试论生物膜法技术在污水处理中的有效应用

　　摘要：生物膜法技术具有很强的抗冲击负荷能力，且处理效果理想，运行维护简单，不会产生污泥膨胀的现象，因此在污水处理中有着广泛的应用。本文介绍了生物膜技术的概念、分类和特点，对生物膜技术在污水处理中的应用状况做了简要的分析。

　　关键词：生物膜;污水处理;进水水质;出水水质

　　目前我国污水处理行业中常用的活性污泥法具有成本高、对水质和水量适应性较差、容易造成二次污染等缺点，而生物膜法的出现有效的改变了这种状况，为我国的污水处理行业带来了新的选择。

　　一、生物膜法的概念和特点

　　生物膜法是令微生物附着在惰性滤料上，形成膜状的生物污泥，从而对污水起到净化效果的生物处理方法。

　　生物膜法具有运行费用低廉、管理方便的特点，对进水的水质与水量变化有着很强的适应能力，克服了活性污泥法中污泥丝状膨胀的缺点，剩余污泥量也有了显着的减少。但是与活性污泥法相比，生物膜法对环境温度的要求较高，气温过高或过低都会影响生物膜的活性，引起生物膜的坏死和脱落。另外，由于生物膜需要附着在滤料上才能够对污水起到净化作用，因此载体的比表面积对生物膜处理的效果有着很大的影响，如果选用的滤料比表面积达不到要求，想要达到预期的处理效果就需要增加处理池的面积，使投资费用增大。生物膜法中使用的滤料属于消耗品，需要对其进行周期性的更新，增大了运行期间的管理费用。同时，生物膜法对工艺设计和运行条件的要求较为严格，一旦发生问题，便会引起滤料的破损和堵塞，降低出水的水质。

　　二、生物膜法的分类和优缺点

　　(一)生物接触氧化法

　　生物接触氧化法实际上是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池与生物滤池相结合产生的综合性污水处理工艺，同时具备两种处理方法的优点，具有容积负荷高、抗冲击负荷力强的特点。生物接触氧化法的供氧十分充足，膜的更新速度非常快，大大的提高了生物膜的活性，增强其抗冲击能力，而且使用生物膜法会将产生的大部分活性污泥附着在载体上，减少污泥产量及回流量，降低对机械的损耗。但生物接触氧化法的滤料容易发生堵塞，增加了管理的难度。

　　(二)生物流化床

　　生物流化床技术是利用气体或液体，使附着微生物的固体颗粒状滤料呈流态化，对污水进行净化的技术。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活动阶段的特征，根据微生物的生长特点将处理阶段划分为固定床阶段、流化床阶段、液体输送阶段三个阶段。生物流化床的主要优点：

　　1、容积负荷高，抗冲击能力强。由于生物流化床的载体是采用小粒径固体颗粒，且载体成流态化，所以生物流化床的单位体积表面积要比其他生物膜法的大很多且抗击能力要较其他生物处理法高。

　　2、微生物的活性较强。由于生物颗粒不断地相互碰撞与摩擦，使生物膜的厚度较薄且均匀。对于同类污水而言，在同等的处理条件下，生物膜不仅反应速率快且呼吸率也非常快，所以微生物的活性较强。

　　3、净化效果好。由于载体颗粒一直处于剧烈的运动状态，从而导致界面的不断更新，这样不仅有利于微生物对污染物的吸附和降解，更能加快生化反应速率，进而使净化效果得到提高。

　　但是由于微生物颗粒在设备当中处于流动状态，对设备的磨损较为严重，同时载体颗粒自身也存在着磨损现象。另外，生物流化床的防堵塞问题及生物颗粒流失等问题目前还没有有效的解决方法，在一定程度上限制了生物流化床的推广。

　　(三)移动床生物膜反应器

　　移动床生物膜反应器简称MBBR，是介于生物接触氧化法与生物流化床法之间的一种新型生物膜污水处理工艺，很好的解决了生物接触氧化法中滤料堵塞的问题，同时也克服了生物流化床中三相分离困难的缺点，具有良好的处理效果。

　　移动床生物膜反应器利用密度接近于水的颗粒状材料作为生物膜的载体，向反应器中连续通入污水同时进行曝气，创造出良好的混合接触条件，利用微生物的生物活动达到净化污水的目的。移动床生物膜反应器具有微生物浓度高、食物链长的特点，对进水的流量和浓度变化有很强的适应能力。同时，由于选用的生物膜载体密度与水接近，降低了流化过程的能量消耗，增大了传质速率，且不易发生堵塞，剩余污泥量明显少于活性污泥法。另外，由于此方法的结构紧密，因此具有占地少、能耗低的特点，明显的降低了投资与运行维护的费用。以上种种优点使得移动床生物膜反应器在污水处理过程中得到了广泛的应用。

　　(四)生物滤池法

　　生物滤池法的基本流程是由初沉池、生物滤池和二沉池三部分组成的。生物滤池主要分为两大类：

　　1、有高负荷生物滤池。其优点是处理效果好，去除率可达90%以上，其出水可降到25mg/L以下，且出水水质非常稳定。其缺点是占地面积过大，容易堵塞，影响环境卫生。

　　2、塔式生物滤池。与传统的生物滤池相比，其具有负荷高、分层明显、堵塞可能小与占地面积小等优点。

　　三、生物膜法技术在污水处理中的实际应用

　　生物膜法因其良好的处理效果、较低的污泥产量和经济的运行维护费用，在污水处理中得到了广泛的应用，本文以移动床生物膜反应器的实际应用、组合式生物膜SBR工艺在医院污水处理工程的应用为例，探讨生物膜技术在污水处理实际应用中的现状。

　　(一)移动床生物膜反应器的实际应用

　　印染废水的水量较大，占到了全部工业废水的百分之十，具有有机物含量高、COD值大、色度高、酸碱度变化大等特点，传统的活性污泥法对进水的变化适应能力不强，而移动床生物膜反应器微生物浓度高，抗冲击负荷能力强，能够很好的适应印染废水水质与水量的变化。采用移动床生物膜反应器处理印染废水的出水，能够有效的降低出水的COD和色度，使出水水质达到国家一级排放标准，其具体处理过程如下：

　　1、试验阶段。实验装置主要包括进出水装置、曝气装置以及反应器三部分，反应采用连续进水的方式，出水为连续式滤布膜过滤出水。反应器由两部分构成，其中左侧为反应区，采用悬浮填料，使生物膜颗粒悬浮于水中，并在气体的作用下呈循环运动状态;右侧为沉淀区，安装有滤布膜组件，可以起到泥水分离的作用，使出水借助重力流出，而污泥回流至左侧的反应区。反应过程的曝气量为0.55m3/h，水力停留时间为1.5d，进水采用针织物精细印花生产工艺中的母液和冲洗水，水质变化较大。

　　2、试验结果。经过一定时间的运行后检测出水的水质，发现移动床生物膜具有很强的抗冲击负荷能力，COD的平均去除率可达85%、色度的平均去除率为90%、NH3—N的平均去除率达到了85%，出水的COD及色度均达到了国家一级排放标准，对印染废水具有良好的净化效果。

　　3、实际应用及结论。使用移动床生物膜反应器处理印染废水，能够有效地降低出水的COD、色度与NH3—N浓度，且对进水的水质与水量的变化有良好的适应能力，在印染厂长期的使用过程中均能维持出水水质的稳定，同时运行费用较低，维护相对简单，是一种有效的印染废水处理方法。

　　(二)组合式生物膜SBR工艺在医院污水处理工程的应用

　　由于医院的污水处理方法较为传统，而且医院一般排放的污水都没有经过处理就排放出来，对环境造成了严重的污染。因此，采用组合式生物膜SBR工艺来处理医院的污水，可以更合理的将医院的污水进行处理，同时还能使医院排放的污水达到国家规定的相应标准，从而减少对环境的污染。

　　1、试验阶段。使用组合式生物膜SBR工艺需要运行四个阶段，这四个阶段是进水曝气、沉淀、滗水、闲置。在工作中需要把这四个阶段不断的重复循环，每个循环周期大概为五个小时左右。其大体步骤是：将超声波液位探测器安置在调节池内，当调节池里的污水达到设定的数值，提升泵就会自动运行将污水提升至污水处理的工艺池，然后鼓风机开始自动曝气，系统随之便进入了进水曝气阶段。大约十分钟以后，系统会将混合液体进行碳化、硝化、反硝化和生物反应四个过程。当调节池内的液位到达最低设定值时，系统会自动进入沉淀阶段。在沉淀一个小时后系统会自动进入滗水运行阶段，滗水结束后系统进入闲置阶段。

　　2、试验结果。经过一段时间的试验运行以及对出水水质的检测，发现组合式生物膜SBR工艺对医院污水的处理完全达到了国家的规定水平，起到了很好的效果。但是，系统在运行过程中还存在一些问题，比如加药量不稳定或者阻塞等等，都需要按照相关的操作及时修正。

　　3、实际应用及结论。组合式生物膜SBR工艺是以生物膜法为主，将生物膜法和活性污泥活法结合在一起的处理方法。这个处理方法可以从实际出发，随时切换和调整运行设备及时间，还可以控制药剂的使用量，降低污水的处理成本。

　　四、总结

　　利用生物膜法对污水进行处理，能够很好的克服活性污泥法的各项缺点，对进水具有很好的适应能力，可以应用到多种行业的污水处理过程中，具有广阔的发展前景。

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