初探生物膜工藝處理生活廢水的實踐

宋平

【摘 要】本文主要從初步介紹生物膜工藝，以及生物膜工藝在處理生活廢水時的基本原理，通過對目前國內(nèi)兩個較大城市在應(yīng)用生物膜工藝處理圣湖廢水時的實踐分析，得出生物膜工藝在處理生活廢水時的基本特點以及不足。

【關(guān)鍵詞】生物膜工藝；生活廢水

引言

目前，由于淡水資源的不斷減少，全世界人們在節(jié)約水資源方面都做出了很大的努力，就我國而言，節(jié)約用水這個概念已經(jīng)深入人心，對于生活以及工業(yè)廢水等的利用更是已經(jīng)有了很長的歷史。隨著科技的進步，生活廢水的處理也越來越成功。

一、生物膜工藝簡介

生物膜工藝從狹義來理解也可以理解成生物膜法。生物膜法通常是與活性炭吸污泥法相提并論的一種今年大為發(fā)展的一類廢水好氧生物處理技術(shù)，是一種固定生物處理廢水膜法，是污水水體自凈過程的人工參與以及水體凈化強化，生物膜工藝在處理生活廢水時主要是去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物。主要的處理技術(shù)有：普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化設(shè)備以及生物流化床等。

生物膜工藝在十九世紀二三十年代就得到了部分發(fā)展，當(dāng)時國外建造了較多的生物濾池。在十九世紀四十到六十年代有逐漸被另一種凈化技術(shù)代替的危險。隨著新型合成材料的大量生產(chǎn)以及環(huán)境保護對于水質(zhì)的要求不斷提高，生物膜法又得到了新的發(fā)展。生物膜法作為新的工藝以及它所附帶的新設(shè)備與先前以炭以及小碎石為填料的生物濾池相比具有以下優(yōu)點：

1.供氧十分充足。

處理結(jié)果受溫度以及周圍環(huán)境影響少。

3.填料質(zhì)量輕巧，填料的占地面積大。

4.設(shè)備的處理效果佳，處理范圍大。

5.在處理過程中填充物中不生長蒼蠅，凈化出來的水氣味少，十分清澈，衛(wèi)生條件較好。特別是在生物膜法中微生物附著生長，能夠與介質(zhì)中的有機物濃度形成一種平衡，故可用于低濃度污水的深度處理。近年來，國內(nèi)外用生物膜法作為對生物處理構(gòu)筑物出水的補充處理進行了不少研究。生物膜法用于含氨氮污水的硝化，脫氮，獲得了很好的效果。

二、生物膜法在處理廢水中的基本原理

眾所周知，生物膜法是在充分供氧條件下，用生物膜穩(wěn)定和澄清廢水的污水處理方法。生物膜是由高度密集的好氧菌，厭氧菌，兼性菌，真菌，原生動物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)成為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氧層，好氧層，附著水層，運動水層。

在污水處理處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長聚集的載體（一般稱填料），在充氧的條件下，微生物在填料表面聚附著形成生物膜，經(jīng)過充氧（充氧裝置由水處理曝氣風(fēng)機以及曝氣器組成）的污水以一定的流速流過填料時，使污水得到凈化，同時微生物也得到一定增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長到一定厚度時，向生物膜內(nèi)部擴散的氧受到限制，其表層仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會則會呈現(xiàn)缺氧或者厭氧狀態(tài)，這時候就是厭氧菌在發(fā)揮作用，并最終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會繼續(xù)生長新的生物膜，周而復(fù)始，使污水得到凈化。

微生物在填料表面聚附著形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一層薄薄的水層，水層中的有機物已經(jīng)被生物膜氧化分解，故水層中的有機物濃度比進水要低得多，當(dāng)廢水從生物膜表面流過時，有機物就會從運動著的廢水中轉(zhuǎn)移到附著在生物膜表面的水層中，并進一步被生物膜所吸附，同時，空氣中的氧也經(jīng)過廢水而進入生物膜水層并向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。

生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對有機物進行分解和機體本身進行新陳代謝，因此產(chǎn)生的二氧化碳等無機物又沿著相反的方向，即從生物膜經(jīng)過附著水層轉(zhuǎn)移到流動的廢水或者空氣中去。這樣一來，出水的有機物含量減少，廢水得到了凈化。

三、生物膜工藝在處理生活廢水中的現(xiàn)實實踐

我國與2003年7月1日起開始實施《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》與《污水綜合排放標準》中有關(guān)城市污水處理廠的部分相比，新標準明顯提高了對出水氮氧的要求，首次對總氧提出了明確要求，所以我國大量污水處理廠對于生物膜工藝在處理生活廢水的部分進行了改造。

我國大連某一污水處理廠在上述現(xiàn)實背景下，不斷創(chuàng)新生物膜工藝，提高生物膜工藝在處理生活廢水中的適應(yīng)性。他的具體實驗做法如下。

此污水處理廠在試驗中采用單級移動生物膜反應(yīng)器，反應(yīng)器的有效尺寸為30乘以10乘以80 容積為24L，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有微孔曝氣頭，反應(yīng)器出水部分設(shè)有攔截篩網(wǎng)，以此來防止填料的流失，移動床生物膜反應(yīng)器后接一個連續(xù)流沉淀池，沒有污泥回流。

在這次實踐中所用的填料主要為CLS-14型移動式生物填料，反應(yīng)器中填料的投加體積比為百分之五十。試驗用污水為生活污水，COD進水濃度為60～240mg，水溫的變化范圍為18.5℃～29℃。自2008年5月到2008年10月進行了5個月連續(xù)動態(tài)試驗。

這次試驗掛膜用的接種污泥取自大連另一個污水處理廠，活性污泥濃度為5000mg/L。采用的方法是拍泥掛膜法：即將接種污泥混合液與填料同時放入反應(yīng)器中，靜態(tài)放氣24小時，然后排掉上清液和懸浮污泥，接著連續(xù)進生活污水。大約經(jīng)過十天，填料表面上就生成一層很明顯的生物膜，COD去除率達到百分之七十。當(dāng)反應(yīng)器穩(wěn)定運行時，填料 的內(nèi)外層就都長滿了生物膜。生物膜在水中呈現(xiàn)立體絮狀結(jié)構(gòu)，具有非常大的表面積，濕膜厚度約為4～5mm。生物膜在顯微鏡下可以看到變形蟲，線蟲，輪蟲，纖毛蟲等原生動物。生物膜菌膠團比較密實，并有少量絲狀菌。

這些絲狀菌構(gòu)成生物膜的網(wǎng)狀骨架，使生物膜形成立體結(jié)構(gòu)。

通過該實驗此污水處理廠意識到應(yīng)用生物膜技術(shù)低濃度的生活污水時，掛膜容易，水力停留時間短，處理效果穩(wěn)定，不需污泥回流，反應(yīng)器體積緊湊，操作簡單。此后，這個污水處理廠不斷加大研究力度，2010年時采用LINPOR技術(shù)改造了原有的生物膜工藝。處理能力從5000立方米每天增強到9000平方米每天。

山東某污水處理廠也將生物膜工藝大力運用到其平時的污水處理當(dāng)中并不斷更新生物膜工藝。此污水處理廠在處理生活污水時，采用的事BIO-2類型的復(fù)合型工藝，采用的填料為Ringlace，設(shè)計的處理規(guī)模是25000立方米每天，曝氣池HRT為五點五小時，均達標運行。成為山東其他污水處理廠的學(xué)習(xí)對象。

四、結(jié)束語

生物膜工藝污水處理技術(shù)是一種適用于生活污水和工業(yè)有機廢水的工藝。該工藝處理效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定，有保障，耐沖擊負荷能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，不需污泥回流以及反沖洗，維護管理簡單。在實際工程設(shè)計時，可根據(jù)處理對象的不同，采用不同的運行方式，以此來保證穩(wěn)定可靠的凈化效果。

近年來，我國城市生活廢水問題已經(jīng)非常嚴重，生活廢水已經(jīng)成為水體污染的最大源頭。生物膜工藝在處理生活廢水具有的一系列優(yōu)勢預(yù)示了它未來在處理生活廢水的應(yīng)用中的廣闊前景。

參考文獻：

[1]鄭成，膜的污染以及防治[J]膜技術(shù)與科學(xué)，2004 （5）：66-68.

[2]王建龍，生物固定化技術(shù)以及水污染控制][M]北京科學(xué)出版社 ，2002：316-318.

[3]鄭興燦，李亞新，污水脫磷技術(shù)[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：239-241.

[4]易綠云，生物膜工藝處理生活廢水研究以及微生物群落多樣性分析[J]廣東，2008：99-101.endprint