生物膜法：应用微生物学原理与技术处理有机废水的有效方法

生物膜法中最常用的形式为生物滤池。 生物滤池（滴滤池）为附着型或固定膜型反应器。在这种反应器内微生物形成了生物膜附着在滤料上，用以处理污水。 早期的生物滤池处理负荷低，即所谓低负荷生物滤池，后来提高了负荷就称为高负荷生物滤池，也简称生物滤池。 近年又发展了若干改进型固定膜反应器，如生物转盘、生物流化床等。 各种固定膜反应器在微生物的种类及作用方面有类似之处。 下面以生物滤池为代表，说明各种微生物的作用及生物滤池的生态学。

1)生物膜法的基本流程

以生物滤池为例，生物膜法处理有机废水的基本流程由初沉池、生物滤池和二沉池组成。废水先流入初沉池，以除去废水中可能出现的悬浮固体，保证生物膜法的反应器-生物滤池不受堵塞，尤其对孔隙小的填料是必要的，并减轻其处理负荷。 含有污染物的污水从上而下从长有丰富生物膜滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使污水得以净化，微生物利用有机物合成自身细胞物质。 老化的生物膜不断脱落，随水流入二沉池被沉淀去除。 与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进一步处理。 出水回流的主要作用是当进水浓度较大时，生物膜增长过快，采用出水回流，以稀释进水有机物浓度和提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合适的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。

2)生物膜法的特征

与传统活性污泥法相比，生物膜法处理污水技术因为操作方便、剩余污泥少、抗冲击负荷等特点，适合于中小型污水处理厂工程，在工艺上有如下几方面特征。

（1）微生物方面的特征

①微生物种类丰富，生物的食物链长。 相对于活性污泥法，生物膜载体（滤料、填料）为微生物提供了固定生长的条件，以及较低的水流、气流搅拌冲击，有利于微生物的生长增殖。 因此，生物膜反应器为微生物的繁衍、增殖及生长栖息创造了更为适宜的生长环境，除大量细菌以及真菌生长外，线虫类、轮虫类及寡毛虫类等出现的频率也较高，还可能出现大量丝状菌，不仅不会发生污泥膨胀，还有利于提高处理效果。

另外，生物膜上能够栖息高营养水平的生物，在捕食性纤毛虫、轮虫类、线虫类上，还栖息着寡毛虫和昆虫，在生物膜上形成长于活性污泥的食物链。

较多种类的微生物，较大的生物量，较长的食物链，有利于提高处理效果和单位体积的处理负荷，也有利于系统内剩余污泥量的减少。(www.xing528.com)

②存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行。 由于生物膜附着生长在固体载体上，其生物固体平均停留时间（污泥泥龄）较长，在生物膜上生长世代时间较长、增殖速率慢的微生物，如硝化菌、某些特殊污染物降解专属菌等，为生物处理分段运行及分段运行作用的提高创造了更为适宜的条件。

生物膜处理法多分段进行，每段繁衍与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优势菌，有利于提高微生物对污染物的生物降解效率。 硝化菌和亚硝化菌也可以繁殖生长，因此生物膜法具有一定的硝化功能。 采取适当的运行方式，具有反硝化脱氮的功能。 分段进行也有利于难降解污染物的降解去除。

（2）处理工艺方面的特征

①对水质、水量变动有较强的适应性。 生物膜反应器内有较多的生物量，较长的食物链，使得各种工艺对水质水量的变化都具有较强的适应性，耐冲击负荷能力较强，对毒性物质也有较好的抵抗性。 一段时间中断进水或遭到冲击负荷破坏，处理功能不会受到致命的影响，恢复起来也较快。 因此，生物膜法更适合于工业废水及其他水质水量波动较大的中小规模污水处理。

②适合低浓度污水的处理。 在处理水污染物浓度较低的情况下，载体上的生物膜及微生物能保持与水质一致的数量和种类，不会发生在活性污泥法处理系统中，污水浓度过低会影响活性污泥絮凝体的形成和增长。 生物膜处理法对低浓度污水能够取得良好的处理效果，正常运行时可使BOD5 为20 ～30 mg/L（污水），出水BOD5 值降至10 mg/L 以下。 所以，生物膜法更适用于低浓度污水处理和要求优质出水的场合。

③剩余污泥产量少。 生物膜中较长的食物链，使剩余污泥量明显减少。 特别在生物膜较厚时，厌氧层的厌氧菌能够降解好氧过程合成的剩余污泥，使剩余污泥量进一步减少，污泥处理与处置费用随之降低。 通常生物膜上脱落下来的污泥，相对密度较大，污泥颗粒个体也较大，沉着性能较好，易于固液分离。

④运行管理方便。 生物膜法中的微生物是附着生长，一般无须污泥回流，也不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，且生物膜法没有丝状菌膨胀的潜在威胁，易于运行维护与管理。 另外，生物转盘、生物滤池等工艺，动力消耗较低，单位污染物去除耗电量较少。

生物膜法的缺点在于滤料增加了工程建设投资，特别是处理规模较大的工程，滤料投资所占比例较大，还包括滤料的周期性更新费用。 生物膜法工艺设计和运行不当，可能发生滤料破损、堵塞等现象。