活性污泥—生物膜法降解有机磷农药废水的研究概况

摘要 对有机磷农药废水的处理方法，特别是活性污泥-生物膜复合工艺法在有机磷农药废水处理中的应用进行了介绍，并对活性污泥-生物膜复合工艺处理方法的改进提出了建议。

关键词 有机磷农药废水;生物处理法;活性污泥-生物膜法

中图分类号 S181.3  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2014）34-12113-02

Research Progress of Organic Phosphorus Pesticide Wastewater by Using Activated Sludge and Biofilm Process

LIANG Hui1， WAN Juan2， NI Hong2*

（1. School of Medicine， Wuhan University， Wuhan， Hubei 430070; 2. School of Life Science， Hubei University， Wuhan， Hubei 430062）

Abstract Wastewater treatment method of organic phosphorus pesticide， especially the application of hybrid activated sludgebiofilm process in treatment of organic phosphorus pesticide wastewater were introduced. Some suggestions on the improvement of hybrid activated sludgebiofilm process were put forward.

Key words Organic phosphorus pesticide wastewater; Biological treatment; Hybrid activated sludgebiofilm process

有机磷农药是目前应用最广泛的农药，具有药效高、选择性强、易降解、药害小、残毒低等优点。目前国内有400多家农药生产厂家，生产200多种农药，其中80%是有机磷农药。据报道，每生产1.0 t农药原油，将产生1.5 t废水，且该废水含有高浓度的COD、NH+4N、有机磷以及盐类物质，毒性大，可生化性差。我国每年排放的农药废水量在1亿m3以上，而已治理的仅占总量的7%，治理达标的仅占已处理的1%[1]。易辰俞等研究报道，由于经济、技术等因素，很大一部分废水甚至未经任何处理便直接排放，再加上滥用有机磷农药等，导致生态环境遭到严重破坏，给人类健康带来极大影响[2-5]。因此，有效解决有机磷农药废水污染问题已成为当前废水处理的热点问题。为此，笔者对有机磷农药废水的处理方法进行了介绍，并对活性污泥-生物膜复合工艺处理方法的改进提出了建议，旨在为有效解决有机磷农药废水污染提供借鉴。

1 有机磷农药废水处理方法

我国农药品种繁多，原材料、合成工艺、产品化学结构及废水组成千差万别，因此，针对不同性质有机磷农药废水应采取不同的处理方法。按处理方式可分为物理法、化学法、生物法。物理法主要有萃取、吸附、气提、絮凝沉淀、超声波法等;化学法主要有焚烧、湿式氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法、化学沉淀、水解法、光催化氧化法等;物理法存在处理效果不明显等缺点，化学法反应条件苛刻，易造成二次污染等，且多只适用于处理水量少、浓度低的废水，因此，这些方法常用于有机磷废水的预处理，而较少用于大规模生产实际应用中[6-7]。生物法常用的是活性污泥法、生物膜法、曝气法、厌氧生物处理法、高效降解菌法等，其中活性污泥法应用最广泛;但是传统活性污泥法存在工艺流程复杂、投资大、能耗高、运行管理繁琐等缺点，因此，研发出了一系列改进的方法，如标准活性污泥法、厌氧-好氧活性污泥法、间歇式活性污泥法（SBR法）、改良型SBR（MSBR）法、一体化活性污泥法、BIOLAK法、两段法、生物接触氧化法、氧化沟法、循环活性污泥法（CASS）、ICEAS、DATIAT、IDEA、BAF生物处理系统，生物流化床、生物滤池、土池处理系统等[8-9]。生物法处理含磷废水成本低、装置自动化水平高，具有无毒、无残留等优点，处理废水量大，转化率高，是目前国内外广泛采用的废水处理方法。单纯的生物法主要适合易生物降解或易被化学氧化的含磷废水，对难降解的含磷废水，处理效果往往不理想，因此，目前农药厂都采用常规预处理加生物法处理农药废水[10]。

2 活性污泥-生物膜法降解有机磷农药废水

生物法是利用微生物同化作用来分解去除废水中的有机磷化合物的，在环境中存在的高度多样化的微生物群落能够转化多种有机物，甚至能够利用农药获得能量[7]。农药废水的生物处理工艺主要分为2类：生物量悬浮生长型工艺（活性污泥法）和生物量附着生长型工艺（生物膜法）。该2种方法各有特色，如果将2种方法联用，则可克服彼此的缺点，提高处理效果。活性污泥-生物膜法即是在此基础上发展起来的一种复合处理方法。

2.1 活性污泥法

活性污泥法已被广泛用于降解有机磷农药废水，通过活性污泥中微生物的代谢作用将有机物转变为无机物，从而净化废水[11]。近年来，为进一步提高处理效果、简化设备和方便运转，出现了纯氧曝气法、深井曝气法、两级活性污泥法、SBR法等[12]。目前，SBR技术已成为去除废水中多种有毒化合物的一项极具吸引力的选择[13]。

Celis等采用好氧和厌氧SBR法处理农药废水，利用好氧和厌氧条件下微生物的代谢作用，在水力停留时间为48 h，固体停留时间12～15 d，使用葡萄糖作为补充的碳源条件下，分别适应30和70 d后，好氧SBR和厌氧SBR完全降解了100 mg/L 2，4D，显现出对2，4D较好的降解效果[14]。

仇艺应用推流折流鼓风曝气活性污泥法处理睢宁县农药厂排放的废水，将原废水先引入格栅池隔油、去除悬浮物，再进入组合集水井及废水贮池，经配水池调pH，然后入曝气池生化处理，出水经沉淀池沉降，将水和污泥分开，上清液排入市政管道，污泥回流。COD去除率大于85%，BOD5去除率大于92%，TOP、TOC去除率均高于93%[15]。

2.2 生物膜法

生物膜法是将微生物细胞固定在填料上，微生物附着于填料生长、繁殖，在其上形成膜状生物污泥，与常规的活性污泥法相比，生物膜具有生物体积浓度大、存活世代长、微生物种类繁多等优点，尤其适宜于特种菌在废水体系中的应用[9]。

Chen等采用Fenton絮凝MBBR法处理农药废水，先使用Fenton氧化法处理废水，然后加入Ca（OH）2调节pH并作为絮凝剂沉降有机污染物，COD从33 700 mg/L降到9 300 mg/L，且BOD5/COD 提高到0.47，大大提高可生化性，随后继续采用MBBR法处理，COD去除率达到85%[16]。

2.3 活性污泥-生物膜复合工艺法

活性污泥-生物膜（IFAS）工艺是将附着生长的生物膜和悬浮生长的活性污泥相结合的新兴工艺[17]。在曝气池内投加固定式或悬浮式载体，使部分微生物附着在载体上而被截留在曝气池中，形成微生物悬浮生长和附着生长共存的系统。该种方法可大幅度提高曝气池内生物量（附着态微生物为新增加的生物量），降低污泥负荷，利于脱氮等。在反应器中2种不同生长形态的微生物（生物膜和活性污泥）对限制性底物的利用存在竞争，同时二者之间存在物质交换，如悬浮态污泥向载体表面的附着、脱落的生物膜会进入悬浮态污泥中等。该方法在提高现有污水处理系统的效能、改善污泥沉降性能、降低污泥产率、增强运行稳定性和节约占地等方面具有显著优势[18-19]。

Falas等采用活性污泥-生物膜法复合工艺处理多种有机污染物，取得良好效果。结果表明，悬浮生长和附着生长的微生物，其污染物的去除动力学存在明显差异，且附着于生物膜生长的微生物能有效促进单体化合物的降解，并和悬浮生长的微生物相互配合[20]。

杨运平等开发了活性污泥-生物膜（接触氧化）气提式内循环一体化反应器处理生活污水，将组合型填料置于曝气区，通过曝气动力实现混合液内循环，然后利用悬浮相和附着相微生物的共同作用去除污染物。研究表明在最佳运行效果下，COD、NH+4N、TN、TP去除率分别为90.5%、84.3%、62.5%和73.2%，出水COD和NH4N均达到国家制定的排放标准[21]。

3 结语

活性污泥法和生物膜法是废水的生物处理法中最常用的2种方法，将它们联用而产生的复合工艺活性污泥-生物膜法不但具有二者的优点，还克服了二者的不足。该方法在农药废水处理厂的升级改造中很具潜力，这种改造方式一般不涉及现有管线的改动，不占用新的土地，对现有工艺的运行影响较小，技术改造费用低。但是该方法尚存在一些问题，如尚无国产化的、性能优良的、商品化的浮动载体[19];国际上大多是针对除氮的改造应用，增加载体后对除磷效果的影响尚未见实际工程报道等，因此，活性污泥-生物膜法改造废水处理厂的应用仍有待深入研究，今后可主要从载体的性能，如生物膜附着性、化学与机械稳定性、生物毒性、经济性等方面考虑，开发新的浮动载体;脱氮除磷在碳源、泥龄等工艺条件上相互影响和制约，因此，增加载体后可从优化碳源、泥龄等工艺条件上改善其除磷效果，并将其应用于实际工程，验证其对实际工程的效用，并对应用过程中的相关经验和教训进行总结。

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安徽农业科学，Journal of Anhui Agri. Sci.2014，42（34）：12115-12116，12159

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