工業廢水之生物膜法處理汙水

摘要：目前化工產業的發展十分迅速，但隨之而來的化工汙染狀況也十分嚴重，化工廢水成分複雜、水質水量變化大，隨著國家對其處理達標要求越來越嚴格，其處理技術也在不斷發展。生物膜法是與活性汙泥法平行發展的一種汙水處理技術方法，實質是使細菌類微生物和原生動物、後生動物類的微型動物附著在濾料或某些載體上，並在其上形成膜狀生物汙泥，即生物膜。生物膜法是土壤自淨過程的人工強化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機汙染物，同時對廢水中的氨氮還具有一定的硝化能力。生物膜法在處理工業廢水中有著廣泛應用。

關鍵詞：生物膜，廢水，淨化

生物膜法是屬於好養生物處理的方法，它是將廢水通過好氧微生物和原生動物，後生動物等在載體填料上生長繁殖形成的生物膜，吸附和降解有機物，使廢水得到淨化的方法。根據裝置的不同，生物膜法可分為生物濾池、生物轉盤、接觸氧化法和生物流化床等四類。在石油和化學工業的廢水處理中，其中應用最多的是接觸氧化法。

1 生物膜法的機理

【1】生物膜法的發展

在20世紀50年代以前，生物膜法卻一直未被人們重視，其原因主要是因為生產中最早採用的生物膜法構築物是以碎石為填料的滴濾池。碎石的比表面積小，能夠為微生物附著生長的表面積小，因而滴濾池的負荷不可能很大，使其佔地面積較大，衛生狀況也不好。

50年代，由於塑料工業的發展以及塑料填料引入生物膜處理系統，使生物膜法出現了許多具有重要意義的發展。因此，出現了許多新型的生物膜法設備。

20世紀70年代末，為強化生物膜法反應器中的傳質，流化床系統被引人生物膜處理中，稱為生物流化床。生物流化床兼有活性汙泥法和生物膜法的待點，又稱為半生物膜和半懸浮生長系統。

【2】生物膜法的基本流程

下圖為生物膜法處理系統的基本流程：廢水經初次沉澱池後進入生物膜反應器，廢水在生物膜反應器中經需氧生物氧化去除有機物後，再通過二次沉澱池出水。

圖1-1生物膜法基本流程

【3】生物膜淨化汙水的機理

（1）生物膜的構造特徵

生物膜(好氧層＋兼氧層＋厭氧層)＋附著水層(高親水性)。

（2）降解有機物的機理

①微生物：沿水流方向為細菌——原生動物――後生動物的食物鏈或生態系統。具體生物以菌膠團為主、輔以球衣菌、藻類等，含有大量固著型纖毛蟲（鍾蟲、等枝蟲、獨縮蟲等）和遊泳型纖毛蟲（楯纖蟲、豆形蟲、斜管蟲等），它們起到了汙染物淨化和清除池內生物（防堵塞）作用。

②汙染物：重→輕(相當多汙帶→α中汙帶→β中汙帶→寡汙帶)。

③供氧：藉助流動水層厚薄變化以及氣水逆向流動，向生物膜表面供氧。

④傳質與降解：有機物降解主要是在好氧層進行，部分難降解有機物經兼氧層和厭氧層分解，分解後產生的H2S，NH3等以及代謝產物由內向外傳遞而進入空氣中，好氧層形成的NO3－－N、NO2－－N等經厭氧層發生反硝化，產生的N2也向外而散入大氣中。

⑤生物膜更新：經水力衝刷，使膜表面不斷更新（DO及汙染物），維持生物活性（老化膜固著不緊）。

【4】生物膜法的特徵

（1）微生物相方面

①微生物的多樣化：生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲組成（濾池蠅具有抑制生物膜過速增長的功能）。

②生物的食物鏈長：生物膜上的食物鏈要長於活性汙泥，因此汙泥量少於活性汙泥系統。

③能夠存活時間長的微生物：SRT與HRT無關，因此硝化菌和亞硝化菌也得以繁衍、增殖，因此生物膜法的各種工藝都具有硝化功能，採取適當運行方式，可脫氮。

④分段運行與優勢菌種：生物膜法多分多段運行，每段繁衍與本段水質相適應的微生物。

（2）處理工藝方面的特徵

①對水質、水量變動有較強的適應性：一段時間中斷進水，對生物膜也不會有致命影響，通水後易恢復。

②汙泥沉澱性良好：汙泥比重較大，且顆粒較大，易沉澱；但厭氧層過厚時，脫落的細小非活性懸浮物分散於水中，使水的澄清度下降。

③微生物量多，處理能力大、淨化功能強：附著生長，故生物膜含水率低，單位池容的生物量是活性汙泥法的5~20倍，因而具有較大處理能力，淨化功能顯著提高。

④能夠處理低濃度廢水：生物膜能處理活性汙泥法不能處理的低濃度汙水和微汙染的原水，使B0D5降至5~10mg/L。

⑤易於維護運行，節能，動力費用低；如生物轉盤、生物濾池等，去除單位BOD的耗電量較少。

2 生物濾池

【1】生物濾池的基本原理：土壤自然淨化原理

含有汙染物的廢水從上而下從長有豐富生物膜的濾料的空隙間流過，與生物膜中的微生物充分接觸，其中的有機汙染物被微生物吸附並降解，使得廢水得以淨化。主要淨化功能是依靠濾料表面的生物膜對廢水中有機物的吸附氧化降解作用。

【2】生物濾池的分類

生物濾池按其結構可分為普通生物濾池、高負荷生物濾池及塔式生物濾池三種。

【3】生物濾池的構造與組成

生物濾池一般主要由池體、濾料、布水裝置、排水系統等四部分組成。

（1）池體

編輯：趙凡