生物膜法在市政污水處理中的應用研究

漆 軒

（西北綜合勘察設計研究院，陜西西安 710003）

1 生物膜法處理污水的技術分析

在氧氣供應充足的情況下，生物膜法利用生物膜穩定污水中的有機污染物，利用生物膜中的微生物群將有機污染物進行分解處理，去除污水中的膠狀、溶解性有機污染物，凈化水質。生物膜法離不開微生物群組成的微觀生態系統，包括高度密集的各種真菌、厭氧菌、好氧菌等細菌，線體蟲、蠕蟲等原生動物以及部分藻類，微生物復雜交織在一起，組成生物膜的核心濾料。生物膜法從濾料向外部依次為厭氧菌層、好氧菌層附著水層和流動水層。

生物膜法的具體工作流程為在氧氣充足的條件下，生物群在生物膜填料表面聚集，附著在填料表面，形成生物膜。利用充氧設備對污水進行充分充氧，根據試驗測定的最佳流速流過生物膜，生物膜微觀生態系統中的各種物質會吸收分解水中的有機物質，減少水中過量元素。處理過程可以凈化污水，使微生物不斷繁殖，增加生物膜厚度。生物膜表面充分接觸氧氣，生物膜內部的氧氣含量下降，整體呈現表面好氧、內部厭氧狀態，一段時間后，生物膜脫落。隨后生物膜的填料表面會繼續生長新的生物膜，不斷循環，達到凈化污水的效果。

生物膜法的構造（剖面圖）如圖1所示。

圖1 生物膜法的構造（剖面圖）

常見生物膜污水處理工藝的工藝技術以及特點不同，但均以微生物氧化分解為核心。不同生物膜污水處理法的主要工藝及相應特點如表1所示。

表1 不同生物膜污水處理法的主要工藝及相應特點

2 生物膜法不同種類及特點

生物膜法的發展一直是污水處理工藝的核心，相關學術研究與實際應用較多，已經產生一些較為成熟的生物膜方法，包括生物流化床法、生物接觸法、移動床生物膜反應器以及生物濾池法等。

各生物膜法優缺點如表2所示。

表2 各生物膜法優缺點

（1）生物流化床法。

固相微生物膜、液相污水以及氣相空氣三者在生物流化床內進行充分接觸，在空氣氧氣充足的條件下，液相污水中的固態有機污染物被固相微生物膜中的有機物進行充分氧化分解，變為液態顆粒物質。微生物附著載體在流化床內呈現流化狀態，生物膜中的微生物將持續高速成長，使微生物膜不斷更新換代。

（2）生物接觸氧化法。

在接觸曝氣法的基礎上改良形成，即接觸曝氣法。生物接觸氧化法的基本原理是在曝氣池中加入表面積大、孔隙率高的填料，微生物在填料上成長代謝形成生物膜。中的微生物充分氧化分解。

（3）移動床生物膜法。

生物膜附著在顆粒狀介質上，介質采用密度和水相近的物質，具有極強的吸附能力，容易吸附污水中的有機物質，形成污泥，快速凈化污水。

（4）生物濾池法。

初級沉淀的污水進入生物濾池，對有機物質進行過濾分解，經過二次沉淀池將固體物質進行沉淀，對污水進行有效凈化處理。

3 生物膜法在市政污水處理中的應用

3.1 生物膜法在市政污水處理中的應用注意事項

隨著城市規模不斷增加，居民用水量以及城市污水中的污染物的種類不斷增加，市政污水處理的壓力不斷攀升。生物膜法在污水凈化中發揮重要作用，使用生物膜法凈化污水時應注重凈化效率高，保證工藝的穩定性與性價比。

近些年，污水處理技術得到大幅度提升。目前，國內嚴峻的污水處理需求迫使需要進一步加強污水工藝優化研究，專家學者與一線技術人員可以從整個污水處理中的某個環節著手，分析制約生物膜法處理效率的瓶頸，探索每個環節發揮最大功效的可能性，不斷探索新技術以及各個環節配合的最佳方式，突破生物膜法處理流程中各個環節的技術瓶頸，實現各個環節的最佳配合，達到最高污水凈化效率。

城市污水中排放的有機污染物復雜，市政污水中可能含有工業廢水。建立約束制度，要求工業生產排放的污水指標達標后排放；加強生物膜法在去除污水中的氮、磷等元素中的應用效果，積極探索和學習工業廢水處理技術中的脫磷、脫氮技術，完善現有的市政污水處理方式，使現行市政污水處理方式滿足社會發展需求。

城市規模的持續發展要求城市污水處理能力不斷增加，許多城市現有的污水處理廠無法滿足當地城市發展需求。因此，需要擴建原有污水處理廠或新建污水處理廠，綜合考量擴建與新建的污水處理廠的環保性、適用性和成本。在規劃階段合理預測城市的未來發展規模，制定可持續發展的污水處理廠建設方案，進行材料選擇時，選擇適用性強、壽命長的材料，提升污水處理效果，延長設備的使用壽命。

3.2 注重生物膜法在市政二級排水處理中的應用

城市發展過程中，除了污水處理問題外，還存在城市化快速發展過程中用水量不斷增加、水資源嚴重短缺等問題，影響市民的用水安全和當地工業發展。科學有效地提升市政二級排水的回收利用，可以有效地緩解工業用水和市政用水壓力，是切實可行的節約水資源方式。

利用現行的生物膜法處理市政二級污水，去除污水中的有機污染物，再過多次處理達到凈化要求。生物膜法處理二級市政污水具備成本低、維護操作便捷、效率高的特點。凈化后的二級污水可以應用于工業以及大型機械設備冷卻，也可以用于市政澆灑。

3.3 某污水廠生物膜法應用效果分析

某污水廠2020年生物膜法四季進出水的實際測量平均數據如表3所示。

表3 某污水廠2020年生物膜法四季進出水的測量數據 單位：mg/L

該污水廠使用的生物膜法在處理懸浮物、COD及BOD5方面均有較好的處理成效，污水處理能力較為穩定，并無較大波動，該廠所應用的生物膜法在除氮、除磷方面具有非常高的效率。

4 結語

生物膜法利用細菌、原生動物以及部分藻類，在氧氣充足的情況下對污水中的有機污染物進行充分的氧化分解，微生物群利用濃度差吸附有機物，凈化污水中的有機物。生物膜法在實際的應用中還存在一定技術瓶頸，需要根據實際的發展情況和技術的革新對現有生物膜法進行持續更新，提升生物膜法在市政污水處理中的應用效果。