生物膜法

生物膜法最早起源于十九世紀(jì)九十年代的英國，由于其嘗試將污水噴灑在粗濾料上進(jìn)行污水凈化實(shí)驗(yàn)，獲得了良好的效果，并開始逐漸用于污水處理并在歐洲國家得到迅速應(yīng)用，生物濾池法由此而來。

到了六十年代，由于新型合成材料的大量生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)對水質(zhì)要求的進(jìn)一步提高，生物膜法又獲得了新的發(fā)展。生物轉(zhuǎn)盤是由原聯(lián)邦德國所開創(chuàng)的一種污水生物處理技術(shù)。生物轉(zhuǎn)盤初期用于生活污水處理，后推廣到城市生活污水污水處理和有機(jī)工業(yè)廢水的處理，處理規(guī)模也不斷擴(kuò)大。當(dāng)前，生物轉(zhuǎn)盤處理技術(shù)已被認(rèn)為是一種凈化效果好、能源消耗低的生物處理技術(shù)。

20 世紀(jì) 70 年代初，生物接觸氧化工藝在日本、美國得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于生活污水和食品加工等工業(yè)廢水的處理，此外，還用于地表微污染水的生物預(yù)處理。生物接觸氧化法處理技術(shù)可以分為兩種：

(1)在池內(nèi)填充填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料并以填料充分接觸，污水與填料上布滿的生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物新陳代謝功能的作用下，污水中的有機(jī)物得到去除，因此又稱為“淹沒式生物濾池”;

(2)采用與曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供所需的氧氣(O2)并起到混合攪拌的作用，這種方式相當(dāng)于在曝氣池內(nèi)填充微生物棲息的填料，因此又稱為“接觸曝氣法”。

生物膜的構(gòu)造及其凈化原理

在污水處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長聚集的載體(一般稱填料)，在氧氣充足的情況下，污水接觸填料表面一段時(shí)間后，微生物在填料表面附著形成生物，這是生物膜法處理污水的初始階段，亦稱為掛膜。對于不同生物膜法及處理不同類型的污水，掛膜的時(shí)間長短不一，通常需要15~30天;對于城市生活污水，在常溫條件下，掛膜大約需 30 天。

生物膜的內(nèi)部構(gòu)造自濾料向外可分為厭氧層、好氧層、附著水層、運(yùn)動(dòng)水層。當(dāng)污水以一定的流速流過填料時(shí)，生物膜中的微生物吸收分解水中的有機(jī)物，使污水得到凈化，同時(shí)微生物也得到增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長到一定厚度時(shí)，向生物膜內(nèi)擴(kuò)散的 O2 受到限制，其表面仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)，并最終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會繼續(xù)生長新的生物膜，周而復(fù)始，使污水得到凈化。

生物接觸氧化工藝

生物膜法中有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床和生物接觸氧化工藝等。生物接觸氧化工藝是生物膜法中運(yùn)用較為廣泛的一種生物處理方法，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是在曝氣生物反應(yīng)池內(nèi)添加填料，污水浸沒全部填料，并與填料充分接觸。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，利用生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，高效地去除污水中的有機(jī)污染物。

接觸氧化池是生物接觸氧化的核心構(gòu)筑物，共分為四部分，包括池體、填料、布水裝置和曝氣系統(tǒng)。這里面的填料就是我們常提到的生物填料。

生物填料

生物填料是污水處理中最常見的一種材料，可以作為微生物負(fù)荷的載體，對于氧的利用率、氧化池中微生物的數(shù)量、生物膜的接觸狀況好水流條件起著十分重要的作用。生物填料被安裝在接觸氧化池內(nèi)為微生物提供棲息和生長的場所，同時(shí)能固定微生物的固體介質(zhì)或載體。基于此，生物填料具備以下作用：

(1)為微生物的生長與繁殖提供穩(wěn)定的生存環(huán)境;

(2)提供微生物和污/廢水充分接觸并降解污染物的場所;

(3)增大了污/廢水和生物填料的接觸面積，提高了污染物去除效果;

(4)生物填料大幅度提高了反應(yīng)器內(nèi)生物量，并保持微生物活性。

生物填料的特性及發(fā)展

綜合各方面因素，理想化生物填料應(yīng)盡量具備以下特性：

(1)具有優(yōu)異吸附性能，即比表面積大、孔隙率豐富、傳質(zhì)效果好。優(yōu)秀的吸附性能可以極大幅度的提高反應(yīng)器內(nèi)生物量，同時(shí)，豐富的孔隙率有利于營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸，進(jìn)而保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定和剩余污泥量的減少;

(2)具備較高的拉伸強(qiáng)度、耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性。高拉伸強(qiáng)度有利于在使用過程中不發(fā)生斷裂等現(xiàn)象。耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性的生物填料不易溶出有毒有害物質(zhì)，無二次污染;。

(3)具備良好的親水性和生物親和性。生物親和性的提升有利于微生物在生物填料的附著與生長。生物填料應(yīng)用于污/廢水中，親水性有利于其表面保持濕潤，進(jìn)而利于微生物的富集;

(4)制作簡單，原材料易獲取，便于運(yùn)輸與安裝。

生物填料的發(fā)展歷史，從形狀角度分析，生物填料的發(fā)展是從顆粒狀向纖維狀轉(zhuǎn)變;從材質(zhì)的選擇角度，生物填料是從天然向合成轉(zhuǎn)變的。

綜上，使用生物親和性好、親水性、比表面積大和耐腐蝕的新型生物填料是大勢所趨。