探析分散式生活污水多级生物膜的处理工艺及菌群特性

雷蓓

摘 要：与集中式处理方式相比，分散式生活污水处理方式更加符合我国生活污水处理工作的实际需求。这种处理方式在降低处理成本的同时，还有效保证了生活污水的处理质量。此外，生物膜的应用使得处理过程产生了环保性能。本文从预氧生物粗滤工艺入手，对分散式生活污水多级生物膜的处理工艺及菌群特性进行分析和研究。

关键词：分散式生活污水多级生物膜；处理工艺；菌群特性

中图分类号：X703.1 文献标识碼：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0014-01

当前我国产生的生活污水量较大。当生活污水处理不善时，这些污水可能会对可用水资源产生污染，甚至可能对人们的身体健康产生不良影响。分散式生活污水多级生物膜技术的应用可以有效避免上述问题的出现。除此之外，这种技术的应用还可以提升生活污水的处理质量。

1 分散式生活污水多级生物膜的处理工艺

从整体角度来讲，分散式生活污水多级生物膜的处理工艺主要包含以下几种：

1.1 预氧生物粗滤工艺

预氧生物粗滤工艺的作用。就分散式生活污水多级生物膜技术而言，其预氧生物粗滤工艺的作用主要包含以下几种：第一，过滤作用。当整个分散式生活污水多层生物膜运行至稳定时期之后，填料中的生物膜悬浮过滤床会通过截留作用与吸附作用的发挥实现对生活污水中颗粒状物质或悬浮物质的合理处理。第二，生物氧化及生物絮凝作用。预氧生物粗滤工艺的这种作用发生在非直接曝气条件下。第三，食物链分级捕食作用。该食物链的复杂程度较高，食物链中各个节点生物的分级捕食可以有效提升生活污水的处理质量[1]。在分散式生活污水多级生物膜技术中，预氧生物粗滤工艺的应用流程如图1所示。

1.2 预氧生物粗滤工艺的COD处理效果

实验研究结果表明，COD负荷预氧生物粗滤工艺COD处理效果之间的关系为正相关关系。随着生活污水中COD负荷的不断增加，其去除负荷量也会发生相应的提升。这种正相关处理作用一直会延续至20kgCOD/（m3·d）参数状态，此时预氧生物粗滤工艺的处理速度会逐渐降低[2]。

1.3 预氧生物粗滤工艺的悬浮物处理效果

随着生物膜形成规模的增加，该工艺对悬浮物的去除率会发生相应的提升；在运行稳定期，这种工艺对生活污水中悬浮物的去除率范围大致处于80%-93%之间。

（1）生物转盘工艺。与其他工艺相比，生物转盘工艺的应用优势在于其所需能耗较少，且成本相对较低。在实际的分散式生活污水处理工作中，处于稳定运行状态的生物转盘工艺可以将生活污水中的清洁剂、各类化合物有效去除。为了优化生活污水的处理效果，可以将生物转盘工艺与消毒工艺、沙滤工艺组合在一起，实践经验表明，将这三种处理工艺组合成一种新的组合工艺，其对生活污水中的BOD、COD、悬浮物的去除率分别为：73%、96%、82%。

（2）移动载体生物膜工艺。这种工艺需要事先选用相应的填料作为生物膜载体，当生活污水流入曝气池时，其中的水力、曝气作用同时作用于生活污水，使其转化成易于处理的流化状态。相对于其他处理工艺而言，移动载体生物膜工艺的生活污水处理效率相对较高，其所需成本相对较少。除此之外，这种工艺在实际应用过程中通常不会产生污泥膨胀问题。

（3）常规污染物去除工艺。就分散式生活污水多级生物膜技术而言，其对生活污水中各类常规污染物的去除效果如下：①粪大肠菌。分散式生活污水多级生物膜技术的应用可以获得良好的粪大肠菌处理效果。实验结果表明，当生活污水中粪大肠菌群的数量级处于106水平时，分散式生活污水多级生物膜（三级）技术的应用可以将生活污水中的粪大肠菌数量级控制在103-104范围内[3]。②氨氮。分散式生活污水多级生物膜技术的应用可以将被处理生活污水中的氨氮浓度控制在5mg/L以下。除此之外，这种技术去除氨氮元素的稳定性相对较好。NH4+以及N元素的去除是通过硝化反应实现的。③磷。分散式生活污水多级生物膜技术对生活污水中磷元素的处理主要是通过以下几种方式完成的：第一，生物同化作用方式。在实际处理过程中，细菌的增殖会将生活污水中的一部分P去除掉。相对于其他方法而言，这种方法的P去除率相对较低；第二，物理截留作用方式。就分散式生活污水多级生物膜技术而言，其物理截留作用方式去除的P大多是以固体形式存在的。因此，如果生活污水中的P多为溶解状态，则物理截留作用方式的应用无法获得良好的P去除效果。第三，化学沉淀作用方式。硝化反应会促进Fe3+、Ca2+以及Al3+等金属离子向溶液中的析出，这些离子会与P元素产生化学作用，进而实现去除P目的。

2 分散式生活污水多级生物膜的菌群特性

这里主要从以下几方面入手，对分散式生活污水多级生物膜的菌群特性进行分析：

2.1 运行初期

（1）菌群变化特性。在运行初期，分散式生活污水多级生物膜的菌群活性较低，菌群的活性参数会随着运行时间的延长逐渐发生增加。在这种技术中，影响菌群活性的因素主要包含有机底物浓度以及污泥产量。

（2）菌群演替特性。就分散式生活污水多级生物膜技术的第一级反应器而言，其中包含的菌群主要是异养菌；而就具有硝化功能与除碳功能的第二级反应器而言，其中的菌群主要是硝化菌和异养菌。当整个反应器的运行时间达到15天时，其污泥中的菌群结构开始进入稳定状态。

2.2 运行稳定期

菌群演替。在运行稳定期间，其第一级生物粗滤柱中的菌群主要是异养菌。由于该位置此时的有机物浓度较高，因此，该位置的微生物主要为好氧菌、兼性菌以及厌氧菌；在第二级反应器中，其菌群主要是自养菌与异养菌。除此之外，这段期间内分散式生活污水多级生物膜技术对悬浮物、COD等因素的去除情况如表1所示。

2.3 基于2柱反应器的菌群结构空间演替特性

在分散式生活污水多级生物膜的2柱反应器中，其菌群结构的空间演替特性为：运行稳定期，其中同时包含厌氧微生物、好氧微生物以及兼性微生物。当该位置的悬浮床高度发生增加（生物膜逐渐形成）时，微生物的种类以及数量也会发生相应的变化。菌群的空间演替过程与环境条件息息相关。例如，当某种条件消失时，原本处于优势状态的菌种可能会逐渐消亡。

3 结语

从整体角度来讲，分散式生活污水多级生物膜技术中包含的处理工艺主要包含预氧生物粗滤工艺、移动载体生物膜工艺等。在实际应用过程中，分散式生活污水多级生物膜中的菌群特性会随着运行时间的变化产生相应变化。例如，在运行初期，该多级生物膜技术中的菌群会按照异养菌、异养菌与硝化菌组合的步骤发生演替变化。

参考文献

[1]刘智晓.分散式生活污水多级生物膜处理工艺及菌群特性研究[D].哈尔滨工业大学，2009.

[2]张洪军，朱彤.A/O工艺膜生物反应器处理生活污水的脱氮特性及硝化菌群的分子检测[J].环境污染与防治，2009，01：47-50.

[3]丁安.重力流膜生物反应器处理灰水效能及膜通量稳定特性研究[D].哈尔滨工业大学，2015.