生物膜法在市政水處理中的應(yīng)用摘要：對采用生物膜法進展市政給水污水以及污水廠二級出水的處理進展綜述。說明采用生物膜法水處理技術(shù)在市政給排水處理及污水回用領(lǐng)域有著廣泛的運用前景。尤其是在對處理微污染水體中運用前景看好。關(guān)鍵詞：生物膜市政污水處理市政給水處理微污染生物膜法水處理技術(shù)在市政水處理中的運用領(lǐng)域主要有：市政給水中的微污染水體水處理，其主要目的是去除水體中的氨氮、亞硝酸鹽氮以及Dn等指標(biāo)；市政污水處理中采用生物膜法去除水體中D、BD、氨氮等污染物，降低出水中N、P等導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化元素；以及對污水廠二級出水的深度處理，以到達回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，進步水的重復(fù)利用率，節(jié)約有限的水資源。生物膜法技術(shù)在市政給水處理中的運用目前我國不少城市飲用水水源為微污染水源，原水受到生活性有機污染，水中總氮、總磷、氨氮、亞硝酸鹽氮、生化需氧量、高錳酸鉀指數(shù)等均有不同程度的超標(biāo)。對各常規(guī)給水處理工藝流程的常規(guī)工程測定分析說明，濁度的去除主要是靠常規(guī)處理工藝，而對氨氮、亞硝酸鹽氮和生化需氧量的去除必須靠生物作用才能獲得滿意效果。為滿足日益進步的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在常規(guī)處理工藝上增加生物預(yù)處理工藝是無疑是進步水質(zhì)的最正確選擇。八十年代以來，由于生物預(yù)處理工藝因其在處理有機污染物、氨氮、色、嗅、味等方面的特點及其經(jīng)濟上的優(yōu)勢，越來越受到重視并得到較快的開展。這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，總體上都處于以去除氨氮、BD5、Dr等有機物綜合指標(biāo)為代表的污染質(zhì)的階段。用于市政給水處理中生物預(yù)處理工藝主要有：生物過濾反響器、生物濾塔、生物接觸氧化反響器、生物轉(zhuǎn)盤反響器、生物流化床以及土地處理系統(tǒng)等[1]。其中以生物過濾反響器中的生物陶粒濾池與生物接觸氧化反響器最為常用。前者有一定的機械過濾才能合適處理較低濃度或低溫原水，后者那么因為填料空隙率大，不易堵塞，合適處理較高濃度的微污染原水。國內(nèi)采用生物接觸氧化池對灤河以及黃河水處理后說明該法對多項主要水質(zhì)指標(biāo)均有良好去除效果，高錳酸鉀指數(shù)去除率為10-25％，氨氮去除率為40-70％，藻類去除率為15－30％[2]。在臭氧—生物活性炭吸附工藝這一生物膜法處理工藝中，顆?；钚蕴渴俏⑸锷L的載體?；钚蕴客獗砑拔⒖仔纬傻奈⑸锬ねㄟ^生物降解作用，可進一步降解在活性炭外表及微孔富集的有機物，從而降低了活性炭的吸附飽和度，延長了其使用壽命。70年代中期，德國對臭氧—生物活性炭吸附工藝的研究發(fā)現(xiàn)，與單純的活性炭吸附比擬，活性炭的再生周期延長4～6倍[3]。其后，歐洲的許多現(xiàn)代化水廠逐步推廣使用了臭氧－生物活性炭吸附對微污染水源的深度凈化工藝。在“八五〞、“九五〞國家科技攻關(guān)方案中，“飲用水微污染凈化技術(shù)〞作為專題進展研究，并將獲得的重要成果中的生物預(yù)處理技術(shù)成果成功運用于工程理論。其中位于深圳水庫庫尾，設(shè)計處理規(guī)模400萬3／d的廣東省東深源水生物硝化工程是國內(nèi)目前規(guī)模最大的采用生物接觸氧化法的預(yù)處理工程[4]。源水經(jīng)沉砂區(qū)、粗、細隔柵后，進入采用YDT彈性立體填料的生物處理池，水力停留時間55in.填料接觸時間40in.，氣水比1：1。自1998年12月試運行以來，通過工藝啟動過程的自然接種，培養(yǎng)馴化，使填料掛膜，形成系統(tǒng)的生物硝化才能，并使氨氮去除率和硝酸鹽氮生成率趨于穩(wěn)定。試運行得出的初步結(jié)論是：生物接觸氧化工藝合適于處理東深微污染源水，對氨氮的處理效果顯著。氨氮去除率在75％以上。同時，增加了深圳水庫水體的溶解氧，進步了水庫的自凈才能，改善了東深源水供水水質(zhì)。[5]市政污水處理中生物膜法技術(shù)運用生物膜法水處理技術(shù)用在市政污水處理主要有滴濾池〔TF〕、生物接觸轉(zhuǎn)盤(RB)、吞沒式附著生長生物反響器(SAGB)等主要形式[6]。滴濾池是生物膜法水處理技術(shù)在污水處理領(lǐng)域最早運用的形式。早在1889年就進展了砂礫處理廢水的試驗。19世紀(jì)90年代到20世紀(jì)初在英國進展了研究。并于20世紀(jì)前半葉到20世紀(jì)50年代在美國大規(guī)模應(yīng)用。之后人們趨向采用經(jīng)濟型操作性更好的活性污泥法。但是隨著新介質(zhì)、工藝構(gòu)造以及對生物膜過程的理解增加，導(dǎo)致了滴濾池再次大規(guī)模應(yīng)用[7]。目前滴濾池常與其他的污水處理工藝一起運用于城市污水處理，如滴濾池與活性污泥組合工藝〔TF/AS工藝〕，滴濾池與活性生物濾池組合工藝〔TF/ABF工藝〕[8]。瑞典LKEBY水務(wù)集團為馬爾摩市政廢水處理廠承建了4個大型滴濾池，采用滴濾池作為硝化反響器和新的脫氮段，包括Kaldnes固定膜技術(shù)。并于1999年春季將該處理廠投入運行，至今運行效果良好。生物接觸轉(zhuǎn)盤是生物膜法污水生物處理技術(shù)的一種，是污水灌溉和土地處理的人工強化。這種處理法使細菌和菌類的微生物、原生動物一類的微型動物在生物轉(zhuǎn)盤境料載體上生長繁育，形成膜狀生物性污泥——生物膜。污水經(jīng)沉淀池初級處理后與生物膜接觸，生物膜上的微生物攝取污水中的有機污染物作為營養(yǎng)，使污水得到凈化。當(dāng)前生物接觸轉(zhuǎn)盤工藝開發(fā)于20世紀(jì)50年代，20世紀(jì)60年代第一套生物接觸轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)在德國運行，目前全世界有大約3000套裝置在運行[9]。盡管生物接觸轉(zhuǎn)盤工藝出水水質(zhì)與活性污泥法接近，運行能耗低，平均只有傳統(tǒng)活性泥法的一半費用低，但是由于其工程造價高而限制了其使用。日處理水量為40000立方米的淮陰市北京新村污水處理廠是目前在國內(nèi)運行較大的采用該工藝的市政污水處理廠[10]。該污水處理廠采用氣動生物轉(zhuǎn)盤法，工藝流程如下：該工藝中氣動生物轉(zhuǎn)盤采用直徑3高效轉(zhuǎn)盤32臺，每臺轉(zhuǎn)盤填料折外表積15002。每四臺轉(zhuǎn)盤設(shè)在鋼筋混凝土接觸反響槽中，槽直徑3.5米，供氣由鼓風(fēng)機房送出，鼓風(fēng)機房裝有三臺LG300×400-1羅茨鼓風(fēng)機，每臺風(fēng)機配用電機功率15K，設(shè)計二用一備，實際只開一臺風(fēng)機。全部生物盤設(shè)在室內(nèi)，起保溫作用。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度每分鐘2轉(zhuǎn)，接觸氧化槽內(nèi)溶解氧濃度大于2g/L，容積面積比8L/2。設(shè)計水力負荷86L/2.d，BD面積負荷9g/2.d。此外日處理水量為4000立方米的南京鎖金村污水處理廠也采用生物接觸轉(zhuǎn)盤工藝。吞沒式附著生長生物反響器是一種新一代的生物膜水處理技術(shù)，由于該技術(shù)趨向?qū)⑸镙d體吞沒在流體中，因此叫做吞沒式附著生長生物反響器。該工藝主要類型有下流式填充生物反響器〔DFPB〕、上流式填充生物反響器〔UFPB〕、流化床生物反響器〔FBBR〕、懸浮與附著生長組合系統(tǒng)〔SAG〕。其中好氧類型的下流式填充生物反響器〔DFPB〕和上流式填充生物反響器〔UFPB〕加起來又叫曝氣生物濾池〔bilgialaeratedfilter〕，簡稱BAF，是近年來國際上興起的污水處理新技術(shù)，開展極為迅速[11][12]。廣泛應(yīng)用于城市污水、小區(qū)生活污水、生活雜排水和食品加工廢水、釀造等有機廢水處理，具有去除SS、Dr、BD5、硝化與反硝化、脫氮除磷、除去AX(有害物質(zhì))的作用，其最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，并節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池。該工藝采用了高比外表積的生物填料，有機物容積負荷、水力負荷大、水力停留時間短、出水水質(zhì)高，因此所需占地面積孝基建投資少、能耗及運行本錢低[13]。由于這些優(yōu)點該水處理工藝倍受關(guān)注。采用不同的工藝組合以及控制不同的工藝參數(shù)，曝氣生物濾池可以用來進展好氧的碳氧化、碳氧化與硝化組合、分段硝化、反硝化和厭氧處理[14]。甚至可以在同一曝氣生物濾池中實現(xiàn)以上各功能[15]。目前在歐美和日本等國家已有上千座大小各異的污水處理廠應(yīng)用了這種工藝，在美國城市污水處理廠已經(jīng)成功運用吞沒式填充床生物反響器進展三級脫氮處理[13]。對于城市二級污水處理廠，國內(nèi)目前采用的曝氣生物濾池多采用二段法處理，第一級曝氣生物濾池主要設(shè)計為除碳濾池，目的是去除污水中的有機污染物。第二級曝氣生物濾池主要合計去除污染物為氨氮，目的是將水中氨氮氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，以確保到達排放標(biāo)準(zhǔn)。如有脫氮要求，往往將第一級曝氣生物濾池下部設(shè)計成厭氧區(qū)，確?；亓飨趸涸诖嗣摰?。需除磷時，多在濾池前采用化學(xué)輔助除磷，以其到達嚴格的水質(zhì)要求。上向流曝氣生物濾池工藝在我國第一處應(yīng)用為大連馬欄河污水處理廠，采用德國菲立普?穆勒公司的Bifr工藝，與東北市政設(shè)計院結(jié)合設(shè)計，一期12萬噸/天，建成后，出水到達生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，3萬噸/天回用于綠化、小區(qū)中水，其余深海排放，現(xiàn)噸水運營本錢為0.50元左右。大連馬欄河污水處理廠一期工程占地4公頃,總投資1.6億。進水BD5200g/L左右,出水到達5g/L以下,進水氨氮30g/L左右，出水到達5g/L以下。沈陽仙女河設(shè)計規(guī)模24萬噸,采用二級生物濾池，如今已經(jīng)投產(chǎn)，目前為國內(nèi)采用曝氣生物濾池技術(shù)規(guī)模最大的工程。生物膜法技術(shù)在處理市政二級排水中的運用隨著水資源的日益匱乏和短缺，大量的市政污水處理廠的排水被視為新的水源越來越受到人們的重視。城市污水的再生與回用可以有效地緩解水環(huán)境污染和水資源缺乏的矛盾。由于市政污水處理廠二級排水中尚含有大量的污染物，直接回用必定受到限制。因此城市污水二級處理后的深度處理，其目的是進一步去除污水中的懸浮物(SS)、有機物、濁度、以及氮和磷等。生物過濾技術(shù)充分利用濾料的截污吸附作用和濾料上附著生物膜的降解作用，可以獲得較好的污染物去除效果，并且具有流程短、運行管理方便、費用低的優(yōu)點。根據(jù)回用水目的的要求不同，采用生物膜法技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合可以有效去除水中污染物。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，新擴改的電廠工程的冷卻循環(huán)補給水水源需要以處理后的二級市政排水作為水源。據(jù)此，回用于電廠做為電廠冷卻塔冷卻循環(huán)補給水水源時，需要去除二級排水中的D、BD、氨氮、總磷、硬度、堿度等指標(biāo)。此時可采用曝氣生物濾池加石灰軟化法來到達有效去除水中污染物指標(biāo)。處理水量為400003/d的河北衡水2X300機組的冷卻循環(huán)補給水，就是采用衡水污水處理廠二級排水做為水源，經(jīng)過除碳曝氣生物濾池和除氮曝氣生物濾池處理后，再經(jīng)由石灰軟化機械加速澄清池以及變空隙濾池處理后回用。二級排水經(jīng)過除碳濾池和除氮濾池處理后，Dr40g/L，BD55g/L，氨氮2g/L，污染物去除率分別為66.7％，80.3％，92％。由此可見采用曝氣生物濾池處理市政二級排水出水水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)可以到達電廠冷卻循環(huán)補給水水質(zhì)要求。生物膜法水處理技術(shù)具有負荷高、占地面積孝運行維護管理方便、出水水質(zhì)好等特點被廣泛運用于市政給水處理、市政污水達標(biāo)處理以及污水深度處理回用等眾多領(lǐng)域。隨著人們對生物膜水處理機理的進一步認識和掌握，生物膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域中必將發(fā)揮越來越重要的作用。［1］王占生等，?微污染水源引用水處理?［2］黃廷林等，揚水曝氣技術(shù)的性能及其在水源水質(zhì)改善中的應(yīng)用中國水協(xié)科技委凈水專業(yè)委員會技術(shù)交流2022年論文集［3］P..Huk,etal.Fratinandrevalfassiilablerganiarbnduringbilgialtreatent.J.AA,1991.83(12)［4］葉旭全等，?東深源水生物硝化工程試運行的初步小結(jié)?［5］郄燕秋，?北京市市政工程設(shè)計研究總院建院四十五周年論文集?［6］.P.LeslieGrady,Jr,Bilgialasteatertreatent［7］aterEnvirnentFederatin,FixedFilReatrs,DraftFailitiesDesignanual,aterEnvirnentFederatin,Alexandria,Virginia,1997［8］Daigger,G.T.,lsuretdisussinf‘Pressandkinetianalysisfnitrifiatininupledtriklingfilter/ativatedsludgepresses’.aterEnvirnentResearh67:380~382,1995.［9］aterEnvirnentFederatin,asteatertreatentdesign,anualfPratieN.8,aterEnvirnentFederatin,Alexandria,Virginia,1996［10］張彥亮，氣動生物轉(zhuǎn)盤工藝在城市生活污水處理中的應(yīng)用［11］鄭俊等，曝氣生物濾池水處理技術(shù)［12］Gvind,R,L.Lai,andR.Dbbs,Integrateddelfrpreditingthefatefrganisinasteatertreatentplants.EnvirnentalPrgress18,1991［13］eler,H.,.P.Bell,D.Thpsn,..Yendt,andJ.Kep,delingvlatilerganintainant’sfateinasteatertreatentplant.JurnalfEnvirnentalEngineering120:588~609,1994［14］Bernard,J.,ed.