课程论文：生物膜法在废水处理中的应用 6页

生物膜法在废水处理中的应用张王杰（安徽农业大学工学院合肥230061）摘要生物膜法是指大量的微生物附着在介质滤料表面，形生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为水、二氧化碳、氨气和微生物细胞物质等，使污水得到净化。关键词生物膜微生物有机物BiologicalMembraneMethodandItsApplicationInWastewaterTreatmentZhangWang-jie（AnhuiAgriculturalUniversity，TechnicalFaculty，Hefei，230061）Abstract：Thebiologicalmembranemethodisreferstothemassivemicroorganismstoadheretostickcohereinthemediumfiltersthematerialsurface,theshapebiomembrane,thesewageafterthebiomembranecontact,thedissolvedorganicpollutantistransformedbythemicroorganismadsorptionasthewater,thecarbondioxide,theammoniaandthemicroorganismcellularsubstanceandsoon,enablethesewagetoobtainthepurification.Keywords:Biomembrane,Microorganism,Organisms前言：近年来，伴随着经济的快速发展，我国在追求GDP增长的同时也带来了一系列的环境问题。其中淡水资源紧缺迫使城镇废水处理技术显得尤为重要，然而随着人们生活水平的提高，医疗、食品和养殖等方面的发展，城镇废水中的氮、磷含量增加，有机成分复杂，传统的生物污水处理技术已经无法紧随步伐，处理效果并不理想，为此，在新型填料的不断开发和完善基础上，生物膜法处理工艺凭借其处理效率高，剩余污泥产泥少，运行管理方便等特点得到快速发展，在废水处理中有广阔的应用前景。1．生物膜法概述n1.1生物膜法的净水机理生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中各种有机物的污水处理工艺。生物膜法是指大量的微生物附着在介质滤料表面，形生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为水、二氧化碳、氨气和微生物细胞物质等，使污水得到净化。生物膜是指附着在惰性载体表面上生长的，具有较强的吸附和生物降解性能的结构，以微生物为主(包含其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成)，其中提供微生物附着生长的惰性载体称之为滤料或填料。1.2生物膜法的工艺特点:(1)微生物多样化，生物的食物链长，有利于提高污水处理效果和单位面积的处理负荷；(2)优势菌群分段运行，有利于提高微生物对有机污染物的降解效率和增加难降解污染物的去除率，提高脱氮除磷效果；(3)对水质、水量变动有较强的适应性，耐冲击负荷力增强；(4)污泥沉降性能好，易于固液分离，剩余污泥产量少，降低了污泥处理费用，进而降低投资费用；(5)适合低浓度污水的处理；(6)易于维护，运行管理方便，耗能低．2.生物膜法在废水处理中的具体应用2.1生物膜法在医药废水处理中的作用医药废水是目前比较难处理的废水，特点是有害物质种类多，超标倍数高，对环境污染较大。医药废水处理方法很多，例如铁碳微电解——生化法【1】、生物膜法、纳米TiO2。光催化剂降解法【2】等。吉林省某药业有限公司生产过程中排放的污水量为160m3n/d。总排放口和车间排放的主要污染物有悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、生物化学需氧量(BOD)、氨氮(NH。—N)等有害物质。pH值为6.0～9.0,污水水质情况是CODcr（1150mg/L）、BOD5（650mg/L）、SS（180mg/L）、氨氮（32mg/L）。在处理该药业公司医药废水时，采用了水解酸化一接触氧化工艺，即在生化反应池中填加固定的弹性立体填料(合成纤维或尼龙等)做生物载体，利用鼓风机供氧，使载体上迅速生长生物膜。生物膜的生成、更新、脱落就是微生物群体代谢兴衰的过程。2.2生物膜法在养殖废水处理中的研究养殖废水中氮磷含量高直接排放易引起周围水体的富营养化破坏水源污染环境同时养殖水体的污染也制约着养殖业发展由于水质恶化水体中溶解氧下降氨氮和亚硝酸盐含量升高众多研究表明氨氮和亚硝酸盐对养殖生物的生长有较大毒害作用严重时会造成养殖生物的大量死亡给水产养殖造成极大的经济损失【3】。试验所用微生物菌种为实验室从养殖系统分离培养而获得的混合菌系即将培养的光合细菌硝酸盐细菌亚硝酸盐细菌反硝化细菌按5~1.5~1.5~2的体积混合成为混合细菌液。试验所用的养殖废水是通过在室内养鱼并加大投饵量经7天培养后所形成的养殖废水COD质量浓度为84~130mg/L、pH6.2~7.1、NH4+-N质量浓度3.61mg/L~10.67mg/L,NO2--N质量浓度为0.08mg/L~2.02mg/L试验挂膜材料为广州阿科蔓生态环境技术有限公司提供的阿科蔓生态基尺寸为0.3m×0.25m×0.4cm试验盛水装置为75L的白色塑料桶【4】。本实验主要是采用同一种挂膜材料通过控制曝气强度探讨了不同充氧条件下微生物对养殖废水的处理效果同时比较了自然挂膜与人工挂膜对养殖废水的处理效果。2.3SBBR法处理高盐废水应用高盐废水是指总含盐量(以NaCl含量计)至少为1％的废水，主要包括含盐工业废水、含盐生活污水和其他含盐废水。序批式生物膜反应器(sequencingbatchbiofilmreactor，简称SBBR)是一种将n生物膜与活性污泥法进行有机结合的新型复合式生物膜反应器，SBBR工艺兼具了SBR和生物膜法的特点。间歇式的运行方式使生物膜上的微生物分布较为均匀，且使生物膜内外层的微生物达到了最大的生长速率和最好的活性状态，从而提高了系统对水质水量的应变能力，增强了系统的抗冲击负荷能力。生物膜载体从表面到内部存在溶解氧浓度的梯度现象，相应有好氧、缺氧和厌氧区状态，这又为直接脱氮提供了良好的环境。在大连工业大学化工与材料学院的SBBR法处理高盐废水试验中，采用SBBR法对常规活性污泥进行耐盐驯化，对活性污泥的培养驯化情况及有机物降解和氨氮去除规律进行了研究【5】。2.4生物膜法处理潮汐河道无序排放污水的研究复合酶在处理工业废水已有不少的应用，但利用复合酶处理潮汐河道却鲜有报道，杨磊【6】等利用复合酶处理富营养化河道中得出，复合酶污水净化剂在不同的地域条件下均可发挥良好的作用，具有安全、高效和适用性广等特点。利用复合酶处理黑臭河道也有较好的处理效果【7】。复合酶生物促进剂对反应系统有明显的促进作用，在相同温度和水力停留时间下加药池池中的生物挂膜量(m事物腆干重：m千填科纤雏)较对照池平均高0.7。在HRT8h，温度为20℃时，取第7个取样点，加药池中COD、TP、NH3-N污染物的下降率分别为53.9％、46.7％和49.4％，比对照池高7.1％、13.2％和10.5％，投加复合酶生物促进剂使生物膜反应器对污染物的去除有促进作用，具有有一定的抗冲击能力。在相同温度下，水力停留时间越长，对污染物的去除率越高：温度在10℃到20℃范围内，污染物的去除率随温度的上升而提高【8】。2.5两段生物膜法对城市污水的处理采用两段生物膜法对城市污水处理厂出水进行深度处理实验研究，主要研究系统对氨氮和COD的处理效果及水力停留时间、回流比和温度的影响。实验结果表明，最佳水力停留时间为1h，最佳回流比为100%；在此条件下系统运行12个月，运行期间氨氮和COD的进水浓度范围分别为1.37～19.95mg/L和14.40～n37.50mg/L时，出水浓度范围分别为0.01～3.15mg/L和7.36～19.02mg/L，平均去除率分别为97.05%和39.96%.氨氮和COD的去除率在2月份最低，分别为82.50%和14.40%；5月份最高，分别为98.50%和48.50%.出水中两项水质指标达到设计标准【9】。2.6低氧状态下生物膜法废水处理中丝状茵膨胀特性研究生物接触氧化反应器因其管理简单、微生物浓度较高、耐冲击负荷能力高、剩余污泥量少等特点而备受关注。在生物膜法废水处理系统中，因微生物同定在载体上形成生物膜，其出水水质可不受活性污泥混合液沉降性能的影响而保持稳定。然而，丝状菌膨胀一旦在生物接触氧化反应器中发生，其对生物接触氧化反应器的影响如何，仍有待深入研究。而溶解氧是引起污泥丝状菌膨胀的一个重要因素【10】，低溶解氧引起的丝状菌膨胀在废水生物处理工程的实际运行中非常普遍。为此．我们在低氧状态诱发生物接触氧化反应器发生丝状菌膨胀．考察了丝状菌膨胀对生物膜法系统运行效果、生物膜特性及生物膜胞外多聚物的影响。3．结论目前，对生物膜法的机理和作用研究还不太成熟，围内外科研工作者从微生物菌种、膜反应器、曝气生物滤池、滤料等方面进行科研工作。特别是对微生物对物质的代谢机理、微生物的群落结构和功能、曝气生物滤池和膜反应器的创新改进及滤料的选择应用。这些都将直接影响生物膜法对污水的处理能力。因此，在物理化学和生物学因素等方面的基础上．深化探索研究，不断提高生物膜法对污水中各种元素的处理能力，为生物修复技术提供一定的理论依据。随着生物膜研究的不断深入和进步，生物膜法在自然环境和废水生物处理中必将发挥越来越重要的作用。参考文献：【1】杨家村．铁碳微电解——医药废水[J]．环境卫生工程，2006，14(3)：56—57．【2】刘俊渤，臧玉春，吴景贵，等．纳米半导体材料的光催化机理与应用[J]．长春工业大学学报：自然科学版，2004，25(3)：19—21．n【3】王彦波,许梓荣,邓岳松.水产养殖中氨氮和亚硝酸盐氮的危害及治理[J].饲料工业,2002,23(12):46.【4】张寒冰，黄凤莲，周艳红，等.生物膜法处理养殖废水的研究【J】.生态环境2005,14(1):26-29.【5】宋晶，孙德栋，王一娜，等.SBBR法处理高盐废水【N】.大连工业大学报.2010:29[4].【6】杨磊，林逢凯，胥峥，等．城市富营养化河道复合酶．原位生物修复技术研究【J】．环境污染与防治，2005,27(8)：607-610．【7】汪红军，胡菊香，吴生桂，等．生物复合酶污水净化剂处理黑臭水体的研究【J】．水利渔业，2007,27（1)：68-70．【8】冯晓峰，林逢凯，胥峥，等.生物膜法处理潮汐河道无序排放污水的研究【J】.水处理技术，2011:37[2].【9】白少元，解庆林，李艳红，等.两段生物膜法处理城市污水厂出水【J】.桂林工学院学报.2006:26[1].【10】崔和平．钟艳萍．丝状菌污泥膨胀的原因及其控制方法【J】．中国给水排水．2004，20(6)：99一101．