生物膜法在市政污水处理中的应用研究进展
雷波
广西华信工程设计股份有限公司 广西 530000
摘要：随着我国工业化、城市化进程的推进，工业废水、城市生活污水的排放量上升，污废水中污染物的去除难度也越来越大，水污染问题日趋严重，需要采取合适的处理工艺进行污水处理，提高出水水质。传统的污水处理工艺之中往往顾此失彼，总有缺陷和不足，因此，近些年来组合工艺的应用开始变得普遍，其中生物膜法就是非常典型的一种组合工艺。生物膜法是生物处理工艺与膜分离工艺的组合工艺，具有二者的技术优势。
关键词：生物膜法；市政污水处理；应用
1生物膜法工艺原理及存在的问题
1.1生物膜法工艺原理
生物膜法是指使微生物黏附于载体上，污水在通过载体时，微生物利用氧化分解、吸附方法等分解污染物。污水与生物膜接触后分为附着水层和隔水层，两个水层之间生长有大量的微生物及其他微型动物。生物膜法的工艺原理就是利用微生物的吸附和氧化降解水中的污染物，同时不断繁殖、更新生物膜，生物膜的隔水层通常不与污水接触，形成厌氧状态，使得生物膜在生长一段时间后会脱落，然后新的生物膜继续生长，继续处理污染物，维持生物膜污水处理工艺的正常运转。
1.2生物膜法存在的问题
生物膜法具有处理效果好、出水水质稳定、占地面积小、工程造价低等优势，因此在市政污水处理中得到了广泛的应用。随着生物膜法的不断发展，近年来出现了各种各样的处理形式，使其更具有广泛的适用性。但生物膜法还存在很多问题需要解决。一是生物膜法对进水的悬浮物（SS）要求较高，SS浓度过高会降低处理效果，研究发现，当进水SS高于100mg/L时，生物膜法处理效果会很低。二是生物膜法去除氮、磷的效果较差，仅使用生物膜法进行脱氮除磷不能满足排放要求，要想去除氮磷，人们需要另加药剂或者联合其他工艺共同处理，而投加药剂不仅增加经济投入，还可能造成水体二次污染。三是脱氮需要通过硝化和反硝化来实现，但是生物膜法由于进水水质等方面的原因，限制了氨氮的氧化反应，影响了后续的反硝化，如要实现良好的脱氮效果，还需要增设反硝化池，并且需要投加碳源，增加了污水厂运行成本，同时加大了处理工艺的占地面积。四是生物膜法结构单元较小，节省了占地面积，但是会缩短水力停留时间，同时还会增加水头损失，导致整体处理工艺的效果下降，主要表现为微生物的氧化能力下降，生物膜更新速度太快，使得污水处理的稳定性较差。
2生物膜法主要工艺
2.1高负荷生物滤池
高负荷生物滤池是一种专门针对城市污水处理而研发的工艺，该工艺需要添加大量的滤料，微生物附着在填料上形成稳定的生物膜处理系统，同时增加了生物与水的接触面积，从而达到净化的目的。滤料不同，生物滤池的处理效率也不同，应用较多的是卵石、塑料，主要原因是它的价格相对低廉。高负荷生物滤池目前主要用于处理污水中的难降解有机物，生化需氧量（BOD5）的去除率一般保持在50%以下。高负荷生物滤池中的关键环节是将污泥和生物滤池混合，然后曝气，同时进行生物吸附，有效降解有机污染物，这样缩短了反应池中水力停留时间，大多高负荷生物滤池的停留时间一般控制在1h左右，而且其处理负荷要高于普通滤池。随着城市污水处理难度及处理要求的不断提高，有关高负荷生物滤池的研究越来越多，高负荷生物滤池具有负荷高、工程成本低、能耗较低的特点。有研究表明，高负荷生物滤池与传统活性污泥法相比可减少20%的资金投入，而且比传统活性污泥法操作更简便、运行更稳定，抗冲击负荷更强，出水效果更好，其出水中SS浓度可降低至15mg/L以下。
但高负荷生物滤池还需要解决一些自身的缺点，如滤料间的空隙和进水有机物的含量比例，其比例的失调会影响滤料孔隙，空隙过小或者进水负荷过高都会导致生物膜无法顺利脱落或者会过度生长，反而会堵塞生物滤池，降低污水处理效果。
2.2生物曝气滤池
曝气生物滤池起源于欧洲，随后在欧洲各国被广泛应用，又被称为生物接触氧化法，具有抗冲击负荷强、能耗低、自动化程度高以及处理效果好等优点。曝气生物滤池发展至今，已经成为可以脱氮除磷的工艺。相比传统的活性污泥法和生物滤池，曝气生物滤池能够更好地控制污泥膨胀，脱氮除磷的效果更佳，在去除悬浮物和胶体等方面也具有良好的效果。曝气生物滤池工艺采用不同的滤料，其运行方式不同，主要有两种。一种是从池底进水，和空气进池方向相同。另一种是由池上方进水，同空气进入池的方向相反，被称为“下向流”，由于采用这种运行方式，该工艺也省去了二沉池，降低了建设和运营成本。曝气生物滤池在运行时通常不采用连续曝气，一般采用短时间的曝气，可满足反应器溶解氧的需求，可处理高浓度有机类的废水。目前，我国应用较多的是逆向流方式的曝气生物滤池，其中需要添加滤料，它不仅可以发挥自身的优势，还具备生物膜法的特点。在添加填料的曝气生物滤池中投加铁盐，可以提升除氮效果，丰富曝气生物滤池的处理功能，为城市污水处理提供更多的选择。大连马栏河污水处理厂是我国第一座采用曝气生物滤池的污水处理厂，于2001年建成运行，主要处理城市生活污水，设计处理规模为12万m3/d，经过20年的检验，目前运行比较稳定。
2.3生物转盘
生物转盘是生物膜法的一种工艺，是生物膜法的优化。生物转盘表面可以形成一层稳定的生物膜，通过和污水接触，实现污水中污染物的降解转化。微生物将部分有机污染物转化为自身所需的营养物质，有机污染物得到净化。生物转盘工艺出现于20世纪50年代，首先在德国进行了生物转盘的试验，随后该工艺在其他地区得到了广泛的推广。生物转盘工艺具有能耗低、运行简便等优势，但其造价和运行成本较高，大规模应用困难较大。研究指出，我国生物转盘技术应用实例的设计处理规模可以达到4万t/d，转盘的直径为3m，每台转盘的面积大约为1600m2。在转盘之间还需要设置鼓风机。此外，为了保证处理效果，生物转盘通常设置于室内。随着生物转盘工艺应用的增多，研究不断深入，自动化技术不断提升，生物转盘工艺有了更大的进步，运行成本更低，操作更为简便，为污水处理提供了更多的技术支持。
3生物膜法在城市污水处理中的应用前景
生物膜法是我国城市污水处理中应用最为广泛的技术之一，效果显著。目前，我国城市污水处理厂约有4000多座，生物膜法的应用率只有15%，比例较低。我国市政污水处理还有很大的发展空间，生物膜法处理效率高，形式多样，可针对不同地区、不同水质、不同水量调整处理形式，还可以结合其他深度处理工艺进行联合处理，资金投入的选择较多。生物膜法相较于传统活性污泥技术，在处理效率和操作运行方面都体现出更大的优势，现在还发展出多种工艺形式，如生物接触氧化、生物转盘、生物滤池等，近年来还出现了生物流化床、移动床生物膜反应器（MBBR）等新型生物膜工艺。随着市政基础设施的完善和科学技术的不断进步，各种新型污水处理工艺不断被研发出来，生物膜法的优势会被更多地发掘出来，将会在城市污水处理中发挥更大的作用。
4结语
有效处理市政污水是城市水资源综合利用的重要措施，也是保证生态环境持续健康发展的关键。生物膜法在处理市政污水方面具有显著的优势。社会不断向前发展，市政污水的处理标准也不断提高，因此，生物膜法也需要持续研发和革新，提升城市污水处理效果。
参考文献：
[1]陈瑶.生物膜法在污水处理中的有效应用[J].环境与发展，2020（5）：70-71.
[2]赵楠.生物膜法在市政污水处理中的应用研究[J].节能与环保，2020（3）：89-93.