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来源：《环境与生活》 2019年第6期
本刊记者 季江云
碧水保卫战作为当前污染防治领域中的三大保卫战之一，日益受到各界重视。那么，目前有哪些成熟的污水处理技术？《环境与生活》杂志记者日前在上海召开的中国环博会上见识了一种SSMBBR 技术，就是向污水中添加独特设计的生物悬浮填料，再结合相关配套系统，来处理工业废水、市政污水以及养殖废水。据厂家介绍，该技术已在全国20多个省市区的300多个污水处理项目中应用，每天累计处理污水超过500万吨。
4月15日至17日，第二十届中国环博会在上海召开。在本届博览会的一个展位上，记者看到展板上的宣传语写着“宇都环境，国内第一个将悬浮填料应用于污水处理厂提标改造的企业”。参展商大连宇都环境技术材料有限公司大区经理隋云焕向《环境与生活》介绍，“我们宇都环境公司是国内第一个将MBBR 工艺成功应用于市政污水处理厂提标改造的企业，十多年专注于污水处理工艺及生物悬浮填料的研发生产，现在由MBBR 技术升级而来的SSMBBR 工艺应用于国内20多个省区，使用我们工艺的污水处理厂每天的污水处理总量超过500万吨。”
微生物是污水处理中的“主力军”
据媒体报道，我国目前每年所产生的废水已连续多年超过700亿吨，主要来源有工业废水和市政污水，这还不包括广大农村的生活污水和畜禽和水产养殖所排放的污水。庞大的污水处理量是“碧水保卫战”的重点和难点。
简单讲，污水处理就是通过物理、化学、生物的手段，去除水中一些对生产、生活有害物质的过程。废水中的污染物多种多样，不可能用一个单元或一种方法就把所有污染物除尽。污水处理一般可分为三级：一级处理是从废水中去除呈悬浮状态的固体污染物，多采用物理处理法，如沉淀和格栅过滤等；二级处理是大幅去除水中有机污染物，多采用需氧生物处理法；三级处理的任务是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮和可溶性无机物等。在二级和三级处理单元中，“主力军”就是各种微生物。
100多年来，微生物处理污水技术一直分成活性污泥法和生物膜处理法，目前二者正在逐步融合。
“偷懒”得来的污水处理法
19世纪末，英国的工业革命率先完成，经济和社会迅速发展，但也成为水污染最严重的国家，城市规模扩大带来污水问题以及工业生产对清洁用水的需求，迫使英国从政策和技术两方面来寻求解决方案。1898年成立的污水处理皇家委员会被视为世界污水处理的里程碑，但在技术上，科学家们还在寻求突破。当时研究者的直觉是，在氧气充足的情况下能缓解污水散发的恶臭，许多科学家探索向污水中注入空气，这就是目前广为采用的“曝气”技术的由来。
直到1912年，英国科学家克拉克和盖奇发现：他们在对污水进行长时间曝气后产生了污泥，可水质却得到明显改善。当时他们在实验室里用瓶子进行曝气实验，每天下班后总要把瓶子倒空，实验器材全部清洗，第二天重新开始。他们偶然发现，由于前一天瓶子没洗干净，瓶壁和瓶底有少量污泥，第二天做实验时污水变清了，臭味也小了。随后他们在每天结束实验前，把曝气后的污水静止沉淀，只倒掉上层清水，留下瓶中污泥供第二天使用。他们在显微镜下观察瓶底的污泥，发现居然是活的！这些污泥是一大堆细菌、真菌等微生物的集合体，污水中的污
染物就是被它们“吃”掉的。克拉克等人把这称为“活性污泥”。应用这个原理，英国人在1916年建成了世界第一个应用活性污泥法的污水处理厂。有时“偷懒”也是好事，如果克拉克和他的助手们每天把实验用的瓶子擦洗得干干净净，活性污泥处理污水的方法也许就难以发现了。
活性污泥与生物膜技术逐渐融合
活性污泥法处理污水的基本原理如下：向污水中不断注入空气，维持水中足够的溶解氧，一段时间后污水中形成一种絮凝体，这就是由大量微生物构成的活性污泥。它们在有利环境条件下和污水充分接触，“吃”掉其中的污染物。使用活性污泥法的污水处理厂的主要设施是曝气池和二次沉淀池，净化过程包括：①吸附阶段，由于絮状的活性污泥表面积很大，表面具有多糖类粘液层，利于污染物吸附；②氧化阶段，有氧条件下，微生物把吸附的有机污染物一部分氧化分解获得能量，一部分合成新细胞；③絮凝体形成与凝聚沉淀阶段，氧化阶段合成的菌体集聚形成新的絮凝体，通过重力作用沉淀出来，让污水得以净化。
污水处理中的生物手段除了活性污泥法外，还有一种生物膜法。其原理是借助自然界中土壤对污水的净化作用。该技术也是发端于20世纪初的英国，具体操作是向污水投放天然材料（如卵石）或合成材料（如纤维）作为载体吸附微生物繁衍并形成生物膜。污水与生物膜充分接触，污水中的有机污染物作为营养物质，被附着在生物膜上的微生物摄取，污水得到净化，微生物自身也能繁殖增殖。
后来，活性污泥法和生物膜法在污水处理中逐渐融合，MBBR 技术应运而生。MBBR（移动床生物膜反应器）的原理是通过向反应池中投加一定数量的悬浮载体（行业术语为“填料”），增加微生物群体数量及种类，从而提高污水处理效率。填料密度接近于水，在曝气时能与水充分混合，另外，每个填料内外有不同的微生物，内部是一些厌氧菌或兼氧菌，外部则为好氧菌，这样每个填料都成为一个微型反应器。反应器里面就是不同菌群组成的活性污泥，使硝化反应和反硝化反应同时存在，来“吞吃”污水中容易发臭的氨和氮。MBBR 的核心就是让特制填料通过鼓风曝气在反应池中随水流浮动，带动附着生长的生物菌群与水中污染物和氧气充分接触，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，被微生物降解。
大连宇都公司推出“改性悬浮填料”
隋云焕经理向《环境与生活》介绍，大连宇都环境公司研发的SSMBBR 技术是全系统的活性污泥与MBBR 工艺的“联合体”（第一个S，为system——系统，第二个S，为sludge——活性污泥），也是“生物膜与活性污泥处理技术”（IFAS）的一种。SSMBBR 包括独特设计的悬浮填料、拦截网、疏导系统和检修系统等，用该技术来对传统的污水处理厂进行提标改造“可达到事半功倍的效果”。
悬浮填料是SSMBBR 工艺的核心，也是提高污水处理系统效率的关键。
据介绍，大连宇都环境公司推出的“改性悬浮填料”，是生物技术和新材料技术相交叉的高新技术，使用酶促进配方等工艺对填料进行“改性”，其主要优点有：①亲水性好，表面粗糙，微生物容易挂膜，生物量多，改性填料比重在0.96-0.98，微生物挂膜后在1左右，少量曝气就能流化，无需额外曝气推动流化，大幅降低能耗；②亲电性好，这是“改性”的关键，“改性”后的填料表面带正电荷，传统的填料用聚乙烯制成，带负电荷，而活性污泥中大多数微生物也是带负电荷的，“负负相斥”，而经过“改性”后，带正电荷的填料上容易附着带负电荷的微生物；③加入炭黑的填料抗紫外线、抗老化、抗摩擦、机械强度高。
隋云焕介绍，“处理生活污水和不同种类的工业废水，起作用的微生物菌群是不同的，因此，我们制备出能亲和附着这些专项菌群的特定功能填料。”他说，传统的填料一般为高密度
聚乙烯制成，为白色粉末或颗粒状产品，无毒、无味，硬度、拉伸强度好，不溶于任何有机溶剂，也能耐酸、碱和各种盐类的腐蚀。但也存在缺点，如吸水性低、耐老化性能差，特别是热氧化作用会使其性能下降，“我们公司的黑色改性填料是全国独有专利产权的，我们的填料主要分三大类，市政污水用填料、工业废水用填料以及养殖业污水用填料。处理不同种类的污水，起作用的微生物菌群也不同，基于这些，我们制备出能亲和附着不同菌群的特定功能填料”。
隋云焕经理说：“大连宇都环境公司研发的SSMBBR污水处理工艺已在全国20多个省区的300多个污水处理项目中成功应用，无论是处理水质达标方面，还是降低能耗方面，以及处理效率，用户都是很满意的。”
本栏目责编/ 季江云
jijiangyun@126.com
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