生物膜法在市政污水处理中的应用研究

2020-11-11赵楠太原市城市排水监测站

节能与环保 2020年3期

文_赵楠太原市城市排水监测站

随着我国工业化、城市化进程的推进，工业废水、城市生活污水的排放量上升，污废水中污染物的去除难度也越来越大，水污染问题日趋严重，需要采取合适的处理工艺进行污水处理，提高出水水质。传统的污水处理工艺之中往往顾此失彼，总有缺陷和不足，因此，近些年来组合工艺的应用开始变得普遍，其中生物膜法就是非常典型的一种组合工艺。生物膜法是生物处理工艺与膜分离工艺的组合工艺，具有二者的技术优势。

1 市政污水处理现状概述

市政污水相较于工业废水、农业废水、医疗废水而言具有一定的特点，其中氮磷等污染物的含量很高，且水量会随着一天当中的时段变化，会随着季节变化，夏季水量明显增大。目前，由于市政污水汇集在一起进行处理的难度较大，就地处理或地区汇总进行小范围集中处理的呼声较高，这就对处理工艺提出了更高的要求，不仅要求处理工艺的处理效果，还要求处理工艺的占地面积和耗时、成本。生物膜法的出现在很大程度上满足了市政污水处理的需求。

2 常见的生物膜法处理工艺

2.1 生物滤池

生物滤池是最早的生物膜法使用形式，因为废水以从滤池顶部布洒下来的方式进入滤床，因此，也被称成为滴滤池。目前，生物滤池多采用旋转式布水器布洒废水，水管与滤池表面的距离约为0.46m，在保证废水顺利布洒在滤池表面的基础上，对滤池中的生物膜形成一定的冲刷，避免生物膜过度堆积。经过生物膜和滤料的已净化废水可以通过下放的集水排水系统进入二沉池，进行沉淀，将携带出的脱落的生物膜分离出来。在应用生物滤池时需要注意的是，滤料间的空隙、进水的有机物含量要和谐，否则滤料空隙过小或进水负荷过高都会导致生物膜无法顺利脱落或过度增长，反而堵塞生物滤池，影响滤池的污水处理效果。

2.2 生物转盘

生物接触转盘是生物膜工艺中占地面积较生物滤池小很多、成本较低、能耗小、但造价相对较高的技术设备，生物膜附着在转盘上，转盘以一定速度缓慢旋转，使附着在转盘上的微生物处于循环的“富氧-缺氧”状态，使进水中的有机污染物在好氧微生物的作用下被吸附、分解。生物转盘上过度增生的生物膜则会在重力和切应力的作用下剥落，被进水冲走，保证生物膜与有机污染物的接触效率，保证出水水质。生物接触转盘的使用需要针对实际情况进行选择，普适性不高。

2.3 曝气生物滤池

曝气生物滤池也称生物接触氧化法，是一种处理效果好、抗冲击能力强、能耗低、自动化程度高的生物膜法。曝气生物滤池相较于传统的活性污泥法和生物滤池而言，在控制污泥膨胀、脱氮除磷、去除悬浮物和胶体等方面效果显著，且由于采用水下气上的方式运行，因此省却了二沉池的成本，建设和运行成本都比较小。曝气生物滤池的运行通常可不采用连续曝气，全池的短时间歇曝气即可满足滤池中微生物的生存和分解所需，能够处理浓度更高的进水。

2.4 膜生物反应器

膜生物反应器通常包括三类，一类是曝气膜生物反应器，简称AMBR，第二类是萃取膜生物反应器，简称EMBR，第三类是固液分离型膜生物反应器，简称MBR。相较于前三种生物膜法而言，膜生物反应器对于膜组件的依赖性更高，曝气膜需要更高的传氧效率，且不受曝气气泡大小和停留时间的影响；萃取膜多用于有毒、高酸碱度的工业废水处理中，为反应器中的微生物争取到更加独立、优秀的生存环境，保证了微生物对有机污染物的处理效果，减少了有毒物质对于微生物的影响，还减少了可挥发部分的有毒有害物质对大气环境的污染；固液分离膜能够有效替代了传统二沉池的地位，提高了泥水分离的效率，改善了反应器的运行状态，提高了膜生物反应器的出水水质。

3 生物膜法在市政污水处理中的应用

生物膜法主要应用在市政污水的二级处理环节，能够有效降低市政污水的COD、BOD5、SS、氮磷等指标，提高出水水质。通常情况下，经过生物膜法处理过的市政污水能够达到甚至高于国家一级A排放标准，后续搭配消毒等环节可以进一步提升出水水质，使出水能够进入城市中水回用系统进行再利用，有效提高水资源的利用率。以晋阳污水处理厂的MBR工艺处理为例，表1为春夏秋冬四季MBR工艺的处理水样。

表1 晋阳污水处理厂MBR四季进出水样

根据表1中四个季节的进出水样对比可知，MBR工艺在COD、BOD5、悬浮物方面的处理质量始终比较稳定，主要的起伏和波动集中在总氮和总磷上。在夏秋两季的进水水质参数上我们可以看到，夏秋两季的进水水质明显要差于冬春两季，在总氮和总磷两个出水参数上却表现出了更加优秀的状态，这与夏秋季节温度适宜微生物自然生长有很大关系。从进水和出水的对比上，差异更大的是在夏季，表2中我们将夏季晋阳处理厂的进出水样按周来进行了拆分和分析。