王媛
中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 上海 200333
[摘要]：近年来，随着我国经济的快速发展，而在水污染治理中，一体化污水处理装置具有基建费用低、管理方便等优点。在我国国内水环境治理不断深入的背景下，一体化污水处理装置具有长远的应用潜力。其中，生物膜法作为一体化污水处理装置开发的重要方向，其研究内容一直是国内外的重点领域。本文简述了目前生物膜法在一体化污水处理中的开发应用情况。
[关键词]：生物膜法；一体化；污水处理装置；应用
引言
生物膜法是一种广泛应用于生活污水和工业污水的生物处理法。研究介绍了生物膜法的基本原理，分析了不同种类生物膜法的优缺点以及生物膜法在污水处理中的有效应用情况。
1生物膜法的基本原理
众所周知，活性污泥法中的微生物是处在悬浮状态的。而生物膜法则是基于微生物附着于填料表面形成的活性污泥层，它是固定的生物层。流动的污水，其中的有机污染物通过附着水层进入生物膜，而大量的微生物和原生动物密集在生物膜中，在溶解氧存在的条件下，使进入其中的有机污染物发生降解而被处理掉，流经的污水得到净化。同时，菌类微生物因获得营养物质而不断的生长繁殖，随着微生物的数量增加，生物膜在逐渐变厚。在溶解氧不能到达的膜层深处形成厌氧层。其中的厌氧微生物只有在生物膜达到一定厚度时才具有较高活性。对于普通的市政污水来说，在20℃的水温中，大约需要30天的挂膜周期。生物膜还具有较强的吸附性。利用生物膜法处理污水的基本工艺流程是这样的，待处理的污水首先进入初沉池，在此去除大部分的悬浮物及固体杂质，其出水进入生物膜反应器进行生化处理，反应过程产生的脱落的生物膜随已处理水进入二沉池，二沉池可以沉淀脱落的生物膜使出水澄清，提升水质。如有必要，二沉池出水可以回流到初沉池的出水以稀释生物膜反应器的进水，防止生物膜的过快增长。
2生物膜法在一体化污水处理装置中的应用
2.1生物滤池工艺
生物滤池主要由滤床、布水系统、排水系统三大部分组成，当污水从布水系统导入后，在污水流过滤料的时候，滤料上附着生长的微生物便可以通过吸附和新陈代谢的方式，对污水中的COD、氨氮等污染物进行降解。生物滤池根据构造不同可以分为塔式生物滤池和膨胀床生物滤池等。目前，一体化生物滤池工艺的研究方向主要分为两大类，一类是内部填料的选取与研发，如：活性炭、PVC生物填料等；另一类是组合工艺和布水方式的开发利用，如：生物滤池＋土地处理系统、生物转鼓＋反硝化池等。采用实验室配制的人工生活污水为处理对象，考察了以铁＋聚氨酯泡沫为滤料的一体化塔式循环滤池对污染物的去除效果，结果发现，当循环流量为45L／h，ＨＲＴ＝２ｈ时，COD的去除效果可以达到85％，出水浓度在100ｍｇ／Ｌ以下，总氮的去除率可以达到42％左右，总磷的去除率可以达到７０％左右。在一体化复合滴滤池处理生活污水研究中，考察了５种不同滤料的组合方式对生活污水的处理效果，研究发现，利用沸石、活性炭、陶粒组合而成的混合滤料对COD、TN、TP的去除效果最好，平均去除率可以达到90.84％、32.14％、59.37％，且该混合填料在后期对于实际生活污水的处理中，平均去除率更是提升到了97.15％、40.35％、92.51％；利用沸石、活性炭、砾石组成的混合填料对ＮＨ４＋－Ｎ处理效果最好，平均去除率可以达到84.76％。
李嘉树针对农村生活污水特点，研究开发了一体化膨胀床复合生物滤池处理工艺，该工艺由三个塔式生物滤池串联而成，污水以降流＋升流＋降流的形式依次流过一体化膨胀床复合生物滤池的一级预处理池、二级硝化池、三级膨胀床后排放，结果发现，当进水水温为23—25℃，水力负荷为４ｍ３／（ｍ２·ｈ），回流比为150％，气水比为3∶1，在二级硝化池出水处投加60ｍｇ／Ｌ的三氯化铁时，一体化膨胀床复合生物滤池对COD、NH4＋－N、TN、SS、TP的去除率分别为90.2％、92.2％、68.2％、98.6％、90.0％，污染物出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中的一级Ａ标准。
2.2曝气生物滤池
曝气生物滤池也称生物接触氧化法，是一种处理效果好、抗冲击能力强、能耗低、自动化程度高的生物膜法。曝气生物滤池相较于传统的活性污泥法和生物滤池而言，在控制污泥膨胀、脱氮除磷、去除悬浮物和胶体等方面效果显著，且由于采用水下气上的方式运行，因此省却了二沉池的成本，建设和运行成本都比较小。曝气生物滤池的运行通常可不采用连续曝气，全池的短时间歇曝气即可满足滤池中微生物的生存和分解所需，能够处理浓度更高的进水。
2.3生物转盘法
生物转盘工艺出现的比较早，由许多平行排列且部分淹没在水中，部分暴露在空气中以较低速度做圆周运动的圆盘及水槽构成。因其微生物浓度高、生物分级明显、产泥量低操作单方便，运行时成本低的特点得到广泛应用。生物转盘宜采用多级处理方式。实践证明，盘片面积不变时，多级串联运行的生物转盘能够提高处理水质。为更进一步节省动力消耗提高处理效率，生物转盘通过采用空气驱动、与曝气池结合等方法有了新的改进工艺。
2.4生物流化床
流化床反应器是指颗粒状物料在流动的液体或气体的带动下，在反应器内部呈现沸腾或悬浮状态，即流化状态。生物流化床是以搅拌、回流水或曝气作为动力使反应器内的污水形成液体流，微小的粒状填料在液体流的作用下在反应器中呈悬浮流动状态。生物流化床又可分为好氧及厌氧。对好氧生物流化床而言，充氧过程与流化过程分开的为两相生物流化床，充氧过程与流化过程在反应器内同时进行的为三相生物流化床。好氧生物流化床可用于处理含中、低浓度有机污染物的工业废水和生活污水，同时去除HN3-N。厌氧生物流化床不必充氧或曝气，但厌氧微生物产生的甲烷气体与反应器内的固、液两相叠加为三相生物流化床。厌氧生物流化床可以处理高、中、低浓度的有机废水。生物流化床技术具有占地面积小、容积负荷高，抗冲击负荷能力强等特点，特别适合于提标改造的污水处理项目，采用理想的流化床载体可大幅提高旧有生化池的容积负荷，节省基建投资。
2.5淹没式附着生长生物反应器应用
这一技术将生物载体淹没于流体中，可以起到统一生物氧化、对悬浮固体有效截留的作用。从当前情况来看，淹没式附着生长生物反应器在城市公共污水处理、住宅区产生的生活污水处理以及加工厂废水净化中的应用较广，其能够实现脱氮去磷、硝化以及反硝化，并且所需的空间面积较小，造价较低、能耗较小，运行成本低。
结语
随着人们对于生物膜技术的不断探索，生物膜法的理论会更加完备，伴随着新型填料的研发及与各种技术的有机结合，其工艺会不断得到改进，未来的应用空间巨大。
参考文献
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