生物膜預(yù)處理技術(shù)在水體污染中的應(yīng)用與展望

【摘要】目前我國(guó)水資源極度匱乏，并且隨著社會(huì)發(fā)展建設(shè)，城鎮(zhèn)廢水、工業(yè)廢水的排放日益增加，如何高效利用有限的水資源成為了迫在眉睫的任務(wù)。隨著生物醫(yī)療、分子生物學(xué)等生物科技的興起，人們發(fā)現(xiàn)通過生物方法處理廢水相比于傳統(tǒng)方式不僅污染小，而且效率奇高，于是創(chuàng)造了生物膜預(yù)處理技術(shù)，在處理工業(yè)廢水中有著非常廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】生物膜；微生物；生物工程

1、生物膜預(yù)處理技術(shù)的機(jī)理

1.1處理流程

生物膜預(yù)處理系統(tǒng)的基本流程：廢水首先流經(jīng)初次沉淀池，然后進(jìn)入生物膜反應(yīng)器，廢水在生物膜反應(yīng)器中經(jīng)過好養(yǎng)生物氧化去除有機(jī)物后，再通過二次沉淀池出水。整個(gè)一個(gè)系統(tǒng)就是生物膜法的基本流程。

1.2生物膜結(jié)構(gòu)

所示，生物膜的構(gòu)造分為好氧層、厭氧層和兼性厭氧層三部分，加上附著在生物膜表面的附著水層，共同構(gòu)成了生物膜的基本結(jié)構(gòu)。所示，可以看出生物膜處理過程中污染物以及生成物的流動(dòng)情況：有機(jī)污染物流經(jīng)生物膜，經(jīng)過一些復(fù)雜的處理過程后，生成物以水、含氮化合物等形式排出到大氣。

1.3生物膜處理污染水的原理

1）微生物處理：污染水通過生物膜的順序依次為細(xì)菌——原生動(dòng)物——后生動(dòng)物的食物鏈或者生態(tài)系統(tǒng)。具體的生物以細(xì)菌的菌膠團(tuán)為主，而原生動(dòng)物和后生動(dòng)物主要為藻類、固著型纖毛蟲以及游泳型纖毛蟲，他們?cè)谖廴舅膬艋臀廴疚锏娜コ衅鹬陵P(guān)重要的作用。

降解：污染水中的有機(jī)物主要是在好氧層進(jìn)行，好氧層形成的NO3-、NO2-等氮類氧化物經(jīng)過厭氧層發(fā)生了反硝化作用，生成無(wú)污染的N2自發(fā)進(jìn)入大氣，從而達(dá)到凈化作用；而直接進(jìn)入?yún)捬鯇雍图嫘詤捬鯇拥奈廴疚锝?jīng)過微生物分解后產(chǎn)生H2S，NH3等氣體進(jìn)入大氣。

2）生物膜的更新迭代

由于經(jīng)過水力的沖刷，生物膜表面不斷地減少，同時(shí)生物膜中的微生物在污染物處理的過程中也在不斷地自行繁殖生長(zhǎng)。所以生物膜在不停地自行更新迭代，以此維持生物活性。

2、生物膜預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用

2.1生物濾池

2.1.1基本原理

生物濾池，顧名思義，含有污染物的廢水通過自上而下流經(jīng)生物膜，在污染物流動(dòng)過程中與生物膜中的微生物充分接觸并發(fā)生反應(yīng)。微生物通過吸收降解作用，污染物得以凈化。

2.1.2結(jié)構(gòu)與組成

生物濾池的基本構(gòu)成為池體、濾料、布水裝置、排水系統(tǒng)四部分。

2.1.3主要結(jié)構(gòu)詳細(xì)介紹

1）池體：主要由池壁和池底兩部分組成，其中池壁分為有孔池壁和無(wú)孔池壁兩部分，由于生物膜處理過程中以需氧為主，所以大部分池壁的結(jié)構(gòu)以有孔為主，但是考慮到冬天的惡劣環(huán)境，無(wú)孔池壁也是必要的。

2）濾料：一般以實(shí)心物體為主，常見的有鵝卵石、爐渣等材料。濾料的分布要盡可能的保持均勻，為了提高濾料的孔隙率。濾料的粒徑越小，比表面積就越大，污染物的處理能力也就會(huì)相對(duì)提高；但是如果粒徑過小，孔隙率會(huì)大大降低，則濾料層易被污染物堵塞，不利于污染物的處理。

3）布水裝置：布水裝置的主要作用是通過分散作用，將廢水均勻地噴灑在濾料上。從而將生物膜和廢水充分接觸，極大地提高了生物膜的處理效率。

4）排水系統(tǒng)：位于生物濾池的底部的排水系統(tǒng)，主要是收集并且排出處理后的廢水，并且能夠保證處理系統(tǒng)內(nèi)部良好的通風(fēng)效果。

2.2生物轉(zhuǎn)盤

2.2.1原理

生物轉(zhuǎn)盤的原理是利用轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，使附著在轉(zhuǎn)盤上的微生物在水和空氣來(lái)回循環(huán)。在水中的過程中微生物通過氧化作用分解水中的有機(jī)物，而在空氣中的過程中微生物獲取空氣中的氧氣，用于氧化作用。通過不斷循環(huán)達(dá)到凈水目的。

2.2.2主要結(jié)構(gòu)詳細(xì)介紹

1）盤片：作為生物膜主要載體的盤片，是生物轉(zhuǎn)盤最重要的組成部分。盤片之間會(huì)保持一定的間距，一方面保證良好的通風(fēng)條件以保證微生物有氧呼吸的正常進(jìn)行，另一方面保證轉(zhuǎn)盤不會(huì)因?yàn)樯锬さ脑鲩L(zhǎng)而造成堵塞。

2）氧化槽：由于生物膜處理過程中需要有氧環(huán)境，所以處理裝置必須與外界相關(guān)聯(lián)，而氧化槽恰好起到了這個(gè)至關(guān)重要的作用。通過獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)置，保證生物膜良好的處理環(huán)境。

3、生物膜預(yù)處理技術(shù)的展望

生物膜處理技術(shù)從誕生以來(lái)，一直是學(xué)術(shù)界引以為傲的污染物處理方法。但是隨著時(shí)代的進(jìn)步以及科技的發(fā)展，很多高科技技術(shù)不斷地更新迭代，但是生物膜處理技術(shù)作為一個(gè)生物法處理污染物的技術(shù)，其自然的和諧性原理決定著其環(huán)境的友好性，這也是其他物理和化學(xué)方法不可替代的。

所以開發(fā)出一代新的生物處理技術(shù)對(duì)目前社會(huì)的發(fā)展會(huì)有極大的意義。如今嚴(yán)重的污染渠道包括水污染、大氣污染、土壤污染等等，都嚴(yán)重威脅著人類的健康和生態(tài)的平衡。生物膜處理顯得有極大的發(fā)揮空間。如：生物膜防霾口罩、生物膜空氣凈化器、生物膜灰塵吸收器等等，身為新一代創(chuàng)新人才，我們有權(quán)利也有義務(wù)去思考如何改善我們的生存環(huán)境以及合理利用自然資源。

目前生物膜處理技術(shù)應(yīng)用于廢水處理的情況居多，但是我相信，經(jīng)過科技的進(jìn)步，生物膜處理技術(shù)在未來(lái)的市場(chǎng)中一定會(huì)有極其廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱文祥.綠色化學(xué)與綠色化學(xué)教育[J].化學(xué)教育，2000（1）：1.

[2]楊南如.機(jī)械力化學(xué)過程及效應(yīng)（I）――機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2000，3（1）：19-26.

[3]陳惜明，彭宏.化學(xué)工程技術(shù)的幾個(gè)熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)[J].安徽化工，2006，01：3-6.

[4]葉慶國(guó)，周傳光.生物工程技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向及對(duì)策[J].山東化工，2000，01：21-25.