初探生物膜工艺处理生活废水的实践

宋平

【摘 要】本文主要从初步介绍生物膜工艺，以及生物膜工艺在处理生活废水时的基本原理，通过对目前国内两个较大城市在应用生物膜工艺处理圣湖废水时的实践分析，得出生物膜工艺在处理生活废水时的基本特点以及不足。

【关键词】生物膜工艺；生活废水

引言

目前，由于淡水资源的不断减少，全世界人们在节约水资源方面都做出了很大的努力，就我国而言，节约用水这个概念已经深入人心，对于生活以及工业废水等的利用更是已经有了很长的历史。随着科技的进步，生活废水的处理也越来越成功。

一、生物膜工艺简介

生物膜工艺从狭义来理解也可以理解成生物膜法。生物膜法通常是与活性炭吸污泥法相提并论的一种今年大为发展的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定生物处理废水膜法，是污水水体自净过程的人工参与以及水体净化强化，生物膜工艺在处理生活废水时主要是去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。主要的处理技术有：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘、生物接触氧化设备以及生物流化床等。

生物膜工艺在十九世纪二三十年代就得到了部分发展，当时国外建造了较多的生物滤池。在十九世纪四十到六十年代有逐渐被另一种净化技术代替的危险。随着新型合成材料的大量生产以及环境保护对于水质的要求不断提高，生物膜法又得到了新的发展。生物膜法作为新的工艺以及它所附带的新设备与先前以炭以及小碎石为填料的生物滤池相比具有以下优点：

1.供氧十分充足。

处理结果受温度以及周围环境影响少。

3.填料质量轻巧，填料的占地面积大。

4.设备的处理效果佳，处理范围大。

5.在处理过程中填充物中不生长苍蝇，净化出来的水气味少，十分清澈，卫生条件较好。特别是在生物膜法中微生物附着生长，能够与介质中的有机物浓度形成一种平衡，故可用于低浓度污水的深度处理。近年来，国内外用生物膜法作为对生物处理构筑物出水的补充处理进行了不少研究。生物膜法用于含氨氮污水的硝化，脱氮，获得了很好的效果。

二、生物膜法在处理废水中的基本原理

众所周知，生物膜法是在充分供氧条件下，用生物膜稳定和澄清废水的污水处理方法。生物膜是由高度密集的好氧菌，厌氧菌，兼性菌，真菌，原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质成为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌氧层，好氧层，附着水层，运动水层。

在污水处理处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体（一般称填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧（充氧装置由水处理曝气风机以及曝气器组成）的污水以一定的流速流过填料时，使污水得到净化，同时微生物也得到一定增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表层仍是好氧状态，而内层则会则会呈现缺氧或者厌氧状态，这时候就是厌氧菌在发挥作用，并最终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而復始，使污水得到净化。

微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度比进水要低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。

生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢，因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层转移到流动的废水或者空气中去。这样一来，出水的有机物含量减少，废水得到了净化。

三、生物膜工艺在处理生活废水中的现实实践

我国与2003年7月1日起开始实施《城镇污水处理厂污染物排放标准》与《污水综合排放标准》中有关城市污水处理厂的部分相比，新标准明显提高了对出水氮氧的要求，首次对总氧提出了明确要求，所以我国大量污水处理厂对于生物膜工艺在处理生活废水的部分进行了改造。

我国大连某一污水处理厂在上述现实背景下，不断创新生物膜工艺，提高生物膜工艺在处理生活废水中的适应性。他的具体实验做法如下。

此污水处理厂在试验中采用单级移动生物膜反应器，反应器的有效尺寸为30乘以10乘以80 容积为24L，反应器内设有微孔曝气头，反应器出水部分设有拦截筛网，以此来防止填料的流失，移动床生物膜反应器后接一个连续流沉淀池，没有污泥回流。

在这次实践中所用的填料主要为CLS-14型移动式生物填料，反应器中填料的投加体积比为百分之五十。试验用污水为生活污水，COD进水浓度为60～240mg，水温的变化范围为18.5℃～29℃。自2008年5月到2008年10月进行了5个月连续动态试验。

这次试验挂膜用的接种污泥取自大连另一个污水处理厂，活性污泥浓度为5000mg/L。采用的方法是拍泥挂膜法：即将接种污泥混合液与填料同时放入反应器中，静态放气24小时，然后排掉上清液和悬浮污泥，接着连续进生活污水。大约经过十天，填料表面上就生成一层很明显的生物膜，COD去除率达到百分之七十。当反应器稳定运行时，填料 的内外层就都长满了生物膜。生物膜在水中呈现立体絮状结构，具有非常大的表面积，湿膜厚度约为4～5mm。生物膜在显微镜下可以看到变形虫，线虫，轮虫，纤毛虫等原生动物。生物膜菌胶团比较密实，并有少量丝状菌。

这些丝状菌构成生物膜的网状骨架，使生物膜形成立体结构。

通过该实验此污水处理厂意识到应用生物膜技术低浓度的生活污水时，挂膜容易，水力停留时间短，处理效果稳定，不需污泥回流，反应器体积紧凑，操作简单。此后，这个污水处理厂不断加大研究力度，2010年时采用LINPOR技术改造了原有的生物膜工艺。处理能力从5000立方米每天增强到9000平方米每天。

山东某污水处理厂也将生物膜工艺大力运用到其平时的污水处理当中并不断更新生物膜工艺。此污水处理厂在处理生活污水时，采用的事BIO-2类型的复合型工艺，采用的填料为Ringlace，设计的处理规模是25000立方米每天，曝气池HRT为五点五小时，均达标运行。成为山东其他污水处理厂的学习对象。

四、结束语

生物膜工艺污水处理技术是一种适用于生活污水和工业有机废水的工艺。该工艺处理效率高，出水水质稳定，有保障，耐冲击负荷能力强，结构紧凑，占地面积少，不需污泥回流以及反冲洗，维护管理简单。在实际工程设计时，可根据处理对象的不同，采用不同的运行方式，以此来保证稳定可靠的净化效果。

近年来，我国城市生活废水问题已经非常严重，生活废水已经成为水体污染的最大源头。生物膜工艺在处理生活废水具有的一系列优势预示了它未来在处理生活废水的应用中的广阔前景。

参考文献：

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