以污染物为食 微生物带来废水处理新思路

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2019年，我国产生了近100亿吨的生活污水和工业废水，高浓度、高毒性、高混合、低温、低碳的废水处理成为普遍问题。

记者从近日召开的2018重庆市科学技术奖励大会上了解到，经过十多年的筛选和培养，重庆理工大学化学化工学院赵的团队获得了一批好氧微生物菌剂，成功开发出一种新的生物处理技术，使“三高两低”废水有了较好的解决策略。

高浓度、高毒性污水需要强有力的生物处理方法

生活污水和工业废水的排放关系到国计民生，是一个热点和难点。

污水的处理方法有很多种，一般可分为三类，即物理处理、化学处理和生物处理赵教授介绍，物理方法是通过过滤沉淀分离污染物，化学方法是通过氧化还原去除污染物，生物方法主要是通过微生物代谢将溶液、胶体和细悬浮液中的有机污染物转化为稳定无害的物质。形象地说，它是让微生物吃水中的污染物。

微生物技术用于处理生活污水和工业废水。这种绿色和自然的方法是有效的和环保的污水处理。然而，传统的生物处理技术存在着耐受性、生物活性和降解效率不足等瓶颈，无法解决废水处理中常见的“三高两低”问题。

“如果畜禽养殖业在集约化、规模化和现代化方面发展迅速，畜禽养殖废弃物的处理是一个大问题。”赵说，猪场废水有机物浓度高，悬浮物含量高，颜色深。由于动物粪便量大，废水中氨氮浓度高，这些废水气味难闻，污染环境。

为了筛选菌株，他们深入垃圾填埋场、养猪场和青藏高原

在重庆科技大学“重庆化工过程减排与污染控制工程技术研究中心”实验室，模拟不同情况下排放的生活污水和工业废水，注入装有极端环境微生物菌剂的实验反应器，容器内的脏水出现层层气泡，经过一系列反应后排放清水。

赵小心翼翼地打开微生物培养箱，看到里面放置的培养皿排列有序。他说:“这是一种极端的环境微生物制剂，十多年来我们一直在努力进行筛选和培养。”

为了找到能够解决“三高两低”废水的极端环境微生物，赵于2007年开始与他的团队进行研究。“筛选菌株是一个复杂而艰巨的过程。我们最常去的地方是垃圾填埋场和养猪场，甚至去青藏高原在极其寒冷的环境中进行筛查。”赵表示，经过系统的原位富集、复合诱变和梯度驯化，他们终于在2013年获得了多种降解效率高、抗环境胁迫能力强的微生物菌株。

“根据微生物的不同，生物法分为两个阶段:好氧生物处理和厌氧生物处理。我们在国际上首次提出了全好氧微生物菌剂的概念，并介绍了全好氧生物处理技术。”赵介绍说，总好氧生物处理技术，简单地说，是指在单一构筑物和好氧条件下，实现同时高效去除有机物、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等污染物的新型生物处理技术。

极端环境微生物在多种胁迫条件下具有无与伦比的抗逆性和适应机制，并且具有耐受性好、生物活性高、降解效率高的优点。筛选出4种对有机氯、苯酚、甲醇和氨氮具有高抗性的强抗逆性菌株，研制出可定制的复合菌剂，实现了高密度、高活性优势菌株的快速繁殖。

传统菌株很快被污水中的土著生物同化并死亡。但可定制的复合菌剂具有更强的生存竞争力，污染物耐受浓度提高了2-3倍，存活率提高了10倍，培养周期缩短了50%。对含有重金属、高盐、强碱、氯化有机物、硝基苯和苯胺等有毒有害成分的废水具有高效处理性能。

“复合菌剂+工艺”使污水处理更高效、成本更低

"生物处理不仅对环境友好，而且比其他处理方法更经济，还可以实现无衰减运行."赵介绍，针对污水处理中扩散速率限制和剩余污泥竞争抑制这两个关键技术瓶颈，他们开发了“一步法”复合菌剂膜技术，使成膜时间缩短了50%，污泥产量降低了95%，优势菌丰度提高了40%。针对不同废水排放标准的要求，开发了“复合菌剂+”生物强化集成工艺，解决了菌剂流失、活性衰减和竞争抑制等问题。处理效率提高40%，运行费用降低1/2 ~ 2/3，无衰减稳定运行5年以上。

三年来，这一成果在重庆和全国40多个生活污水和工业废水处理项目中得到推广应用，企业产值增加10多亿元，保障了600多万人的民生和健康，城市生态环境明显改善。“我们将继续扩大全好氧生物处理技术的应用范围，重点解决长期存在的垃圾渗滤液氨氮高、含盐量高、处理难度大的问题。”赵对说道。(记者李岩)

编辑:张静文