生物膜法主要工藝類(lèi)型及其優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　摘要：生物膜法技術(shù)具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，且處理效果理想，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹的現(xiàn)象，因此在污水處理中有著廣泛的應(yīng)用。本文介紹了生物膜技術(shù)的概念、分類(lèi)和特點(diǎn),對(duì)生物膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用狀況做了簡(jiǎn)要的分析。

　　關(guān)鍵詞：生物膜，污水處理 應(yīng)用

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，工業(yè)化和城市化的步伐加快，對(duì)水資源的需求也日益增加，進(jìn)而產(chǎn)生了大量污水，加劇了對(duì)環(huán)境的污染，因此，不斷地尋求效率高、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、治理效果好的污水處理技術(shù)是研究工作的主要任務(wù)。在污水處理的二級(jí)生化處理工藝中，活性污泥法和生物膜法占主導(dǎo)地位，而生物膜法處理工藝憑借其處理效率高、剩余污泥產(chǎn)泥量少、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)得到快速發(fā)展，越來(lái)越得到人們的關(guān)注，發(fā)展十分迅速，在污水處理中有廣闊的應(yīng)用前景。 

　　1.概述

　　生物膜法是一種古老又在不斷發(fā)展中的處理技術(shù)，1865年德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物過(guò)濾作用，1893年英國(guó)將污水噴灑在粗濾料上，作為膜生物反應(yīng)器的生物濾池問(wèn)世，2O世紀(jì)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(shì)，70年代新的反應(yīng)器以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受關(guān)注[1]。

　　2.生物膜法的應(yīng)用

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

　　2.1生物濾池

　　生物濾池具有投資費(fèi)用低，水力負(fù)荷、容積負(fù)荷高，耐低溫，出水水質(zhì)高，易掛膜、啟動(dòng)快， 自動(dòng)化程度高、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)，但也還存在一定的缺點(diǎn)，它對(duì)進(jìn)水的懸浮物濃度要求較高，水頭損失較大，污泥穩(wěn)定性差，產(chǎn)泥量略大。主要包括普通生物濾池、高負(fù)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(chēng)滴濾池，為首代生物濾池。20世紀(jì)初，英國(guó)先得到實(shí)際應(yīng)用，之后歐洲和北美得到了應(yīng)用。其BOD5去除率可達(dá)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(zhì)穩(wěn)定，但占地面積大，易于堵塞，灰蠅很多，影響環(huán)境衛(wèi)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(fù)荷生物濾池，使負(fù)荷率比普通生物濾池提高數(shù)倍，池子體積大大縮小?；亓魇缴餅V池、塔式生物濾池屬于這樣類(lèi)型的濾池。它們的運(yùn)行比較靈活，可以通過(guò)調(diào)整負(fù)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(chǔ)上，參照化學(xué)工業(yè)中的填料塔方式，建造了直徑與高度比為1:6～1:8，高達(dá)8～24米的濾池。由于它的直徑小、高度大、形狀如塔，因此稱(chēng)為塔式生物濾池，簡(jiǎn)稱(chēng)為“塔濾”。由于它具有一系列優(yōu)點(diǎn)，故而得到了比較廣泛的應(yīng)用。

　　2.2生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　1954年在聯(lián)邦德國(guó)的Heilbronn建成世界上第首座生物轉(zhuǎn)盤(pán)污水處理廠(chǎng)后，在歐洲已有上千座，發(fā)展十分迅速。迄今為止，國(guó)外已應(yīng)用生物轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行處理生活污水、工業(yè)廢水的小試、中試及生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)研究，均取得了較好的效果。近年來(lái)，我國(guó)不少學(xué)者也進(jìn)行了生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝的研究，效果較好[2]。

　　生物轉(zhuǎn)盤(pán)的主要由盤(pán)片、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、處理槽、驅(qū)動(dòng)裝置四部分組成。在生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理系統(tǒng)中，除核心裝置生物轉(zhuǎn)盤(pán)外，還包括污水預(yù)處理設(shè)備和二次沉淀池。二次沉淀池的作用是去除經(jīng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理后的污水所攜帶的生物膜。生物轉(zhuǎn)盤(pán)是由盤(pán)片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動(dòng)裝置所組成。傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)以較低的線(xiàn)速度在接觸反應(yīng)槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。 

　　與生物濾池法相比，生物轉(zhuǎn)盤(pán)法就具有了很多特有的優(yōu)越性：轉(zhuǎn)盤(pán)上生物膜生長(zhǎng)的表面積很大，又不會(huì)發(fā)生像生物濾池中濾料堵塞的現(xiàn)象，容許處理高濃度有機(jī)廢水。但是，由于轉(zhuǎn)盤(pán)的直徑受尺寸的限制，當(dāng)處理廢水量過(guò)大時(shí)，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(zhuǎn)盤(pán)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(chēng)浸沒(méi)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(lái)的。早在l9世紀(jì)末就開(kāi)始了生物接觸氧化法的研究，后在歐美等國(guó)發(fā)展起來(lái)，我國(guó)于2O世紀(jì)70年代開(kāi)始探索，目前在有機(jī)工業(yè)廢水處理、小型生活污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　生物接觸氧化法的中心處理構(gòu)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(tǒng)4部分組成。根據(jù)水流狀態(tài)的不同，接觸氧化池可分為分流式(池內(nèi)循環(huán)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(nèi)進(jìn)行。廢水充氧后在池內(nèi)進(jìn)行單向和雙向循環(huán)，適用于BOD負(fù)荷較小的三級(jí)處理，國(guó)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(jìn)行鼓風(fēng)充氧，國(guó)內(nèi)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(chǎn)量少，氧利用率高，動(dòng)力消耗低。操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，可間歇運(yùn)行，運(yùn)行費(fèi)用低，綜合能耗低等特點(diǎn)。 

　　生物接觸氧化法對(duì)氧的利用率比活性污泥法高3—8倍，動(dòng)力消耗比活性污泥法減少20％ ～3O％[3]。該法在處理效果、動(dòng)力消耗、經(jīng)濟(jì)效益和管理維護(hù)等方面都明顯優(yōu)于活性污泥法，具有高容積負(fù)荷，無(wú)需回流污泥，不產(chǎn)生污泥膨脹，對(duì)水質(zhì)、水量驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)力等優(yōu)勢(shì)。

　　2.4生物流化床

　　2O世紀(jì)70年代，一種高效的生物污水處理技術(shù)得到發(fā)展應(yīng)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(jié)合的廢水生化處理技術(shù)，借助流體使表面附著的微生物固體顆粒呈流態(tài)化，同時(shí)進(jìn)行有機(jī)污染物降解過(guò)程的生物膜法處理工藝。

　　生物流化床技術(shù)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(tài)化，對(duì)污水進(jìn)行凈化的技術(shù)。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活動(dòng)階段的特征，根據(jù)微生物的生長(zhǎng)特點(diǎn)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(gè)階段。另外，生物流化床的防堵塞問(wèn)題及生物顆粒流失等問(wèn)題目前還沒(méi)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(yīng)器有多種形式：按循環(huán)方式可分為內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)流化床；按床內(nèi)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(fù)荷高，抗沖擊能力強(qiáng)，微生物的活性較強(qiáng)，凈化效果好等特點(diǎn)。但生物流化床的防堵塞問(wèn)題及生物顆粒流失等問(wèn)題目前還沒(méi)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(jié)語(yǔ)

目前．對(duì)生物膜法的機(jī)理和作用研究還不太成熟，國(guó)內(nèi)外科研工作者從微生物菌種、膜反應(yīng)器、曝氣生物濾池、濾料等方面進(jìn)行科研工作。特別是對(duì)微生物對(duì)物質(zhì)的代謝機(jī)理、微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能、曝氣生物濾池和膜反應(yīng)器的創(chuàng)新改進(jìn)及濾料的選擇應(yīng)用。這些都將直接影響生物膜法對(duì)污水的處理能力。因此，在物理化學(xué)和生物學(xué)因素等方面的基礎(chǔ)上，深化探索研究，不斷提高生物膜法對(duì)污水中各種元素的處理能力，為生物修復(fù)技術(shù)提供一定的理論依據(jù)。隨著生物膜研究的不斷深入和進(jìn)步，生物膜法在自然環(huán)境和廢水生物處理中必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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