課程論文：生物膜法在廢水處理中的應(yīng)用

1、生物膜法在廢水處理中的應(yīng)用張王杰（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院合肥 230061 ）摘要生物膜法是指大量的微生物附著在介質(zhì)濾料表面，形生物膜，污水同生物膜接觸后， 溶解的有機污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、 氨氣和微生物細胞物質(zhì)等，使污水得到凈化。關(guān)鍵詞生物膜微生物有機物biological membrane method and its application in w astewater treatment zhang wang-jie （anhui agricultural university，technical faculty ，hefei， 230061）abstract：the bi

2、ological membrane method is refers to the massive microorganisms to adhere to stick cohere in the medium filters the material surface, the shape biomembrane, the sewage after the biomembrane contact, the dissolved organic pollutant is transformed by the microorganism adsorption as the water, the car

3、bon dioxide, the ammonia and the microorganism cellular substance and so on, enable the sewage to obtain the purification. keywords: biomembrane, microorganism, organisms前言 ：近年來，伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展， 我國在追求 gdp增長的同時也帶來了一系列的環(huán)境問題。 其中淡水資源緊缺迫使城鎮(zhèn)廢水處理技術(shù)顯得尤為重要，然而隨著人們生活水平的提高，醫(yī)療、食品和養(yǎng)殖等方面的發(fā)展，城鎮(zhèn)廢水中的氮、磷含量增加， 有機成分復(fù)雜， 傳統(tǒng)的生物

4、污水處理技術(shù)已經(jīng)無法緊隨步伐，處理效果并不理想， 為此，在新型填料的不斷開發(fā)和完善基礎(chǔ)上，生物膜法處理工藝憑借其處理效率高， 剩余污泥產(chǎn)泥少， 運行管理方便等特點得到快速發(fā)展，在廢水處理中有廣闊的應(yīng)用前景。1生物膜法概述1.1生物膜法的凈水機理生物膜法和活性污泥法一樣都是利用微生物來去除廢水中各種有機物的污水處理工藝。 生物膜法是指大量的微生物附著在介質(zhì)濾料表面，形生物膜， 污水同生物膜接觸后， 溶解的有機污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、 氨氣和微生物細胞物質(zhì)等， 使污水得到凈化。生物膜是指附著在惰性載體表面上生長的，具有較強的吸附和生物降解性能的結(jié)構(gòu)，以微生物為主(包含其產(chǎn)生的胞外多聚

5、物和吸附在微生物表面的無機及有機物等組成)，其中提供微生物附著生長的惰性載體稱之為濾料或填料。1.2生物膜法的工藝特點: (1)微生物多樣化，生物的食物鏈長，有利于提高污水處理效果和單位面積的處理負荷；(2)優(yōu)勢菌群分段運行，有利于提高微生物對有機污染物的降解效率和增加難降解污染物的去除率，提高脫氮除磷效果；(3)對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性，耐沖擊負荷力增強；(4)污泥沉降性能好，易于固液分離，剩余污泥產(chǎn)量少，降低了污泥處理費用，進而降低投資費用；(5)適合低濃度污水的處理；(6)易于維護，運行管理方便，耗能低2.生物膜法在廢水處理中的具體應(yīng)用2.1生物膜法在醫(yī)藥廢水處理中的作用醫(yī)藥廢水是

6、目前比較難處理的廢水，特點是有害物質(zhì)種類多，超標倍數(shù)高，對環(huán)境污染較大。醫(yī)藥廢水處理方法很多，例如鐵碳微電解生化法【1】、生物膜法、納米 tio2。光催化劑降解法【2】等。吉林省某藥業(yè)有限公司生產(chǎn)過程中排放的污水量為160m3/d。總排放口和車間排放的主要污染物有懸浮物(ss)、化學(xué)需氧量 (cod)、生物化學(xué)需氧量 (bod)、氨氮(nh。 n)等有害物質(zhì)。ph值為6.09.0,污水水質(zhì)情況是 codcr （1150mg/l） 、bod5（650mg/l）、ss（180mg/l）、氨氮（ 32mg/l）。在處理該藥業(yè)公司醫(yī)藥廢水時，采用了水解酸化一接觸氧化工藝，即在生化反應(yīng)池中填加固定的彈性

7、立體填料(合成纖維或尼龍等 )做生物載體，利用鼓風(fēng)機供氧，使載體上迅速生長生物膜。 生物膜的生成、 更新、脫落就是微生物群體代謝興衰的過程。2.2 生物膜法在養(yǎng)殖廢水處理中的研究養(yǎng)殖廢水中氮磷含量高直接排放易引起周圍水體的富營養(yǎng)化破壞水源污染環(huán)境同時養(yǎng)殖水體的污染也制約著養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展由于水質(zhì)惡化水體中溶解氧下降氨氮和亞硝酸鹽含量升高眾多研究表明氨氮和亞硝酸鹽對養(yǎng)殖生物的生長有較大毒害作用嚴重時會造成養(yǎng)殖生物的大量死亡給水產(chǎn)養(yǎng)殖造成極大的經(jīng)濟損失【3】。試驗所用微生物菌種為實驗室從養(yǎng)殖系統(tǒng)分離培養(yǎng)而獲得的混合菌系即將培養(yǎng)的光合細菌硝酸鹽細菌亞硝酸鹽細菌反硝化細菌按51.51.52的體積混合成為混合

8、細菌液。試驗所用的養(yǎng)殖廢水是通過在室內(nèi)養(yǎng)魚并加大投餌量經(jīng)7天培養(yǎng)后所形成的養(yǎng)殖廢水 cod質(zhì)量濃度為 84130mg/l、ph6.27.1、nh4+-n 質(zhì)量濃度3.61mg/l10.67mg/l,no2-n質(zhì)量濃度為 0.08mg/l2.02mg/l試驗掛膜材料為廣州阿科蔓生態(tài)環(huán)境技術(shù)有限公司提供的阿科蔓生態(tài)基尺寸為0.3m 0.25m 0.4cm試驗盛水裝置為 75l的白色塑料桶【4】。本實驗主要是采用同一種掛膜材料通過控制曝氣強度探討了不同充氧條件下微生物對養(yǎng)殖廢水的處理效果同時比較了自然掛膜與人工掛膜對養(yǎng)殖廢水的處理效果。2.3 sbbr法處理高鹽廢水應(yīng)用高鹽廢水是指總含鹽量 (以na

9、cl含量計 )至少為 1的廢水，主要包括含鹽工業(yè)廢水、含鹽生活污水和其他含鹽廢水。序批式生物膜反應(yīng)器(sequencing batch biofilm reactor，簡稱 sbbr) 是一種將生物膜與活性污泥法進行有機結(jié)合的新型復(fù)合式生物膜反應(yīng)器，sbbr工藝兼具了 sbr和生物膜法的特點。 間歇式的運行方式使生物膜上的微生物分布較為均勻，且使生物膜內(nèi)外層的微生物達到了最大的生長速率和最好的活性狀態(tài)，從而提高了系統(tǒng)對水質(zhì)水量的應(yīng)變能力，增強了系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力。生物膜載體從表面到內(nèi)部存在溶解氧濃度的梯度現(xiàn)象，相應(yīng)有好氧、缺氧和厭氧區(qū)狀態(tài)，這又為直接脫氮提供了良好的環(huán)境。在大連工業(yè)大學(xué)化工與

10、材料學(xué)院的sbbr法處理高鹽廢水試驗中，采用sbbr法對常規(guī)活性污泥進行耐鹽馴化，對活性污泥的培養(yǎng)馴化情況及有機物降解和氨氮去除規(guī)律進行了研究【5】。2.4生物膜法處理潮汐河道無序排放污水的研究復(fù)合酶在處理工業(yè)廢水已有不少的應(yīng)用，但利用復(fù)合酶處理潮汐河道卻鮮有報道，楊磊【6】等利用復(fù)合酶處理富營養(yǎng)化河道中得出，復(fù)合酶污水凈化劑在不同的地域條件下均可發(fā)揮良好的作用，具有安全、 高效和適用性廣等特點。 利用復(fù)合酶處理黑臭河道也有較好的處理效果【7】。復(fù)合酶生物促進劑對反應(yīng)系統(tǒng)有明顯的促進作用，在相同溫度和水力停留時間下加藥池池中的生物掛膜量(m事物腆干重： m千填科纖雛)較對照池平均高 0.7。

11、在 hrt 8 h，溫度為 20 時，取第 7個取樣點，加藥池中 cod、tp、nh3-n 污染物的下降率分別為53.9、46.7和49.4，比對照池高 7.1、13.2和10.5，投加復(fù)合酶生物促進劑使生物膜反應(yīng)器對污染物的去除有促進作用，具有有一定的抗沖擊能力。在相同溫度下，水力停留時間越長，對污染物的去除率越高：溫度在10到20 范圍內(nèi)，污染物的去除率隨溫度的上升而提高【8】。2.5兩段生物膜法對城市污水的處理采用兩段生物膜法對城市污水處理廠出水進行深度處理實驗研究，主要研究系統(tǒng)對氨氮和 cod的處理效果及水力停留時間、回流比和溫度的影響。實驗結(jié)果表明，最佳水力停留時間為1h，最佳回流比

12、為 100%；在此條件下系統(tǒng)運行 12個月，運行期間氨氮和 cod的進水濃度范圍分別為 1.3719.95mg/l和14.4037.50mg/l時，出水濃度范圍分別為 0.013.15mg/l和7.3619.02mg/l，平均去除率分別為 97.05%和39.96%.氨氮和cod的去除率在 2月份最低，分別為 82.50%和14.40%；5月份最高，分別為 98.50%和48.50%.出水中兩項水質(zhì)指標達到設(shè)計標準【9】。2.6低氧狀態(tài)下生物膜法廢水處理中絲狀茵膨脹特性研究生物接觸氧化反應(yīng)器因其管理簡單、微生物濃度較高、耐沖擊負荷能力高、剩余污泥量少等特點而備受關(guān)注。在生物膜法廢水處理系統(tǒng)中，

13、 因微生物同定在載體上形成生物膜， 其出水水質(zhì)可不受活性污泥混合液沉降性能的影響而保持穩(wěn)定。然而，絲狀菌膨脹一旦在生物接觸氧化反應(yīng)器中發(fā)生，其對生物接觸氧化反應(yīng)器的影響如何， 仍有待深入研究。 而溶解氧是引起污泥絲狀菌膨脹的一個重要因素【10】，低溶解氧引起的絲狀菌膨脹在廢水生物處理工程的實際運行中非常普遍。為此我們在低氧狀態(tài)誘發(fā)生物接觸氧化反應(yīng)器發(fā)生絲狀菌膨脹考察了絲狀菌膨脹對生物膜法系統(tǒng)運行效果、生物膜特性及生物膜胞外多聚物的影響。3結(jié)論目前，對生物膜法的機理和作用研究還不太成熟，圍內(nèi)外科研工作者從微生物菌種、膜反應(yīng)器、 曝氣生物濾池、 濾料等方面進行科研工作。特別是對微生物對物質(zhì)的代謝機

14、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)新改進及濾料的選擇應(yīng)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(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)揮越來越重要的作用。參考文獻：【1】 楊家村鐵碳微電解 醫(yī)藥廢水 j 環(huán)境衛(wèi)生工程，2006， 14(3)： 5657【2】 劉俊渤，臧玉春，吳景貴，等納米半導(dǎo)體材料的光催化機理與應(yīng)用j 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，25(3)：1921【3】王彥波 ,許梓榮 ,鄧岳松 .水產(chǎn)養(yǎng)殖中氨氮和亞硝酸鹽氮的危害及治理j.飼料工業(yè) ,2002,23(12):46. 【4】張寒冰，黃鳳蓮，周艷紅，等.生物膜法處理養(yǎng)殖廢水的研究【j】.生態(tài)環(huán)境2005,14(1):26-29. 【5】宋晶，孫德棟，王一娜，等.sbbr法處理高鹽廢水【 n】.大連工業(yè)大學(xué)報.2010:294. 【6】楊磊，林逢凱，胥崢，等城市富營養(yǎng)化河道復(fù)合酶原位生物修復(fù)技術(shù)研究【 j】環(huán)境污染與防治， 2005,27(8)：