城市污水中，这些化合物对生化系统中的微生物有一定的毒性或抑制性，限制了微生物的活性，尤其在冬季低水温情况下，活性污泥的吸附性能、沉降性都将会受到影响，微生物群系也将发生变化I4；另一方面，由于异生化合物本身的结构复杂性和生物陌生性，污染环境中能降解转化污染物的土著微生物种类和数量较少，甚至没有能降解某些特殊污染物的土著微生物，从而

4、导致出水水质差，系统运行不稳定等一系列问题。因此，异生化合物的生物降解是限制废水生物处理技术发展的一个关键瓶颈。在这种背景下，生物强化技术应运而生。生物强化技术(bioaugmentation)是指在生物处理系统中，通过投加具有特定功能的微生物、营养物或基质类似物，增强处理系统对特定污染物的降解能力、提高降解速率、达到有效处理含难降解有机物废水的目的l5』。通过向土著菌群中投加具有特殊降解作用的微生物可以有效地改善难降解有机物的生物处理效果和污水处理设施在极端环境条件如低温下的运行稳定性。因此，采用投加微生物菌剂的方法，提高系统的处理效果和运行稳定性的生物强化技术得到了国内外学者的

5、普遍重视。本文将对生物强化技术在污水处理中的作用机制、效果、应用研究现状进行综述，并在此基础上对生物强化技术的发展方向进行展望，以期为生物菌剂的开发与生物强化技术收稿日期：2011—08—18基金项目：吉林省科技发展计划项目(201101108)；东北电力大学博士科研启动基金项目(BSJXM一201014)作者简介：郭静波(1983一)，女，湖南省常德市人，东北电力大学建筑工程学院讲师，博士，主要研究方向：废水微生物处理技术的应用2东北电力大学学报第31卷的推广应用提供指导。1生物增强的作用机制1．1高效降解菌直接作用生物强化技术应用最为普遍的方式是直接投加对目标污染物具有特效降解

6、能力的微生物。这种作用机制首先需要通过驯化、筛选、诱变和基因重组等生物技术手段得到一株或多株以目标降解物质为主要碳源和能源的高效微生物菌种，再经培养繁殖后，投放到具有目标降解物质的废水处理系统中。投加的微生物可以附着在载体上，形成高效生物膜；也可以以游离的状态存在。从理论上讲，给予足够长的时间，适宜的生存环境，任何一种污染物都可以进化出其相应的降解菌。一些难降解有机物的高效降解菌如表1所示。尽管许多纯菌对特定的目标污染物有很好的降解效果，但在实际的污水处理中，人们更倾向于采用混合菌群进行生物强化。相对于纯菌，混合菌群的降解能力一般都较高，对底物的利用范围也较广∞J。如Chen等人_

7、2在采用Pseudomonasluteola和EscherichiacoliDH5ct进行偶氮染料废水的脱色时发现，尽管EscherichiacoliDHSct没有脱色能力，但是它在代谢过程中分泌的某些代谢产物却可以刺激Pseudomonasluteola更好地分解偶氮染料，而也正是Pseudomonasluteola对偶氮染料的降解缓解了偶氮染料对EscherichiacoliDI-I5的毒性作用，因此，可以将两种菌的这种互利共生关系看作是它们为获得良好的脱色性能和