生物膜法在市政污水處理中的應(yīng)用研究

文_趙楠 太原市城市排水監(jiān)測(cè)站

隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)廢水、城市生活污水的排放量上升，污廢水中污染物的去除難度也越來越大，水污染問題日趨嚴(yán)重，需要采取合適的處理工藝進(jìn)行污水處理，提高出水水質(zhì)。傳統(tǒng)的污水處理工藝之中往往顧此失彼，總有缺陷和不足，因此，近些年來組合工藝的應(yīng)用開始變得普遍，其中生物膜法就是非常典型的一種組合工藝。生物膜法是生物處理工藝與膜分離工藝的組合工藝，具有二者的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 市政污水處理現(xiàn)狀概述

市政污水相較于工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水、醫(yī)療廢水而言具有一定的特點(diǎn)，其中氮磷等污染物的含量很高，且水量會(huì)隨著一天當(dāng)中的時(shí)段變化，會(huì)隨著季節(jié)變化，夏季水量明顯增大。目前，由于市政污水匯集在一起進(jìn)行處理的難度較大，就地處理或地區(qū)匯總進(jìn)行小范圍集中處理的呼聲較高，這就對(duì)處理工藝提出了更高的要求，不僅要求處理工藝的處理效果，還要求處理工藝的占地面積和耗時(shí)、成本。生物膜法的出現(xiàn)在很大程度上滿足了市政污水處理的需求。

2 常見的生物膜法處理工藝

2.1 生物濾池

生物濾池是最早的生物膜法使用形式，因?yàn)閺U水以從濾池頂部布灑下來的方式進(jìn)入濾床，因此，也被稱成為滴濾池。目前，生物濾池多采用旋轉(zhuǎn)式布水器布灑廢水，水管與濾池表面的距離約為0.46m，在保證廢水順利布灑在濾池表面的基礎(chǔ)上，對(duì)濾池中的生物膜形成一定的沖刷，避免生物膜過度堆積。經(jīng)過生物膜和濾料的已凈化廢水可以通過下放的集水排水系統(tǒng)進(jìn)入二沉池，進(jìn)行沉淀，將攜帶出的脫落的生物膜分離出來。在應(yīng)用生物濾池時(shí)需要注意的是，濾料間的空隙、進(jìn)水的有機(jī)物含量要和諧，否則濾料空隙過小或進(jìn)水負(fù)荷過高都會(huì)導(dǎo)致生物膜無法順利脫落或過度增長(zhǎng)，反而堵塞生物濾池，影響濾池的污水處理效果。

2.2 生物轉(zhuǎn)盤

生物接觸轉(zhuǎn)盤是生物膜工藝中占地面積較生物濾池小很多、成本較低、能耗小、但造價(jià)相對(duì)較高的技術(shù)設(shè)備，生物膜附著在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤以一定速度緩慢旋轉(zhuǎn)，使附著在轉(zhuǎn)盤上的微生物處于循環(huán)的“富氧-缺氧”狀態(tài)，使進(jìn)水中的有機(jī)污染物在好氧微生物的作用下被吸附、分解。生物轉(zhuǎn)盤上過度增生的生物膜則會(huì)在重力和切應(yīng)力的作用下剝落，被進(jìn)水沖走，保證生物膜與有機(jī)污染物的接觸效率，保證出水水質(zhì)。生物接觸轉(zhuǎn)盤的使用需要針對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，普適性不高。

2.3 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池也稱生物接觸氧化法，是一種處理效果好、抗沖擊能力強(qiáng)、能耗低、自動(dòng)化程度高的生物膜法。曝氣生物濾池相較于傳統(tǒng)的活性污泥法和生物濾池而言，在控制污泥膨脹、脫氮除磷、去除懸浮物和膠體等方面效果顯著，且由于采用水下氣上的方式運(yùn)行，因此省卻了二沉池的成本，建設(shè)和運(yùn)行成本都比較小。曝氣生物濾池的運(yùn)行通常可不采用連續(xù)曝氣，全池的短時(shí)間歇曝氣即可滿足濾池中微生物的生存和分解所需，能夠處理濃度更高的進(jìn)水。

2.4 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器通常包括三類，一類是曝氣膜生物反應(yīng)器，簡(jiǎn)稱AMBR，第二類是萃取膜生物反應(yīng)器，簡(jiǎn)稱EMBR，第三類是固液分離型膜生物反應(yīng)器，簡(jiǎn)稱MBR。相較于前三種生物膜法而言，膜生物反應(yīng)器對(duì)于膜組件的依賴性更高，曝氣膜需要更高的傳氧效率，且不受曝氣氣泡大小和停留時(shí)間的影響；萃取膜多用于有毒、高酸堿度的工業(yè)廢水處理中，為反應(yīng)器中的微生物爭(zhēng)取到更加獨(dú)立、優(yōu)秀的生存環(huán)境，保證了微生物對(duì)有機(jī)污染物的處理效果，減少了有毒物質(zhì)對(duì)于微生物的影響，還減少了可揮發(fā)部分的有毒有害物質(zhì)對(duì)大氣環(huán)境的污染；固液分離膜能夠有效替代了傳統(tǒng)二沉池的地位，提高了泥水分離的效率，改善了反應(yīng)器的運(yùn)行狀態(tài)，提高了膜生物反應(yīng)器的出水水質(zhì)。

3 生物膜法在市政污水處理中的應(yīng)用

生物膜法主要應(yīng)用在市政污水的二級(jí)處理環(huán)節(jié)，能夠有效降低市政污水的COD、BOD5、SS、氮磷等指標(biāo)，提高出水水質(zhì)。通常情況下，經(jīng)過生物膜法處理過的市政污水能夠達(dá)到甚至高于國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)搭配消毒等環(huán)節(jié)可以進(jìn)一步提升出水水質(zhì)，使出水能夠進(jìn)入城市中水回用系統(tǒng)進(jìn)行再利用，有效提高水資源的利用率。以晉陽污水處理廠的MBR工藝處理為例，表1為春夏秋冬四季MBR工藝的處理水樣。

表1 晉陽污水處理廠MBR四季進(jìn)出水樣

根據(jù)表1中四個(gè)季節(jié)的進(jìn)出水樣對(duì)比可知，MBR工藝在COD、BOD5、懸浮物方面的處理質(zhì)量始終比較穩(wěn)定，主要的起伏和波動(dòng)集中在總氮和總磷上。在夏秋兩季的進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)上我們可以看到，夏秋兩季的進(jìn)水水質(zhì)明顯要差于冬春兩季，在總氮和總磷兩個(gè)出水參數(shù)上卻表現(xiàn)出了更加優(yōu)秀的狀態(tài)，這與夏秋季節(jié)溫度適宜微生物自然生長(zhǎng)有很大關(guān)系。從進(jìn)水和出水的對(duì)比上，差異更大的是在夏季，表2中我們將夏季晉陽處理廠的進(jìn)出水樣按周來進(jìn)行了拆分和分析。

表2 晉陽污水處理廠夏季MBR工藝進(jìn)出水樣

4 結(jié)語

根據(jù)以上分析和探討可知，生物膜法是一種十分適合使用在市政污水處理中的水處理工藝，具有高效、低成本等多方面的優(yōu)勢(shì)。生物膜法是水處理工藝中的大類，其中劃分了生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等多個(gè)分支，這些生物膜工藝在水處理方面還有著細(xì)節(jié)上的不同，污水處理廠技術(shù)人員需要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)等特點(diǎn)進(jìn)行篩選，提高投入產(chǎn)出比。