1 霍尼韦尔的生物反应器系统开发背景

在上述要闻中，霍尼韦尔UOP XCeedTM生物反应器系统基于霍尼韦尔固定化生物催化剂或微生物反应器技术，进行模块化的集成开发，应用于食品饮料、化学品和纺织的生产制造、地下水修复、炼油石化等领域，能满足废水排放或重复利用的相关污染物脱除要求。在商业化应用前，已经50多个项目的试用。

霍尼韦尔的生物反应器系统的商业化开发，是在全球淡水资源严重不足的背景下开展。对于我国而言，人均水资源严重贫乏也是基本事实。

2 污水处理的重要性

我国已经是人均水资源严重贫乏的国家之一。2013年底我国水资源总量27 860亿立方米，约占全球水资源量的6%，位居世界第四；但是，2013年人均水资源占有量仅2 052立方米，约为世界平均水平的1/4，且水资源时空分布不均的特点十分明显。

在水资源总量中，可利用淡水量仅为8 140亿立方米，而截至2013年我国社会总用水量已达6 170亿立方米，为此我国提出2020年控制全国用水总量6 700亿立方米的目标，实行严格的水资源管理制度。其中，通过水处理等方式提高再生水的利用水平，减轻水体污染，已成为必由之路。

在我国城市水资源总消耗中，工业用水大约占 2/3 ，因此污水的再生处理在节水方面有很大的潜力。此外，污水处理的重要性，还不仅仅体现在节水的贡献上——全国多数城市地下水都受到一定程度的点状和面状污染，并且具有逐年加重的趋势，有效的污水处理对于减缓地下水的污染也是至关重要的。

3 污水的生物处理

传统的化学处理方法成本高、效率低，因而利用生物学反应器或生物反应器来实现污染物的生物降解，已成为发展的必然趋势。目前，商业上应用较多的生物反应器有两类，一是活性污泥反应器，二是生物膜反应器。由于活性污泥法和接触氧化法需向反应池内的废水曝气充氧，带来耗能高、投资大、运行维护难等特点，而生物滤池和生物转盘的方法，则具有反应池填料的容积负荷低、系统脱氮效果较差、反应池体积大、占地面积大等不足。为此，生物膜流化床处理技术、新型生物亲和性填料等新型的生物处理技术，得到了开发。以生物膜流化床处理技术为例，当污水流过生物膜载体时，微生物表面附着、生长繁殖、形成生物膜（其中，表面溶解氧较多的部分形成好氧膜，内层溶解氧较少的部分形成厌氧层）、脱落、更新，实现对污水中有机物的吸收和降解。

4 生物反应器系统的模块化设计

从现已开发的、较为成熟的系统来看，除了生物处理过程中，在反应器系统的设计上，至少还有许多设计方面的启示：一体化、多级处理、模块化的设计。

究其根源，废水的组成可能因废水来源的不同而有差别，且还与水质、用途、保护性措施、培养特性、工业活动以及当地进行的各种工业处理有关。这就意味着，需要通过模块化的设计（例如前述要闻所涉的生物反应器系统），来满足食品饮料、化学品和纺织的生产制造、地下水修复、炼油石化等不同领域的要求。

5 生物反应器系统的多级化设计

这也就意味着，传统的生物膜反应器（大多为单级反应器）的局限性显现出来。尽管单级反应器结构紧凑、简单，但是无法满足不同模块、不同类型污水处理的优势微生物菌群生长环境的构建要求，处理效能较低。

以生物膜反应器为例，生物膜在驯化后，按预定流量使污水逐次平流经过生物膜反应器内的多层隔板，形成多级的系统，以去除污水中的有机物和氮、 磷等不同的污染物，以实现系统的处理。

6 生物反应器系统的一体化设计

模块化、多级化的设计，也就意味着将不同生物处理工艺整合在一个反应器内以处理废水的需求——通过一体化的设计（将不同的厌氧、缺氧和好氧工艺有机整合在一个反应器内），实现投资少、占地少、能耗小、处理效果好、管理方便等的反应器系统。

7 污泥的生物处理

除污水处理外，污泥的生物处理也是同样重要的发展方向。目前国际上污泥处理采取的方式有海洋倾倒、卫生填埋、焚烧、污泥热干化、 堆肥等几种处理技术，其中目前世界上各国基本都不允许往海洋倾倒污泥，卫生填埋占用土地量大、渗漏液难处理、影响地下水系，焚烧处理成本高，污泥热干化设备投资高。与这些方法相比，污泥的生物处理系统开发具有较为明显的优势，同样是我国城镇化和社会发展所必需的。

原文链接：http://www.bioexpress.ac.cn/zhutis.asp?id=16193