浅析生物膜法在污水处理中的有效应用

浅析生物膜法在污水处理中的有效应用

苏朝阳

广州市环境保护工程设计院有限公司510115

摘要：在可持续发展战略成为基本国策后，我国一直在致力于改善环境质量，然而大量的城市污水如何处理是环境治理中的一大问题。因此，改进、应用更高效的处理技术成为必要的工作。活性污泥法效率不高，生物膜法则有较大优势，在提高污水处理效率的同时，也有效降低了成本，具有一定推广价值。基于此，本文主要分析了生物膜法的特征、优缺点及其在污水处理中的实际应用，以期为该工艺的推广提供技术支持。

关键词：污水处理；生物膜法；有效应用

前言：目前我国污水处理行业中常用的活性污泥法具有成本高、对水质和水量适应性较差、容易造成二次污染等缺点，而生物膜法的出现有效的改变了这种状况，为我国的污水处理行业带来了新的选择。

1生物膜法的概念和特点

所谓的生物膜法就是以滤料表面作为介质，将微生物附着在其上，进而形成了一层以微生物为主要成分的生物膜。待污水与之接触后，污水中的溶解性有机物容易吸附在生物膜上，产生生物污泥，进而产生净化效果的污水处理方法。

就其特点而言，多样性是最主要的。例如比较明显的就是管理方法简单、费用较低，此外在水量和水质还具有很强的适应能力，不但可以有效减少剩余的污泥量，并且还能弥补活性污泥法污泥丝膨胀的缺点。当然，生物膜法也有自身的缺陷。和传统的活性污泥法比较，生物膜法对温度的要求非常高，过高过低都会对生物膜的功能产生影响，进而降低它的活性导致生物膜坏死。此外，若想要生物膜发挥其作用必须先形成生物膜，也就是使生物附着在滤料表面。除此之外，还需要使生物附着在滤料表面形成生物膜，这样才能够对污水起到净化的作用。生物膜处理污水的效果与选用的滤料比表面积有关。所以在用生物膜法时，需要定期进行更新，从长远角度而言，日常维护显得更为重要。同时，生物膜法对运行条件和工艺设计也是有要求的。

2生物膜法的具体分类及其评价

2.1生物滤池法

生物滤池法主要包括三个方面的内容，这三个方面分别是生物滤池、初沉池以及二沉池。生物滤池法具有自己的独特的优势，这种优势便是运用这种污水处理技术以后，过滤出的水的质量的稳定性可以得到一定程度的保证。但是，生物滤池法在有着自身独特优势的同时也有着一定的劣势，这种污水处理方法对土地的面积有着非常大的需求，并且对当地的生态环境以及卫生状况都会产生或大或小的影响。与此同时，一种新的生物滤池法是塔式生物滤池法，这种污水处理技术对土地面积的需求量很小，并且这种污水处理技术有着明显的层次关系，在一定程度上可以降低投资成本，重要的是这种污水处理技术的应用可以在很大程度上降低阻塞的可能性。从这几个方面来说，塔式生物滤池法和传统的生物滤池法相比较来看有着自己独特的优势，从而在现代的污水处理过程中被广泛应用。

2.2生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种综合性污水处理工艺，具体而言，此种方法的优点主要体现在一下两点：首先，它对于抵抗冲击的负荷力强；其次，生物接触氧化法的容积负荷也比较高。由于供养充足，生物膜更新周期快，因此在很大程度上改善了生物膜的活性，提高了净化能力和抵抗冲击的能力。另外，由于活性污泥都吸附在滤料表面，能够有效的降低机械的损耗，减少淤泥量和回流量。这种方法也并不完美，存在着一些缺陷，生物膜容易被滤料堵塞，使得维护的难度和费用增加，增加了管理难度。

2.3生物流化床

生物流化床技术是利用气体或液体，使附着微生物的固体颗粒状滤料呈流态化，对污水进行净化的技术。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活动阶段的特征，根据微生物的生长特点将处理阶段划分为固定床阶段、流化床阶段、液体输送阶段三个阶段。生物流化床的主要优点:

①容积负荷高，抗冲击能力强。由于生物流化床的载体是采用小粒径固体颗粒，且载体成流态化，所以生物流化床的单位体积表面积要比其他生物膜法的大很多且抗击能力要较其他生物处理法高。

②微生物的活性较强。由于生物颗粒不断地相互碰撞与摩擦，使生物膜的厚度较薄且均匀。对于同类污水而言，在同等的处理条件下，生物膜不仅反应速率快且呼吸率也非常快，所以微生物的活性较强。

③净化效果好。由于载体颗粒一直处于剧烈的运动状态，从而导致界面的不断更新，这样不仅有利于微生物对污染物的吸附和降解，更能加快生化反应速率，进而使净化效果得到提高。

但是由于微生物颗粒在设备当中处于流动状态，对设备的磨损较为严重，同时载体颗粒自身也存在着磨损现象。另外，生物流化床的防堵塞问题及生物颗粒流失等问题目前还没有有效的解决方法，在一定程度上限制了生物流化床的推广。

2.4移动床生物膜反应器法

移动床生物膜反应器法是一种新型生物膜污水处理工艺，其工艺介于生物接触氧化法与生物流化床法之间。不仅可以有效的解决生物流化床中的难题，而且对于克服生物接触氧化法中存在的滤料堵塞问题具有重要意义。总而言之，这种方法的使用效果十分理想。

这种方法的使用原理比较简单，就是用颗粒状材料来当作生物膜的载体，这种材料的密度和水十分接近，使溶解性有机物易被颗粒材料所吸附，形成生物污泥，从而对污水起到净化作用。移动床生物膜反应器有很多的优点，最突出的是其具有浓度较高微生物、较长的食物链的特点。此外，在流化过程中能量消耗较少，传质速率高，使得水容易和载体结合，这一切均要归功于生物膜的载体密度与水较为契合的特点。另外，移动床生物膜反应器法占地少、能耗低，结构设计紧密，在很大程度上减少了运行维护和建设中所需的投资费用。因为上述的各种优势使得移动床生物膜反应器法在污水处理这个问题中得到了广泛的推广和使用。

3生物膜污水处理法的主要工艺技术

3.1“高负荷生物滤池/固体接触”工艺（TF/SC）

“高负荷生物滤池/固体接触”工艺污水处理过程中包含几个主要环节。首先，污水引入处理厂后进行预处理，然后进入初沉池，初沉池中滤掉较多固体颗粒物后，污水便进入生物滤池。生物滤池是由碎石或塑料制品填料构成的高负荷生物滤池，污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。污水依次进过生物滤池、固体接触池、絮凝沉淀池，最后进行消毒出水。絮凝沉淀池中产生的回流污泥需要再次回到固体接触池进入新一轮处理。该工艺能最终促使水质在耗时短、费用少的前提下达到高标准，此外该工艺操作简便，具有相对稳定性。

3.2生物接触转盘工艺

不同于其他将污水中杂质经过多次处理后从污水中脱离的污水处理方式，生物接触盘工艺是通过在接触盘表面形成菌类微生物膜，然后让污水与微生物膜进行接触反应，在反应过程中达成净化。该方法的建设初期工程投入较大，因此使用规模受到限制，但是该工艺环节简单，运行费用较低，能耗较少。

3.3生物曝气滤池工艺

生物曝气滤池工艺进行污水处理有两种流程，不同流程的处理环节有所不同。第一种污水处理流程是先将污水引入污水处理厂进行预处理，再将预处理过的污水依次引入初沉池和生物曝气滤池净化。池上进水方式被运用到生物曝气滤池处理工程中，空气与水流保持相反方向，因此水流速度低，无需设置二沉池。在初沉池进行过处理的污泥经过在生物曝气池中反复冲洗，流水再回到预处理出水进行二次污水处理，最后对生物曝气池中的出水完成消毒，全部流程即告结束。第二种处理流程不同于第一种之处在于，池底进水方式被运用于生物曝气滤池，水流与空气流向一致，水流负荷大造成处理后的水依然需要进入二沉池进行二次处理。此外，生物曝气滤池法已经经历了长期发展和大规模使用的过程，设备与技术相对完备，工艺水平达到脱氮脱磷高度，该工艺运行能耗少，使用效率高且出水水质能达到标准要求。

4生物膜法在污水处理的实际应用中需要改善的地方

低成本与高效率是污水处理追求的目标，生物膜污水处理法相对于传统污水处理法使用的时间较短，并未广泛应用，而且我国对该方法的研究较少，导致其依然存在不少缺陷。

生物膜污水处理法具有多种工艺，技术理论并未展开深入研究。这限制了生物膜处理法的作用发挥，目前的应用仅限于提升污水处理效率。这就要求污水处理行业对该技术当展开深入研究，挖掘缺点，找出原因并不断完善，消除不利因素影响，进一步提高生物膜污水处理的技术水平。

在生物膜污水处理法的各项工艺流程中，每一层工艺的最大功效并未在污水处理过程中充分发挥。对于任何工作来说，每一个环节都至关重要，只要一个环节存在薄弱点，那就会影响整体效率。污水处理工作也是如此，每一流程都有不同的净化目的，人们需要对每一环节展开深入研究，修正不足之处，促使每一环节的效率达到最大化，从而发挥生物膜污水处理法在净水过程中的最大功能。尽管现在生物膜法的污水处理效率已经到达较高水平，但是进步空间依然巨大。

在生物膜污水处理装置的建造中，要同步考虑污水处理速度与结果的需求，不能仅仅关注片面要求而顾此失彼。

选取生物膜污水处理法的工艺建造原料时，需要遵循环保、实用、价格合适的原则，不能仅仅考虑经济投入，选择价格便宜、适用性和持久性不够的材料，影响污水处理设备的使用寿命，进而影响污水处理效果。

生物膜污水处理法需要进一步加强除磷脱氮净化功能。随着人们生活水平的提高，污染物种类越来越多，在处理过程中，对症下药才能确保污水处理质量。当前，市政污水的污染来源多样、组分复杂，因此更需要积极引进先进技术，借鉴先进的除磷脱氮工艺，满足现代城市建设的需求。

5结语

综上所述，对生物膜法技术的充分利用，可以较好地克服掉一些传统污水处理技术的很多缺点，包括，对水质的适应性较差、成本高、易造成二次污染、效率较低等，生物膜法技术对污水的处理的效率较高，能够满足我们现代生活的需要，并且成本较低、对水质的适应性较高、不会造成二次污染。因此，生物膜法技术在污水处理的道路上会有较广阔的发展天地。

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