生物膜法在污水处理中的有效应用

摘要：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。

关键词：生物膜;污水处理;应用

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.041

Effective application of biofilm method in wastewater treatment

Chen Yao

（Shanghai Jiading New Town Sewage Treatment Co.，Ltd.，Shanghai 201806，China）

Abstract：Biofilm method is a biological treatment method widely used in domestic sewage and industrial sewage.The study introduced the basic principles of biofilm methods， analyzed the advantages and disadvantages of different types of biofilm methods， and the effective application of biofilm methods in wastewater treatment.

Key words：Biofilm;Wastewater treatment;Application

1 生物膜法簡介

污水处理中的生物膜是指以滤料作为介质，微生物负载在介质上，微生物通过自身的代谢繁殖，构成一层以微生物为主的生物膜。生物膜结构稳定，吸附能力强，当污水流经生物膜时，生物膜可吸附、降解其中的有机物、氮、磷等污染物，从而达到净化水质的目的，其原理类似于活性污泥法。微生物在膜上不断增长繁殖，膜的厚度也会逐渐增加，由于氧气没有完全进入膜的内部，因此生物膜会在内部和外部形成厌氧和好氧两种状态，随着生物膜厚度增加，膜与介质间的附着力减弱，生物膜逐渐老化、脱落，同时新的生物膜也会再次生长。生物膜法最开始出现在英国，1893年，当研究人员将污水通过粗滤料时，发现其对污水有很好的净化效果，此后该项技术向大型的结构体发展，出现了最初的生物滤池模型，但由于用于微生物附着的介质材料发展迟缓，最开始的生物滤池存在构筑物面积大、负荷能力低、环境卫生问题突出等问题，极大地限制了生物滤池的应用推广。1960年，有机材料合成技术有了很大的发展，也使生物膜介质材料有了很大进步，生物膜工艺由此得到了明显改善，发展出了曝气生物滤池、旋流式生物滤池等不同形式、结构的生物膜反应器。生物膜污水处理法的主要工艺技术如表1所示。

2 生物膜法种类及特点

目前常用的生物膜法有生物滤池、移动床生物膜反应器、生物接触氧化法以及生物流化床法等。生物滤池通常由初沉池、二次沉淀池和生物滤池三个部分组成。移动床生物膜法的生物膜附着介质是颗粒状，采用的材料的密度和水极其相近，并具有极强的吸附性，极易吸附污水中的有机污染物质，形成生物污泥，使污水得以净化。生物接触氧化法是在生物滤池的基础上，从接触曝气法上发展改良而来的，也被称作“接触曝气法”“浸没式滤池法”，其基本原理是在曝气池中进行填料，污水经过曝气后流经填料，微生物生长形成生物膜，其主要特征是选用比表面积大、孔隙率高的材料作为微生物附着介质。生物流化床是通过液体分散系和气体分散系，将固态的颗粒物质转化成液态的颗粒物质，从而使污水得到净化，其特点是微生物附着载体在流化床内呈流化状态，固相的生物膜、液相的废水和气相的空气三相能够充分接触，生物膜可以实现不断更新，使微生物一直都处于生长旺盛的阶段。各生物膜法主要优缺点如表2所示。

3 生物膜法在污水处理中的有效应用

3.1 在工业废水中的有效应用

生物膜法在印染废水、柠檬酸废水、焦化废水以及腈纶废水的净化中都有广泛应用，单独或者与其他工艺结合，均可达到较好的废水处理效果。印染废水是我国工业废水中占比较多的一种，其具有有机物组成复杂、色度高、水质稳定性差、产水量大等特点，是我国废水处理的难点。林振锋[1]等将生物膜法和复合型 MBR 结合工艺相结合来处理印染废水，处理后COD、NH3-N、SS 的去除率分别达到了90%、90%和99%。邹海明[2]等用曝气生物膜法用来深度处理染料废水，可将废水色度去除85.3%。柠檬酸废水具有成分组成复杂、可生化性差等特点，孙建立[3]用生物膜法来对其进行处理，结果发现生物膜法可将COD去除93%、NH3-N去除97%。焦化废水也是组成极为复杂的一类工业废水，邬文鹏[4]等采用具有特定载体的生物滤池—生物流化床组合工艺处理焦化废水取得了明显效果。腈纶废水污染物成分复杂、难降解、含有高浓度硫酸盐和氨氮，处理难度较高，刘诗一[5]等用生物膜法厌氧 - 好氧处理腈纶废水，在合适的实验条件下，COD去除率可达60%，特征污染物二甲基乙酰胺（DMAC）和丙烯腈（AN）的去除率可达100%。刘键敏[6]等在序批式活性污泥反应器（SBR）中加入填料，形成序批式生物膜反应器（SBBR）用于处理味精生产废水，该反应器对COD的去除率高达90.3%，对NH3-N去除率达到81.8%，对总氮去除率近60%。铜酸洗废水为酸性、含有铜离子，处理难度高。吴未红[7]等用电极-生物膜法来处理铜酸洗可将铜离子浓度降低到小于1mg/L，将无机氮去除98%以上。

3.2 在医药废水中的有效应用

医药废水通常具有有机物浓度高、色度大、污染成分复杂和毒性高的特点，处理难度极大。张国钟[8]将移动床生物膜与混凝和催化臭氧氧化结合来对不同水质状况的医药废水进行处理。其研究结果表明，在最好的运行状况下，对头孢类制药废水的COD去除率可达82%，氨氮达到83.9%。李风娇[9]等研究表明，以活性炭纤维作为载体的生物膜法，在一定的阿莫西林废水中，可将阿莫西林去除85.7%。郭研[10]等采用生物膜法处理吉林省某药业有限公司医药废水，发现处理运行效果良好、处理效率高，出水满足处理要求。李彬[11]等通过悬浮填料生物膜法处理医院废水极大提升了污水的处理效率。

3.3 在养殖废水中的有效应用

随着生活水平的提高，养殖规模和数量日渐加大，养殖废水量逐年上升，成了地表水的主要污染源之一。养殖废水水量大、氮、磷含量高，有机物浓度大，但可生化性很好。生物膜法处理养殖废水具有处理效果好、污泥产生量低以及运行管理方便的优点。张寒冰[12]等在室内使用生物膜法模拟处理养殖废水，在曝气条件下，对COD、NH4+ -N 、NO2- -N的去除效率可分別达到79%、99%、99%;不曝气条件下可分别达到78%、35%、76%。许朋斐[13]等以生物膜法处理某饲养场废水，处理结果表明生物膜法对养殖废水这种有机物浓度大、氮含量高的养殖废水有相当好的处理效果。

4 结语

通过本文介绍，易发现生物滤池、移动床生物膜反应器、生物接触氧化法以及生物流化床法等生物膜大类水处理方法各有显著的优缺点。并且其分别在工业废水、医药废水、养殖废水中得到的广泛的应用，大量研究证实了其对污染水体中的常见水质指标如COD、NH4+ -N等具有显著改善效果。然后其在大规模水处理工程中的运用仍然有一定的约束性，水环境保护与污水治理改善是21世纪最为重要而又艰巨的任务，不断地改进和突破以及集成创新现有水处理工艺，对未来国家的健康安全发展具有重要意义。

参考文献

[1]林振锋，单永广，王红专.复合型MBR处理印染废水成为中水回用的应用[J].水处理技术，2018（44）：126-129.

[2]邹海明，于群英，王艳.曝气生物膜法深度去除染料废水色度应用研究[J].膜科学与技术，2012（32）：105-108.

[3]孙建立.生物膜法处理柠檬酸废水的研究[J].资源节约与环保，2013（5）：31-32.

[4]邬文鹏，李素芹，熊国宏，等.生物膜法处理焦化废水试验研究[J].中国高新技术企业，2010（1）：111-112.

[5]刘诗一，蒋进元，许吉现.生物膜法厌氧-好氧处理腈纶废水的中试研究[J].水处理技术，2012（6）：66-69.

[6]刘键敏，何争光，王迎辉.序批式生物膜法对味精废水的提标处理研究[J].环境科学与技术，2011（2）：150-153.

[7]吴未红，袁兴中，曾光明，等.电极-生物膜法处理铜酸洗废水[J].中国环境科学，2005（2）：109-113.

[8]张国钟.应用MBBR和混凝氧化法处理制药废水的研究[D].天津：天津大学，2009.

[9]李风娇.生物膜法与三维电极-Fenton法处理含阿莫西林废水的研究[D].泰安：山东农业大学，2018.

[10]郭研，肖尊东.生物膜法在医药废水处理中的应用[J].长春工业大学学报：自然科学版2008（06）：59-62.

[11]魏宏斌，邹平，陈良才，等.悬浮填料生物膜法处理医院综合污水[J].净水技术，2008，27（3）：73-75.

[12]张寒冰，黄凤莲，周艳红，等.生物膜法处理养殖废水的研究[J].生态环境，2005（01）：26-29.

[13]许朋婓.论生物膜法在畜禽养殖废水处理中的优越性[J].农家之友（理论版），2009（07）：83-84.

收稿日期：2020-03-09

作者简介：陈瑶（1990-），女，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为环境工程。