生物膜法主要工藝類型及其優缺點比較

　　摘要：生物膜法技術具有很強的抗沖擊負荷能力，且處理效果理想，運行維護簡單，不會產生污泥膨脹的現象，因此在污水處理中有著廣泛的應用。本文介紹了生物膜技術的概念、分類和特點,對生物膜技術在污水處理中的應用狀況做了簡要的分析。

　　關鍵詞：生物膜，污水處理 應用

　　隨著我國經濟的高速增長，工業化和城市化的步伐加快，對水資源的需求也日益增加，進而產生了大量污水，加劇了對環境的污染，因此，不斷地尋求效率高、投資少、運行費用低、治理效果好的污水處理技術是研究工作的主要任務。在污水處理的二級生化處理工藝中，活性污泥法和生物膜法占主導地位，而生物膜法處理工藝憑借其處理效率高、剩余污泥產泥量少、運行管理方便等特點得到快速發展，越來越得到人們的關注，發展十分迅速，在污水處理中有廣闊的應用前景。 

　　1.概述

　　生物膜法是一種古老又在不斷發展中的處理技術，1865年德國科學家發現生物過濾作用，1893年英國將污水噴灑在粗濾料上，作為膜生物反應器的生物濾池問世，2O世紀二三十年代建造了許多生物膜反垃器，四五十年代生物濾池逐漸被活性污泥取代的趨勢，70年代新的反應器以獨特的優勢受關注[1]。

　　2.生物膜法的應用

　　生物膜法不外乎生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法、好氧生物流化床四種類型。其中，生物濾池又包括普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池等幾種類型。下面，我們就生物膜法的幾種主要類型進行闡述。 

　　2.1生物濾池

　　生物濾池具有投資費用低，水力負荷、容積負荷高，耐低溫，出水水質高，易掛膜、啟動快， 自動化程度高、運行管理方便等優點，但也還存在一定的缺點，它對進水的懸浮物濃度要求較高，水頭損失較大，污泥穩定性差，產泥量略大。主要包括普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池等形式。

　　普通生物濾池生物膜法處理污水最初使用的裝置為普通生物濾池，亦稱滴濾池，為首代生物濾池。20世紀初，英國先得到實際應用，之后歐洲和北美得到了應用。其BOD5去除率可達90%以上，出水BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸鹽含量在10mg/L左右，出水水質穩定，但占地面積大，易于堵塞，灰蠅很多，影響環境衛生。

　　隨著新型濾料的使用，流程的革新，人們提出了多種型式的高負荷生物濾池，使負荷率比普通生物濾池提高數倍，池子體積大大縮小。回流式生物濾池、塔式生物濾池屬于這樣類型的濾池。它們的運行比較靈活，可以通過調整負荷率和流程，得到不同的處理效率（65%一90%）。

　　在生物濾池的基礎上，參照化學工業中的填料塔方式，建造了直徑與高度比為1:6～1:8，高達8～24米的濾池。由于它的直徑小、高度大、形狀如塔，因此稱為塔式生物濾池，簡稱為“塔濾”。由于它具有一系列優點，故而得到了比較廣泛的應用。

　　2.2生物轉盤

　　1954年在聯邦德國的Heilbronn建成世界上第首座生物轉盤污水處理廠后，在歐洲已有上千座，發展十分迅速。迄今為止，國外已應用生物轉盤進行處理生活污水、工業廢水的小試、中試及生產性實驗研究，均取得了較好的效果。近年來，我國不少學者也進行了生物轉盤工藝的研究，效果較好[2]。

　　生物轉盤的主要由盤片、轉動軸、處理槽、驅動裝置四部分組成。在生物轉盤處理系統中，除核心裝置生物轉盤外，還包括污水預處理設備和二次沉淀池。二次沉淀池的作用是去除經生物轉盤處理后的污水所攜帶的生物膜。生物轉盤是由盤片、接觸反應槽、轉軸及驅動裝置所組成。傳動裝置驅動轉盤以較低的線速度在接觸反應槽內轉動。 

　　與生物濾池法相比，生物轉盤法就具有了很多特有的優越性：轉盤上生物膜生長的表面積很大，又不會發生像生物濾池中濾料堵塞的現象，容許處理高濃度有機廢水。但是，由于轉盤的直徑受尺寸的限制，當處理廢水量過大時，氧化槽的有效水深有限，占地面積較大等因素限制，使生物轉盤法僅適用于中小型廢水排放量的廢水處理工程，一般水量少于l000-2000m3/d。

　　2.3生物接觸氧化法

　　生物接觸氧化法又稱浸沒式曝氣生物濾池，是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的。早在l9世紀末就開始了生物接觸氧化法的研究，后在歐美等國發展起來，我國于2O世紀70年代開始探索，目前在有機工業廢水處理、小型生活污水處理中得到了廣泛的應用。

　　生物接觸氧化法的中心處理構筑物是接觸氧化池。接觸氧化池主要由池體、填料、布水裝置和曝氣系統4部分組成。根據水流狀態的不同，接觸氧化池可分為分流式(池內循環式)和直流式。所謂分流式，即廢水充氧與生物膜接觸是在不同的格內進行。廢水充氧后在池內進行單向和雙向循環，適用于BOD負荷較小的三級處理，國外廢水處理工程中較常采用；直流式就是直接在填料底部進行鼓風充氧，國內廢水處理工程中多采用直流式。具有填料比表面積大，污泥濃度高，污泥產量少，氧利用率高，動力消耗低。操作簡單，維護方便，可間歇運行，運行費用低，綜合能耗低等特點。 

　　生物接觸氧化法對氧的利用率比活性污泥法高3—8倍，動力消耗比活性污泥法減少20％ ～3O％[3]。該法在處理效果、動力消耗、經濟效益和管理維護等方面都明顯優于活性污泥法，具有高容積負荷，無需回流污泥，不產生污泥膨脹，對水質、水量驟變有較強的適應力等優勢。

　　2.4生物流化床

　　2O世紀70年代，一種高效的生物污水處理技術得到發展應用，即生物流化床處理工藝。它是普通活性污泥法和生物膜法相結合的廢水生化處理技術，借助流體使表面附著的微生物固體顆粒呈流態化，同時進行有機污染物降解過程的生物膜法處理工藝。

　　生物流化床技術是利用氣體或液體，使附著微生物的固體顆粒狀濾料呈流態化，對污水進行凈化的技術。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活動階段的特征，根據微生物的生長特點將處理階段劃分為固定床階段、流化床階段、液體輸送階段三個階段。另外，生物流化床的防堵塞問題及生物顆粒流失等問題目前還沒有有效的解決方法，在一定程度上限制了生物流化床的推廣[4]。

　　目前，生物流化床反應器有多種形式：按循環方式可分為內循環、外循環流化床；按床內物相可分為二相及三相流化床；按生物膜特性等因素可分為好氧和厭氧生物流化床[5]。具有容積負荷高，抗沖擊能力強，微生物的活性較強，凈化效果好等特點。但生物流化床的防堵塞問題及生物顆粒流失等問題目前還沒有有效的解決方法，在一定程度上限制了生物流化床的推廣。

　　3.結語

目前．對生物膜法的機理和作用研究還不太成熟，國內外科研工作者從微生物菌種、膜反應器、曝氣生物濾池、濾料等方面進行科研工作。特別是對微生物對物質的代謝機理、微生物的群落結構和功能、曝氣生物濾池和膜反應器的創新改進及濾料的選擇應用。這些都將直接影響生物膜法對污水的處理能力。因此，在物理化學和生物學因素等方面的基礎上，深化探索研究，不斷提高生物膜法對污水中各種元素的處理能力，為生物修復技術提供一定的理論依據。隨著生物膜研究的不斷深入和進步，生物膜法在自然環境和廢水生物處理中必將發揮越來越重要的作用。

轉自知行部落（中國論文網）