污水處理中生物膜法的有效應(yīng)用

郎俊霞

（重慶能源職業(yè)學院，重慶 402260）

生物膜法是一種先進的污水處理技術(shù)，具有獨特的優(yōu)勢，尤其體現(xiàn)在多樣性上。通常，污水處理技術(shù)對處理水的質(zhì)和量都需要有普遍適應(yīng)性，而且要求成本較低，生物膜法就具備這些條件，在污水處理工程中具有重要的意義，可以很大程度降低污泥量，也可以對污水處理過程中的污泥絲膨脹進行控制[1]。當然，每種處理方式都會存在一定缺陷，生物膜法也不例外。生物膜法對水溫要求比較高，太高、太低都會造成生物膜自身功能受限，甚至引發(fā)生物膜活性下降乃至出現(xiàn)壞死。此外，在生物膜使用前，應(yīng)當先構(gòu)建一層有利于生物膜附著的膜，從而促成生物膜形成，達成污水凈化的最初目的。濾材的使用對生物膜的有效形成和作用有密切關(guān)系，除了對濾材進行日常維護外，還需要經(jīng)常更換，以更有效發(fā)揮生物膜作用。此外，生物膜技術(shù)對工藝技術(shù)和工作環(huán)境也有非常高的要求。

1　應(yīng)用生物膜法處理污水的原因

實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是我國基本國策，環(huán)境保護是百年大計，城市污水處理是環(huán)境保護工程的重要組成部分，我國人口多，工業(yè)企業(yè)分布廣，產(chǎn)生的污水量巨大，然而污水處理能力與效率一直較低。國家為做好該項工作，在建立許多污水處理廠的同時，需要采用先進方法，提高污水處理效率。因此，傳統(tǒng)的活性污泥法因為效率低下已被逐漸摒棄，而生物膜法則被普遍采用，它使用先進工藝，既節(jié)約成本又提高了污水處理效率，是最適合我國國情的污水處理方法[2]。

2　生物膜法的分類及各種類的優(yōu)劣

2.1　移動床生物膜反應(yīng)器法

操作原理簡單是移動床生物膜反應(yīng)器法的獨特優(yōu)勢，通過將一些密度和水的密度非常相似的顆粒狀材料作為生物膜載體，該顆粒有很強溶解性，具有容易吸收有機物的特點，方便形成生物泥，以達到凈化污水的目的，其最大優(yōu)點在于有非常長的微生物食物鏈和非常高的微生物濃度[3]。得益于載體與水密度的相似性，此方法的傳質(zhì)速率較高，在污水處理過程中可以降低能耗，更好實現(xiàn)載體與水的有效結(jié)合。該方法能源損耗低，占地面積小，維護保養(yǎng)成本較低。因此，移動床生物膜反應(yīng)器法被廣泛應(yīng)用于城市污水的處理中。

2.2　生物濾池法

生物濾池法包括初沉池、生物沉池及二沉池三方面內(nèi)容，過濾后，水質(zhì)穩(wěn)定性得到保證，但該方法對土地面積要求大，會對生態(tài)環(huán)境造成不良影響。生物濾池法的新形式塔式生物濾池法減少了對土地的需求，降低了成本，很大程度上減少了原來的堵塞風險，該方法以獨特的優(yōu)勢應(yīng)用于現(xiàn)代污水處理中。

2.3　生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是所有污水處理法中綜合能力最強的技術(shù)，擁有兩個獨特的優(yōu)勢：一是有很強的抗沖擊力和負載力，二是有很大的負荷體積。這種生物膜的更新速度很快，在供給充足的前提下，能進一步提升自身活性，從而同步提高污水處理能力。與此同時，污水處理中形成的活性污泥附著在過濾材料表面，可以有效降低對機械的損耗，降低污泥數(shù)量[4]。當然，該方式容易造成生物膜堵塞，增加維修費用，提高管理難度。

2.4　生物流化床法

生物流化床法是將一些固體顆粒物轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的過程，該過程合理利用氣體和液態(tài)的優(yōu)勢。生物流化床法以微生物生長特點為劃分依據(jù)經(jīng)污水處理分為三個層次，分別是輸送液體、固定床以及流化床。

該處理法具有以下優(yōu)勢：抗打擊能力強、負荷體積大、操作方便及成本低。其工作原理是將一些小直徑的顆粒物作為載體并把載體液化。

生物流化床污水處理體系所產(chǎn)生的微生物具有超強活力，生物膜通過固體顆粒的不斷摩擦越變越薄，均勻分布于每個角落?；谄浞稚⒌木鶆蛐?，在污水處理類型與條件一致的情況下，反應(yīng)速率不斷增加，與此同時，生物膜的呼吸速率不斷增強。因此，這樣大大激活了微生物活性，投資費用較低，污水處理效果較好。

當然，生物流化床法同樣存在缺陷，體現(xiàn)在：一些性質(zhì)特殊的固體顆粒物在污水處理過程中會出現(xiàn)損耗現(xiàn)象，尤其在微生物處于液化狀態(tài)時，性質(zhì)的不穩(wěn)定導(dǎo)致生物流化床出現(xiàn)故障，對設(shè)備造成極大損壞。

3　生物膜污水處理法的主要工藝技術(shù)

3.1　“高負荷生物濾池/固體接觸”工藝（TF/SC）

“高負荷生物濾池/固體接觸”工藝污水處理過程中包含幾個主要環(huán)節(jié)。首先，污水引入處理廠后進行預(yù)處理，然后進入初沉池，初沉池中濾掉較多固體顆粒物后，污水便進入生物濾池。生物濾池是由碎石或塑料制品填料構(gòu)成的高負荷生物濾池，污水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸，使污水得到凈化[5]。污水依次進過生物濾池、固體接觸池、絮凝沉淀池，最后進行消毒出水。絮凝沉淀池中產(chǎn)生的回流污泥需要再次回到固體接觸池進入新一輪處理。該工藝能最終促使水質(zhì)在耗時短、費用少的前提下達到高標準，此外該工藝操作簡便，具有相對穩(wěn)定性。

3.2　生物接觸轉(zhuǎn)盤工藝

不同于其他將污水中雜質(zhì)經(jīng)過多次處理后從污水中脫離的污水處理方式，生物接觸盤工藝是通過在接觸盤表面形成菌類微生物膜，然后讓污水與微生物膜進行接觸反應(yīng)，在反應(yīng)過程中達成凈化。該方法的建設(shè)初期工程投入較大，因此使用規(guī)模受到限制，但是該工藝環(huán)節(jié)簡單，運行費用較低，能耗較少。

3.3　生物曝光濾池工藝

生物曝光濾池工藝進行污水處理有兩種流程，不同流程的處理環(huán)節(jié)有所不同。第一種污水處理流程是先將污水引入污水處理廠進行預(yù)處理，再將預(yù)處理過的污水依次引入初沉池和生物曝氣濾池凈化。池上進水方式被運用到生物曝氣濾池處理工程中，空氣與水流保持相反方向，因此水流速度低，無需設(shè)置二沉池。在初沉池進行過處理的污泥經(jīng)過在生物曝氣池中反復(fù)沖洗，流水再回到預(yù)處理出水進行二次污水處理，最后對生物曝氣池中的出水完成消毒，全部流程即告結(jié)束。第二種處理流程不同于第一種之處在于，池底進水方式被運用于生物曝氣濾池，水流與空氣流向一致，水流負荷大造成處理后的水依然需要進入二沉池進行二次處理[6]。此外，生物曝氣濾池法已經(jīng)經(jīng)歷了長期發(fā)展和大規(guī)模使用的過程，設(shè)備與技術(shù)相對完備，工藝水平達到脫氮脫磷高度，該工藝運行能耗少，使用效率高且出水水質(zhì)能達到標準要求。

4　生物膜法污水處理法中應(yīng)該完善的缺陷

低成本與高效率是污水處理追求的目標，生物膜污水處理法相對于傳統(tǒng)污水處理法使用的時間較短，并未廣泛應(yīng)用，而且我國對該方法的研究較少，導(dǎo)致其依然存在不少缺陷。

生物膜污水處理法具有多種工藝，技術(shù)理論并未展開深入研究。這限制了生物膜處理法的作用發(fā)揮，目前的應(yīng)用僅限于提升污水處理效率。這就要求污水處理行業(yè)對該技術(shù)當展開深入研究，挖掘缺點，找出原因并不斷完善，消除不利因素影響，進一步提高生物膜污水處理的技術(shù)水平。

在生物膜污水處理法的各項工藝流程中，每一層工藝的最大功效并未在污水處理過程中充分發(fā)揮。對于任何工作來說，每一個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，只要一個環(huán)節(jié)存在薄弱點，那就會影響整體效率。污水處理工作也是如此，每一流程都有不同的凈化目的，人們需要對每一環(huán)節(jié)展開深入研究，修正不足之處，促使每一環(huán)節(jié)的效率達到最大化，從而發(fā)揮生物膜污水處理法在凈水過程中的最大功能。盡管現(xiàn)在生物膜法的污水處理效率已經(jīng)到達較高水平，但是進步空間依然巨大。

在生物膜污水處理裝置的建造中，要同步考慮污水處理速度與結(jié)果的需求，不能僅僅關(guān)注片面要求而顧此失彼。

選取生物膜污水處理法的工藝建造原料時，需要遵循環(huán)保、實用、價格合適的原則，不能僅僅考慮經(jīng)濟投入，選擇價格便宜、適用性和持久性不夠的材料，影響污水處理設(shè)備的使用壽命，進而影響污水處理效果。

生物膜污水處理法需要進一步加強除磷脫氮凈化功能。隨著人們生活水平的提高，污染物種類越來越多，在處理過程中，對癥下藥才能確保污水處理質(zhì)量。當前，市政污水的污染來源多樣、組分復(fù)雜，因此更需要積極引進先進技術(shù)，借鑒先進的除磷脫氮工藝，滿足現(xiàn)代城市建設(shè)的需求。

5　結(jié)語

在高質(zhì)量環(huán)境要求的大背景下，污水處理工作變得越來越重要，充分運用生物膜污水處理法，可以彌補傳統(tǒng)工藝的缺陷，大大提高污水處理效率。相較傳統(tǒng)工藝，生物膜污水處理法具有適用性強、成本低、能耗低和凈化程度高的優(yōu)勢，不會造成二次污染，人們應(yīng)當對其展開深入研究，使該項技術(shù)在污水處理中擁有更廣闊的空間。