论文：水污染与生物治理（5000字）.doc

水污染与生物治理摘要：随着经济的不断蓬勃发展，各种各样的环境问题也迎面而来。其中，水体污染更直接威胁到人们的饮水和食品安全。水污染治理刻不容缓，而生物治理是目前使用十分广泛和非常有效的治理方法。这里着重介绍了水体污染物的种类和来源，可分为无机无毒、无机有毒、有机耗氧和有机有毒四类，三大污染物来源分别是工业废水、生活污水和农业退水；谈到水体污染的控制途径；并详细阐述了生物治理的5种方法，即活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、氧化塘以及废水灌溉。正文：目前我国七大水系中近一半河段污染严重，86%的城市河段水质普遍超标，水污染不仅加剧水资源的短缺，水质恶化还严重威胁人们的身心健康。据初步调查，全国有7亿人饮用大肠杆菌超标水，1.9亿人饮用水有害物质含量超标，其中约3500万人饮用硝酸盐超标水，6300多万人饮用高氟水，200万人饮用高砷水，3800多万人饮用苦咸水，血吸虫病区约1100多万人饮水不安全；相当一部分城市水源污染严重，威胁到饮水水质。当前水污染带来的危害，已严重影响人们的生命健康。05年松花江苯污染、07年太湖蓝藻爆发等一系列的重大水污染事件至今仍历历在目，一次又一次地敲响我们心中的警钟，然而水污染不仅威胁到我们的饮水安全，更间接影响食品的品质，进而危害人体健康。从我国水污染的状况看，水污染较为严重，绝大部分污水未经处理就用于农田灌溉，灌溉水质不符合农田灌溉水质标准，污水中污染物超标，已达到影响到食品的品质，进而危害人体健康的程度。以我国污灌区沈阳张士灌区，兰州白银地区和桂林阳朔兴萍乡等地镉污染为例，抽样调查表明：张士灌区52人尿镉含量为0.053.38g，平均0.42g，而对照地区47人尿镉含量0.05g，最高值为0.34g，污灌区人群中镉已在体内积累；白银地区镉污染区土壤镉含量达23，居民尿镉含量为3.163.28g，明显高于对照区的1.33g；阳朔镉污染区农民中已有类似骨痛病早期和中期的病状和体征的病例，污染区中居民日摄镉量的6倍。污染区居民普遍反映，稻米的黏度降低，粮菜味道不好，蔬菜易腐烂不耐贮藏，土豆畸形、黑心等。沈抚灌区高浓度石油废水灌溉水稻后，引起芳香烃在稻米中累积，米饭有异味。种种现象表明：水污染已经严重影响我们的食品安全，水污染的预防和治理已经迫在眉睫。然而治理水污染需对症下药，首先必须了解水体污染物的种类和来源，然后掌握水体污染的控制途径，最后才能探索具体的生物治理方法。一水体中主要污染物的种类和来源1 .污染物种类水体的污染物按其性质可分为无机无毒物质、无机有毒物质、有机耗氧物质和有机有毒物质。无机无毒物质此类物质指排入水体中的酸、碱及一般无机盐类。这些物质使水体pH值发生变化，矿化度提高。此外，工业废水、生活废水以及农用化肥业含有无机磷和无机氮的盐类。这些物质可引起水体的富营养化，导致水质恶化。无机有毒物质此类物质主要包括重金属和阴离子态物质。有机重金属是生物生长发育所不需要的，而且对生物的毒性较强，如汞、镉、铅等。有些重金属是生物的必需元素，但当浓度超过一定限度（污染）时，表现出生物毒性，如铜、锌等，有些非金属元素如砷，也表现出类似金属的毒性，某些阴离子态物质属于剧毒物质，如氰化物。含氟废水和含氟废气洗涤水可使水体被氟化物污染，氟化物对许多生物具有明显毒性。亚硝酸是另一类重要的水体污染物与生物体内仲胺结合后能形成强烈的致突变剂。有机耗氧物质有机耗氧物质通常包括碳水化合物、蛋白质、脂类、糖类、纤维素等。这些有机物本身并无毒性，但进入水体后，在微生物作用下分解为简单的无机物和二氧化碳，消耗大量的溶解氧，导致水体缺氧。在缺氧情况下，这些物质在厌氧微生物作用下腐败产生许多有毒有害物质（如H2S等），使缺氧水体的水质进一步恶化。有机有毒物质此类有机污染物的特点是对生物体具有不同程度的毒性。在水体中的主要种类有有机农药、多环芳烃、多氯联苯、石油及其产品、洗涤剂、酚类等。引起水体污染具有代表性的农药有DDT、艾氏剂、六六六、对硫磷等。有机氯农药化学性质稳定，残留时间较长。有机氯农药在环境中比较容易分解，但毒性剧烈。多环芳烃可来自大气干沉降和湿沉降，具有强烈的致突变作用。多氯联苯性质稳定，不仅污染地表水，而且可污染海洋。洗涤剂广泛地应用于工业和生活，是目前水体污染物中数量最多的种类之一。污染水体的酚类化合物主要是苯酚。各类工业废水如煤气、焦化、石油化工、制药、油漆等含有大量酚类化合物。2 .污染源水体中人为污染物主要来自人为活动产生的废水，工业废气中的某些污染物也可随大气沉降作用进入水体。固体废弃物中的可溶性物质可经雨水淋溶作用而进入水体。此外，直接倾倒进入水体的固体废弃物也是重要来源之一。人为活动产生的废水有三大来源，即工业废水、生活污水和农业退水。工业废水工业废水是造成水体污染的最主要污染源。它面广而量大，污染物种类多而毒性大。不同的工业因原料和生产过程不同，其废水中的污染物的种类和数量差异很大，即使同一种工业，因所采用的工艺有差异，其废水量和污染物种类也有差异。生活污水生活污水主要是日常生活中各种洗涤剂，其中谁占99.9%，固体物约占0.1%。生活污水中的无机成分大多为无毒物质，主要有氯化物、硫酸盐、磷酸盐及钠、钾、镁、钙的碳酸盐。此外，亦含有微量元素，如锌、铜、铬、锰、镍和铝等。这些无机成分中，85%95%是可溶性物质。生活污水中的有机成分包括可溶性的糖类，各种氨基酸，挥发性与非挥发性有机酸、醇、醛、酮、尿素以及洗涤剂等，以及悬浮状态的脂肪、蛋白质、淀粉、纤维素等。生活污水总的特点是含氮、硫、磷等。在厌氧细菌作用下，这些物质易生成恶臭物质、甲硫醇及3-甲基氮杂茚（类臭素）。农业退水农业退水指农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程中排出的污水和液态废物。其特点是分布面广而分散。农业退水中对水体影响最大的事农药、化肥和牲畜养殖废弃物。农药是现代农业生产中不可缺少的生产资料。农药喷洒之后通常只有少部分（10%20%）附着于农作物，其余大部分则进入土壤和大气，后者通过降水、沉降和径流进入地表水和地下水，造成水体农药污染。滥用化肥是导致水体污染的另一重要来源，在蔬菜和其他作物的栽培过程中，氮肥和磷肥的施用两=量不断增加，过剩的氮素和磷素进入水体后导致水体富营养化。牲圈污水中有机物含量多，生化需氧量高，除了引起地表水富营养化外，其中的含氮有机物在微生物的作用下转化为亚硝酸和硝酸，导致井水污染。二水体污染的控制途径水体的污染物主要是由于工业废水和城市污水的任意排放造成的，因此必须从控制废水的排放入手，将防、治、管三者结合起来。有效控制水体污染的基本途径有：1减少污染源排放的工业废水量，主要通过改革生产工艺、重复利用废水、回收有用产品等方式降低废水浓度，减轻污水处理的负担。2妥善处理城市及工业废水，在废水排入水体之前，对其进行妥善处理，使其实现无害化。3加强对水体及其污染物的监测和管理，应建立统一的管理机构，颁布有关法规，并分别制订出废水排放标准等。三废水的生物处理废水处理的目的是借助于各种技术手段将废水中各种污染物分离或降解，从而使废水得以净化。根据处理程度的不同，废水处理可以分为一级、二级和三级处理。废水首先经一级处理，经过隔栅及沉淀等物理作用去除其中的固态污染物。一级处理过的废水再经二级处理。该处理主要用生物处理技术去除其中呈胶体或溶解态的有机污染物，BOD可达80%以上。二级处理后的废水一般可达到排放标准，但在某些情况下仍需进行三级处理。该处理采用物理、化学及生物技术去除废水中不能降解的有机物以及氯、磷等可溶性无机物。生物处理主要是利用微生物降解废水中的有机污染物，使其转化为无毒无害的简单物质，生物处理方法分为好氧和厌氧两大类。好氧生物处理效率高，使用广泛，已成为废水生物处理的主要方法。废水生物处理主要用于污泥的消化处理和高浓度有机废水的处理。1 活性污泥法活性污泥法的基本原理是利用人工培养和训化的微生物群体降解废水中的有机污染物已达到净化污水的目的。活性污泥是一种以细菌、真君、原生生物、后生生物为主的污泥状褐色絮状物，称之为絮凝体或菌胶团。其颗粒直径为0.020.5，含水率一般为98%99%，比表面积大。活性污泥具有凝聚、吸附、氧化及分解污水中有机物的性能。其去除废水中的污染物的原理是，活性污泥与废水充分接触混合后，其表层黏液层迅速吸附大量的有机或无机污染物。被吸附的有机或无机污染物在微生物酶的作用下进行分解或合成代谢，使废水得以净化。活性污泥法是废水中的一种最常用的方法。其处理系统中包括水系统、泥系统和气系统。其主要设备为曝气池和二次沉淀池。废水和从二次沉淀池回收的活性污泥同时进入曝气池并进行充分混合接触。在溶解氧气充足的曝气池中，废水中的有机污染物不断被微生物吸附和分解。混合液然后排入二次沉淀池进行泥水分离，净化后的废水向外排放；部分活性污泥回流至曝气池，剩余部分从系统中排去。除普通活性污泥法外，根据其工艺过程的变型，活性污泥法还有分级曝气法、生物吸附法、富氧曝气法、深水曝气法、表面曝气法及生物吸附曝气氧化法等。这些方法的生物需氧量（BOD）去除率一般达86%94%，悬浮物的去除率达90%95%。2 生物膜法生物膜法是一类使用生物群体附着于其他物体表面而呈膜状，并让其与被处理废水接触而使之净化的废水生物处理方法。由于生物膜主要由菌胶团和丝状菌组成，此外还有球衣菌、藻类（如颤藻、褐藻、衣藻、栅藻等）、原生生物（如波豆虫、滴虫等）及后生生物。生物膜实际上是一个复杂的生态系统，其中的生物形成食物链，如有机质细菌、真菌原生生物。在食物链中，每一个环节都有一部分有机质被分解成CO2和水，因而食物链在去除废水中有机污染物中有很重要的作用。广泛应用的生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流水床等。生物膜法的优点是供养充分、传质条件好、受气温影响小、填料表面积大、生物量多、处理效率好、动力消耗少等。该类方法除用于各种废水生物处理外，还可用于低浓度废水的深度处理、含氨氮废水的硝化脱氮等。3 厌氧生物处理法厌氧生物处理法是一类在缺氧条件下利用厌氧性微生物（包括兼性微生物）分解废水中的有机质的方法，亦称厌氧消化法或厌氧发酵法。厌氧消化过程可分为两个阶段，即酸性消化阶段和甲烷化消化阶段。在酸性消化阶段，产酸菌（异养性兼性细菌群）分泌的细胞外酶将含碳大分子有机物质（多糖、蛋白质及脂肪等）水解成单糖、氨基酸、丙三醇及脂肪酸等。这些水解产物在进入各类产酸菌细胞内，被代谢成更简单的丁酸、丙酸、乙酸及甲酸等有机酸，以及醇类、醛类、二氧化碳、硫化物、氢等，同时释放出能量。经酸性消化阶段产生的代谢产物，在甲烷菌的作用下进一步分解形成所谓的生物气。其主要成分是甲烷、二氧化碳以及少量氨和硫化氢。这两种消化阶段在连续培养体系中式同时进行的，并且保持着某种程度的动态平衡。厌氧消化法最常用的构筑物是消化池，近年来，开发出不少新的厌氧处理构筑物和工艺，使之具有更好消化效率，如升流式厌氧泥污床、升流式厌氧滤池、厌氧滤池、厌氧流化床和接触氧化工艺。4 氧化塘氧化塘又称生物塘，是一类利用水塘中的藻类对废水进行好氧生物处理的构筑物。在氧化塘中，废水的有机物主要通过菌类和藻类协同作用而被去除。异养微生物（即好氧细菌和真菌）将废水中的有机污染物氧化降解而获取能量，并形成各种无机物，如NH4、PO4及CO2等。藻类通过光合作用固定二氧化碳并摄取氮、磷等营养物质，合成有机物并产生新的细胞，同时释放出氧气，两者相辅相成。此外，氧化塘的底层有厌氧微生物活动，通过其无氧呼吸生成二氧化碳、水、甲烷、简单的有机酸和醇类等物质。一般可将氧化塘分成四种类型，即好氧塘、厌氧塘、兼性塘和曝气氧化塘。氧化塘已广泛用于城市污水及造纸、食品加工、制革、石油化工等工业废水的处理。污水井氧化塘处理后，BOD去除率可达50%95%，大肠杆菌去除率可达98%。氧化塘的优点是构筑物简单、投资运行费用低、维护管理简便，但占地面积较大。5 废水灌溉废水灌溉亦称土地处理法，它是用经过处理达到农田灌溉用水水质标准的生活污水或工业废水灌溉农田、草地和森林，借助于土壤中的生物及理化作用是其进一步净化。土壤微生物在污灌净化过程中起主导作用。受废水刺激后，土壤中某些微生物生长更加旺盛，甚至出现一些正常条件下不多见的细菌（如解酚细菌）。植物吸收废水中的氯、磷、钾等矿质元素也是净化废水的重要环节。此外，土壤本身也是多种污染物的净化剂，如吸附重金属、固定废水中的磷等。废水灌溉在净化废水的同时，能增加生物量和产量并节约利用水资源，具有经济与环境双重效益。