污水再生利用中的生物工程技术探析

李忠达

摘 要：长期以来，由于国内污水再生技术发展缓慢、财政投入有限、相关政策尚未健全等原因，国内大型污水再生项目的发展受到了极大限制，污水治理问题极大的制约着经济和社会的可持续发展。该文通过分析污水再生利用现状，介绍污水再生生物技术，提出污水再生中的生物技术发展意见，建议我国发展向零排放过渡的生物工程污水处理技术，推动污水再生技术的集约化发展，使经济高效的污水再生处理技术在遏制及治理水污染方面发挥作用。

关键词：污水再生 生物工程技术 利用

中图分类号：Q233 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0117-02

伴随着工业社会的快速发展，水污染带来的环境问题给人类生活带来更加严重的威胁，制约着经济和社会的可持续发展。污水再生利用也因此成为国内外普遍关注的焦点。在现阶段的污水处理模式中，生物工程技术已经成为各国控制城市水污染的首选。

1 污水再生利用现状

现阶段国内城市的污水产出量已接近50亿m3，在城市供水量中所占比例为50%～80%不等[1]。且我国是水资源相对贫乏的国家，人均用资源占有量仅为世界人口平均水资源占有量的25%。因此，有效开展污水再生行动对于促进国内经济发展，发展国内环保产业具有重要意义。国内城市污水再生的技术研究开始于20世纪50年代末，70年代开始对污水再生利用进行深度试验，80年代开始，太原、大连及青岛等城市陆续开展污水再生应用于民用及工业的实践，不少城市设立家用污水再生工程试点并获得成功，很多公共基础建筑也安装了污水再生回用设备。

2 污水再生生物技术

2.1 膜分离生物技术

膜分离技术是通过利用污染物及水分子两种物质间透过性的相异性，对其进行外力分离。由于此分离技术具有高校分离，装置衔接紧凑，资源消耗低，操作便利等优点，在饮用水、食品加工、生物医药、化工及污水再生领域都有广泛应用。膜分离技术根据不同大小的膜材料孔径，分为超滤、反渗透及微滤3种技术。

2.2 菌种利用技术

固定式微生物工程技术是在固定式酶技术的应用模式上发展出来的，即利用化学或者物理方式将微生物生命体限制在微小的单元空间内，维持生物活性加以重复利用的技术。固定式微生物的特点是反映效果明显，微生物元素流失少，产物可分离，浓度高[2]。投菌活性去污法，即将极具活力的菌种投入至曝气池，使池内溶液中的各菌种保持最优活性状态。进而使投入之曝气池中的菌种和原微生物体间通过协同作用发挥生化功能、

2.3 高级组合氧化技术

高级组合氧化技术是近些年新发明的污水再生技术，也是现阶段国内外研究污水再生生物工程的重点。在各类高级组合氧化工程技术中，光催化模式的氧化技艺凭借其优良的发展前景，而活跃于污水再生学术界的研究领域。在各类可选择的氧化剂中，臭氧因其具有消毒功能、氧化功能强、氧化后废物产出量少等优势，不但在饮用水毒物消杀上得到广泛应用，还在与光催化氧化技术的组合生物技术中发挥着重要作用，能有效处理难分解的有机废水，为苯胺、造纸废水、烃类及其衍生物的污水处理带来良好的治理效果。

2.4 曝气生物滤池法

曝气生物滤池法在污水再生利用的生物工程技术应用中已经取得成功。此工艺方法容易掌握，占地空间小，处理废水负荷高，能够作为三级水处理装备，保证污水再生后的水质，且不需要设置过滤器及沉定池等设备，降低了污水再生系统处理的难度，便于管理与操作，能够广泛应用于大型的污水再生工业项目，具备极高的社会效益及经济效益。

3 污水再生中的生物技术发展建议

伴随着不断提高的城市污水再生处理率，大面积建设的城市废水处理床，城市污水再生政策的不断完善，污水再生的发展前景越来越广阔。污水再生能够有效缓解城市水资源稀缺难题，受到地方政府及行业协会的重点关注，也是国内水处理领域的研究热点。污水再生利用技术一般采取膜分离生物技术、曝气生物滤池法、高级组合氧化技术等[3]。从出水质量来看，高级组合氧化技术出水质量较差，曝气生物滤池法效果一般，膜分离生物技术出水质量最高。从经济成本上考量，高级组合氧化技术最为经济实惠，曝气生物滤池法次之，膜分离生物技术成本最高。从现阶段的发展形势来看，曝气生物滤池法能够有效平衡经济成本与出水质量，是污水再生生物利用技术的最佳选择。未来，随着膜材料成本的下降与质量的提升，使用膜分离生物技术，代表了将来污水再生发展的技术方向。

3.1 推动污水再生技术的集约化发展

污水再生应确保再生水质量稳定，不同的用水主体对再生水的质量要求标准不同，因此，在污水再生的生物工程技术发展上应实现从单一技术相集成技术的转变，使“曝气生物滤池法+混凝沉淀+加氯+过滤”的粗放型技术向各项技术集中发展，如“曝气生物滤池法+混凝沉淀+加氯+过滤+杀菌+超滤+反渗透+混床”[4]的污水再生处理技术。

3.2 推动向零排放过渡的技术发展

国外发达国家及地区，已经成功实现了针对污水比如城市工业污水外排的回用与再生，现阶段正着力研发较高质量的污水回用技术使用，并开始朝着污染物的零排放目标努力，美国企业研发的污水结晶器高效处理技术，已经在美国西部城市及欧洲一些国家推行，能够使污水实现高质量再生，实现真正意义上的零排放。

3.3 发展新的污水处理技术

伴随着污水处理技艺的不断完善，一些新兴污水回用技术陆续被采用。在以生物技术处理为核心的操作流程中，英国设计出的旋转生物感应器和家庭单元的SBR[5]、德国企业的SBR处理系统产出的再生水能够满足城市地区400～2 500人的用水一年的用水需求。有日本学者指出，SBR水处理工艺是城市废水再生利用处理中最有前景的生物处理工艺，适宜在城市地区推广应用。英国出台的STW官方政策是利用生物转盘实现对城市污水的二级治理模式。德国部分寒冷区域则广泛采取底滤滤池实现污水再生。澳洲的学者Nowak建议配置生物转盘感应器来提升污水厂的污水再生能力。在以物理化学技艺为核心的工业流程中，适用臭氧颗粒活性炭技艺处理污水再生难题得到业界和学界的一致认可。

长期以来，国内城市污水再生技术发展进展较慢，污水再生技术财政投入有限，相关政策尚未发展健全，致使国内大型污水再生项目发展受到限制且再生率不高，和发达国家的污水再生技术相比存在明显不足。因此，大力降低生物技术经济成本，发展污水再生生物工程技术势在必行。随着人类环保意识的逐步提升及专家学者们的不断探索与研究，相信更加经济高效的污水再生处理技术将在遏制及治理水污染方面发挥重要作用。

参考文献

[1] 章非娟.工业废水污染防治[M].上海：同济大学出版社，2011.

[2] 石辉，彭可珊.我国的水资源问题与持续利用[J].中国人口：资源与环境，2012，12（6）：23-25.

[3] 周彤，鲍宪枝，赵丽君，等.污水回用是解决城市缺水的有效途径—— 中国污水回用历程[M].污水回用决策与技术.北京：化学工业出版社，2012：7-24.

[4] 聂梅生.污水回用的技术路线[M].北京：化学工业出版社，2013：8-21.

[5] 赵奇，赵卫华.李杰.污水回用水质标准[M].北京：化学工业出版社，2012：196-220.