生物膜法在污水處理中的有效應用

摘要：生物膜法是一種廣泛應用于生活污水和工業污水的生物處理法。研究介紹了生物膜法的基本原理，分析了不同種類生物膜法的優缺點以及生物膜法在污水處理中的有效應用情況。

關鍵詞：生物膜;污水處理;應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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

污水處理中的生物膜是指以濾料作為介質，微生物負載在介質上，微生物通過自身的代謝繁殖，構成一層以微生物為主的生物膜。生物膜結構穩定，吸附能力強，當污水流經生物膜時，生物膜可吸附、降解其中的有機物、氮、磷等污染物，從而達到凈化水質的目的，其原理類似于活性污泥法。微生物在膜上不斷增長繁殖，膜的厚度也會逐漸增加，由于氧氣沒有完全進入膜的內部，因此生物膜會在內部和外部形成厭氧和好氧兩種狀態，隨著生物膜厚度增加，膜與介質間的附著力減弱，生物膜逐漸老化、脫落，同時新的生物膜也會再次生長。生物膜法最開始出現在英國，1893年，當研究人員將污水通過粗濾料時，發現其對污水有很好的凈化效果，此后該項技術向大型的結構體發展，出現了最初的生物濾池模型，但由于用于微生物附著的介質材料發展遲緩，最開始的生物濾池存在構筑物面積大、負荷能力低、環境衛生問題突出等問題，極大地限制了生物濾池的應用推廣。1960年，有機材料合成技術有了很大的發展，也使生物膜介質材料有了很大進步，生物膜工藝由此得到了明顯改善，發展出了曝氣生物濾池、旋流式生物濾池等不同形式、結構的生物膜反應器。生物膜污水處理法的主要工藝技術如表1所示。

2 生物膜法種類及特點

目前常用的生物膜法有生物濾池、移動床生物膜反應器、生物接觸氧化法以及生物流化床法等。生物濾池通常由初沉池、二次沉淀池和生物濾池三個部分組成。移動床生物膜法的生物膜附著介質是顆粒狀，采用的材料的密度和水極其相近，并具有極強的吸附性，極易吸附污水中的有機污染物質，形成生物污泥，使污水得以凈化。生物接觸氧化法是在生物濾池的基礎上，從接觸曝氣法上發展改良而來的，也被稱作“接觸曝氣法”“浸沒式濾池法”，其基本原理是在曝氣池中進行填料，污水經過曝氣后流經填料，微生物生長形成生物膜，其主要特征是選用比表面積大、孔隙率高的材料作為微生物附著介質。生物流化床是通過液體分散系和氣體分散系，將固態的顆粒物質轉化成液態的顆粒物質，從而使污水得到凈化，其特點是微生物附著載體在流化床內呈流化狀態，固相的生物膜、液相的廢水和氣相的空氣三相能夠充分接觸，生物膜可以實現不斷更新，使微生物一直都處于生長旺盛的階段。各生物膜法主要優缺點如表2所示。

3 生物膜法在污水處理中的有效應用

3.1 在工業廢水中的有效應用

生物膜法在印染廢水、檸檬酸廢水、焦化廢水以及腈綸廢水的凈化中都有廣泛應用，單獨或者與其他工藝結合，均可達到較好的廢水處理效果。印染廢水是我國工業廢水中占比較多的一種，其具有有機物組成復雜、色度高、水質穩定性差、產水量大等特點，是我國廢水處理的難點。林振鋒[1]等將生物膜法和復合型 MBR 結合工藝相結合來處理印染廢水，處理后COD、NH3-N、SS 的去除率分別達到了90%、90%和99%。鄒海明[2]等用曝氣生物膜法用來深度處理染料廢水，可將廢水色度去除85.3%。檸檬酸廢水具有成分組成復雜、可生化性差等特點，孫建立[3]用生物膜法來對其進行處理，結果發現生物膜法可將COD去除93%、NH3-N去除97%。焦化廢水也是組成極為復雜的一類工業廢水，鄔文鵬[4]等采用具有特定載體的生物濾池—生物流化床組合工藝處理焦化廢水取得了明顯效果。腈綸廢水污染物成分復雜、難降解、含有高濃度硫酸鹽和氨氮，處理難度較高，劉詩一[5]等用生物膜法厭氧 - 好氧處理腈綸廢水，在合適的實驗條件下，COD去除率可達60%，特征污染物二甲基乙酰胺（DMAC）和丙烯腈（AN）的去除率可達100%。劉鍵敏[6]等在序批式活性污泥反應器（SBR）中加入填料，形成序批式生物膜反應器（SBBR）用于處理味精生產廢水，該反應器對COD的去除率高達90.3%，對NH3-N去除率達到81.8%，對總氮去除率近60%。銅酸洗廢水為酸性、含有銅離子，處理難度高。吳未紅[7]等用電極-生物膜法來處理銅酸洗可將銅離子濃度降低到小于1mg/L，將無機氮去除98%以上。

3.2 在醫藥廢水中的有效應用

醫藥廢水通常具有有機物濃度高、色度大、污染成分復雜和毒性高的特點，處理難度極大。張國鐘[8]將移動床生物膜與混凝和催化臭氧氧化結合來對不同水質狀況的醫藥廢水進行處理。其研究結果表明，在最好的運行狀況下，對頭孢類制藥廢水的COD去除率可達82%，氨氮達到83.9%。李風嬌[9]等研究表明，以活性炭纖維作為載體的生物膜法，在一定的阿莫西林廢水中，可將阿莫西林去除85.7%。郭研[10]等采用生物膜法處理吉林省某藥業有限公司醫藥廢水，發現處理運行效果良好、處理效率高，出水滿足處理要求。李彬[11]等通過懸浮填料生物膜法處理醫院廢水極大提升了污水的處理效率。

3.3 在養殖廢水中的有效應用

隨著生活水平的提高，養殖規模和數量日漸加大，養殖廢水量逐年上升，成了地表水的主要污染源之一。養殖廢水水量大、氮、磷含量高，有機物濃度大，但可生化性很好。生物膜法處理養殖廢水具有處理效果好、污泥產生量低以及運行管理方便的優點。張寒冰[12]等在室內使用生物膜法模擬處理養殖廢水，在曝氣條件下，對COD、NH4+ -N 、NO2- -N的去除效率可分別達到79%、99%、99%;不曝氣條件下可分別達到78%、35%、76%。許朋斐[13]等以生物膜法處理某飼養場廢水，處理結果表明生物膜法對養殖廢水這種有機物濃度大、氮含量高的養殖廢水有相當好的處理效果。

4 結語

通過本文介紹，易發現生物濾池、移動床生物膜反應器、生物接觸氧化法以及生物流化床法等生物膜大類水處理方法各有顯著的優缺點。并且其分別在工業廢水、醫藥廢水、養殖廢水中得到的廣泛的應用，大量研究證實了其對污染水體中的常見水質指標如COD、NH4+ -N等具有顯著改善效果。然后其在大規模水處理工程中的運用仍然有一定的約束性，水環境保護與污水治理改善是21世紀最為重要而又艱巨的任務，不斷地改進和突破以及集成創新現有水處理工藝，對未來國家的健康安全發展具有重要意義。

參考文獻

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[12]張寒冰，黃鳳蓮，周艷紅，等.生物膜法處理養殖廢水的研究[J].生態環境，2005（01）：26-29.

[13]許朋婓.論生物膜法在畜禽養殖廢水處理中的優越性[J].農家之友（理論版），2009（07）：83-84.

收稿日期：2020-03-09

作者簡介：陳瑤（1990-），女，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為環境工程。