生物膜法在市政污水處理中的應用

丁凱揚

（廈門中平公路勘察設計院有限公司， 福建 廈門）

0 引言

工業建設的快速發展帶來了日益增多的環境污染問題，其中與人們的生產生活密切相關的水污染問題受到了重點關注。自1914 年活性污泥法建成試驗以來，人們對生物法去除污染物進行了各式各樣的探索和實踐；20 世紀50 年代，合成載體的使用發展了生物膜的概念，目前已在全世界范圍得到了廣泛應用。生物膜法是控制水污染重要的技術手段，比傳統活性污泥法產泥量低、能耗低，適用范圍廣。同時，隨著生物膜法工藝的改進，其在污水處理方面的效果越來越理想，在市政污水處理中應用也更加廣泛。

1 生物膜法在市政污水處理中工藝分類

生物膜法主要包括生物濾池、生物接觸氧化、生物轉盤以及生物流化床、生物移動床等。

1.1 生物濾池

常見的生物濾池有普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池和曝氣生物濾池。普通生物濾池一般用于處理小型城鎮污水或工業廢水，高負荷生物濾池通過處理水回流去除污水雜質和有機污染物的效果非常好，實現了高濾速和高負荷，但由于其運行時要經過初沉池、生物濾池和二沉池三道工藝，對凈化場地有一定的面積要求，且容易堵塞造成環境污染。在此技術基礎上對其缺點進行改良，衍生了塔式生物濾池法，其污水處理能力較強，污水分層明顯，設備占地面積小不易堵塞等優點，與傳統的生物濾池相比，降低了水處理成本，在市政污水處理工程中得到了廣泛應用。

1.2 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法的工作原理是將活性污泥法中的曝氣池與生物濾池相結合，它們共同綜合作用進行污水處理工藝。生物接觸氧化池中活性污泥吸附在濾料表面，有容積負荷高、處理效率高、抗沖擊負荷能力強、維護管理方便、剩余污泥量小的優點。其主要缺點在于增加了填料，其在長時間循環成膜過程中容易發生堵塞，需要定期維護更新，會增加市政污水處理工程成本和難度。為了更好的控制池間有機物的濃度差和各池的優勢菌種，生物接觸氧化法可采用一段式、兩段式以及多段式。

1.3 生物轉盤法

生物轉盤工藝出現的比較早，由許多平行排列且部分淹沒在水中，部分暴露在空氣中以較低速度做圓周運動的圓盤及水槽構成。因其微生物濃度高、生物分級明顯、產泥量低操作單方便，運行時成本低的特點得到廣泛應用。生物轉盤宜采用多級處理方式。實踐證明，盤片面積不變時，多級串聯運行的生物轉盤能夠提高處理水質。為更進一步節省動力消耗提高處理效率，生物轉盤通過采用空氣驅動、與曝氣池結合等方法有了新的改進工藝。

2 生物膜法在市政污水處理中的具體的應用

2.1 生物膜法脫氮除磷工藝

在微生物的作用下，水中的氮、磷可以有條件的去除。脫氮是指有機氮在碳化作用下，與氨氮經過氨化作用，在水中逐漸轉化為無機氨態氮，含氧量充足時，受硝化菌作用，氨態氮將會轉化成亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮，缺氧時，硝態氮受反硝化細菌作用，經還原反應轉化成氮氣釋放至大氣中完成脫氮工作。在缺氧狀態下，聚磷菌生長速度減慢，菌體代謝缺乏能量供給，聚磷酸鹽將得到釋放，導致磷釋放，而氧氣充足時，菌體活性增強，可以更多地攝取污水中溶解態正磷酸鹽，進而在除泥的過程中完成除磷工作。由此可見，生物接觸氧化法、生物濾池通過膜的內外層氧濃度差，生物接觸轉盤通過旋轉過程中的厭氧好氧交替在水處理過程中提供不同需氧量的微生物菌種生活環境，以及通過適當提升溫度、控制溶氧濃度，調節水質PH 值等，可有效降低污水的氮、磷含量。

2.2 生物膜法除污水中重金屬

重金屬污水對環境和人類身體健康都有很大的危害，在污水中多數是以化合物的形式存在，很難通過一般的過濾循環系統處理掉，因此利用生物膜法去除水中重金屬就顯得尤為重要，生物膜對重金屬有很好的吸附作用，從而達到轉移重金屬的目的。在生物膜市政污水處理技術工作中可引入基因工程、分子生物學的高新生物處理技術，培育高效、耐毒性的菌種，使其吸附效果更明顯，從而提高污水重金屬去除效果，展現其應用價值。

2.3 生物膜法在市政二級排水處理中的應用

在一些市政處理水工程中，通過組合多種生物膜法工藝，可處理城市的二級處理排水，實現水資源的回收二次利用。可將曝氣生物濾池直接作為二級處理，者將曝氣生物濾池作為原有二級處理的平行工藝，或在對原有二級處理升級改造時應用曝氣生物濾池的方法提高出水水質。

3 生物膜法在市政污水處理中改善措施

生物膜法以其參與水處理的生物種類多、食物鏈長、污水適用范圍廣、能耗低等優勢在實際生產中取得了廣泛的應用。運用在市政污水處理中應注意以下幾個方面：

1、針對生物濾池生產環境差，易堵塞，需要定期清洗填料更換曝氣器，高負荷生物濾池出水水質較差，生物轉盤處理效率不高等問題研究和探索新型生物膜法處理工藝。通過不斷完善生物膜法污水處理技術，改進現行應用時出現的維護難、易堵塞等問題，并對可能出現的問題預處理，提高污水凈化效果，使生物膜法技術更全面專業，發揮更大作用。

2、生物膜法材料的研究與選用。曝氣生物濾池工藝所選濾料要支撐微生物生長和截留固體粒子的作用并能夠抵抗反沖洗時的磨損；生物接觸氧化工藝可根絕不同的容積負荷選擇軟性、半軟性和硬性等不同性狀的填料；生物接觸轉盤的盤片則應選擇比表面積大、質輕、強度高、耐腐蝕掛膜的材料。市政污水處理時應準確核算處理能力，總投資，出水水質之間的關系，在滿足出水水質要求和環境水體環境容量的前提下選用處理能力好，投資節省的材料。

3、提高生物膜法污水處理凈化過程的管理水平，有效發揮市政污水處理中的脫氮除磷能力。通過更加合理準確的控制污染物負荷、污水停留時間和排泥時間，更好的去處氮磷污染物。市政污水處理技術人員要把控好每個環節的不同凈化作用，積極探索研究各個施工程序的工藝規范標準，加強對理論及應用技術的研究，改進水處理技術方法，不斷修正完善施工操作水平，優化工藝流程，最大化的提升市政污水處理成效。

4、城市污水種類復雜，市政污水處理不僅針對人們的生活污水，還要處理符合接管標準的工業廢水。根據水量、不同的污染物含量、污染程度、受納水體性質以及是否需要回用等因素選取合理有效的處理工藝。并對處理后的水做好應用規劃，有條件時應考慮污水的再生利用。

4 結語

考慮到當前城市污水處理的嚴峻形勢，生物膜法水處理技術總體說來應用價值較高，值得在市政污水處理行業大力推廣。同時仍需在生物膜法的工藝改善和創新，適用材料的優化和后處理，微觀生物技術知識的拓展，污水處理運行管理水平等方面加強研究，推動生物膜法在市政污水處理中的應用。