摘要：生物膜法是一種廣泛應(yīng)用于生活污水和工業(yè)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(yōu)缺點(diǎn)以及生物膜法在污水處理中的有效應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：生物膜;污水處理;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jiǎn)介

污水處理中的生物膜是指以濾料作為介質(zhì)，微生物負(fù)載在介質(zhì)上，微生物通過(guò)自身的代謝繁殖，構(gòu)成一層以微生物為主的生物膜。生物膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，吸附能力強(qiáng)，當(dāng)污水流經(jīng)生物膜時(shí)，生物膜可吸附、降解其中的有機(jī)物、氮、磷等污染物，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，其原理類似于活性污泥法。微生物在膜上不斷增長(zhǎng)繁殖，膜的厚度也會(huì)逐漸增加，由于氧氣沒有完全進(jìn)入膜的內(nèi)部，因此生物膜會(huì)在內(nèi)部和外部形成厭氧和好氧兩種狀態(tài)，隨著生物膜厚度增加，膜與介質(zhì)間的附著力減弱，生物膜逐漸老化、脫落，同時(shí)新的生物膜也會(huì)再次生長(zhǎng)。生物膜法最開始出現(xiàn)在英國(guó)，1893年，當(dāng)研究人員將污水通過(guò)粗濾料時(shí)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)污水有很好的凈化效果，此后該項(xiàng)技術(shù)向大型的結(jié)構(gòu)體發(fā)展，出現(xiàn)了最初的生物濾池模型，但由于用于微生物附著的介質(zhì)材料發(fā)展遲緩，最開始的生物濾池存在構(gòu)筑物面積大、負(fù)荷能力低、環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題突出等問(wèn)題，極大地限制了生物濾池的應(yīng)用推廣。1960年，有機(jī)材料合成技術(shù)有了很大的發(fā)展，也使生物膜介質(zhì)材料有了很大進(jìn)步，生物膜工藝由此得到了明顯改善，發(fā)展出了曝氣生物濾池、旋流式生物濾池等不同形式、結(jié)構(gòu)的生物膜反應(yīng)器。生物膜污水處理法的主要工藝技術(shù)如表1所示。

2 生物膜法種類及特點(diǎn)

目前常用的生物膜法有生物濾池、移動(dòng)床生物膜反應(yīng)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(gè)部分組成。移動(dòng)床生物膜法的生物膜附著介質(zhì)是顆粒狀，采用的材料的密度和水極其相近，并具有極強(qiáng)的吸附性，極易吸附污水中的有機(jī)污染物質(zhì)，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(chǔ)上，從接觸曝氣法上發(fā)展改良而來(lái)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(jìn)行填料，污水經(jīng)過(guò)曝氣后流經(jīng)填料，微生物生長(zhǎng)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(zhì)。生物流化床是通過(guò)液體分散系和氣體分散系，將固態(tài)的顆粒物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液態(tài)的顆粒物質(zhì)，從而使污水得到凈化，其特點(diǎn)是微生物附著載體在流化床內(nèi)呈流化狀態(tài)，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(shí)現(xiàn)不斷更新，使微生物一直都處于生長(zhǎng)旺盛的階段。各生物膜法主要優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。

3 生物膜法在污水處理中的有效應(yīng)用

3.1 在工業(yè)廢水中的有效應(yīng)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(yīng)用，單獨(dú)或者與其他工藝結(jié)合，均可達(dá)到較好的廢水處理效果。印染廢水是我國(guó)工業(yè)廢水中占比較多的一種，其具有有機(jī)物組成復(fù)雜、色度高、水質(zhì)穩(wěn)定性差、產(chǎn)水量大等特點(diǎn)，是我國(guó)廢水處理的難點(diǎn)。林振鋒[1]等將生物膜法和復(fù)合型 MBR 結(jié)合工藝相結(jié)合來(lái)處理印染廢水，處理后COD、NH3-N、SS 的去除率分別達(dá)到了90%、90%和99%。鄒海明[2]等用曝氣生物膜法用來(lái)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(fù)雜、可生化性差等特點(diǎn)，孫建立[3]用生物膜法來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(fù)雜的一類工業(yè)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(fù)雜、難降解、含有高濃度硫酸鹽和氨氮，處理難度較高，劉詩(shī)一[5]等用生物膜法厭氧 - 好氧處理腈綸廢水，在合適的實(shí)驗(yàn)條件下，COD去除率可達(dá)60%，特征污染物二甲基乙酰胺（DMAC）和丙烯腈（AN）的去除率可達(dá)100%。劉鍵敏[6]等在序批式活性污泥反應(yīng)器（SBR）中加入填料，形成序批式生物膜反應(yīng)器（SBBR）用于處理味精生產(chǎn)廢水，該反應(yīng)器對(duì)COD的去除率高達(dá)90.3%，對(duì)NH3-N去除率達(dá)到81.8%，對(duì)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(lái)處理銅酸洗可將銅離子濃度降低到小于1mg/L，將無(wú)機(jī)氮去除98%以上。

3.2 在醫(yī)藥廢水中的有效應(yīng)用

醫(yī)藥廢水通常具有有機(jī)物濃度高、色度大、污染成分復(fù)雜和毒性高的特點(diǎn)，處理難度極大。張國(guó)鐘[8]將移動(dòng)床生物膜與混凝和催化臭氧氧化結(jié)合來(lái)對(duì)不同水質(zhì)狀況的醫(yī)藥廢水進(jìn)行處理。其研究結(jié)果表明，在最好的運(yùn)行狀況下，對(duì)頭孢類制藥廢水的COD去除率可達(dá)82%，氨氮達(dá)到83.9%。李風(fēng)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(yè)有限公司醫(yī)藥廢水，發(fā)現(xiàn)處理運(yùn)行效果良好、處理效率高，出水滿足處理要求。李彬[11]等通過(guò)懸浮填料生物膜法處理醫(yī)院廢水極大提升了污水的處理效率。

3.3 在養(yǎng)殖廢水中的有效應(yīng)用

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

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文介紹，易發(fā)現(xiàn)生物濾池、移動(dòng)床生物膜反應(yīng)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(yōu)缺點(diǎn)。并且其分別在工業(yè)廢水、醫(yī)藥廢水、養(yǎng)殖廢水中得到的廣泛的應(yīng)用，大量研究證實(shí)了其對(duì)污染水體中的常見水質(zhì)指標(biāo)如COD、NH4+ -N等具有顯著改善效果。然后其在大規(guī)模水處理工程中的運(yùn)用仍然有一定的約束性，水環(huán)境保護(hù)與污水治理改善是21世紀(jì)最為重要而又艱巨的任務(wù)，不斷地改進(jìn)和突破以及集成創(chuàng)新現(xiàn)有水處理工藝，對(duì)未來(lái)國(guó)家的健康安全發(fā)展具有重要意義。

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收稿日期：2020-03-09

作者簡(jiǎn)介：陳瑤（1990-），女，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。