生物膜法是利用附著在填料或載體上生長、繁殖的細菌、原生動物、后生動物等微生物形成的生物膜處理廢水。主要有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、生物流化床等，目前已經(jīng)廣泛的應用在各個領(lǐng)域的廢水處理中。
膜生物反應器
膜生物反應器是膜技術(shù)和活性污泥法相結(jié)合的一種廢水處理技術(shù)。在反應器中可以維持高的生物量，實現(xiàn)水力停留時間和污泥停留時間相分離以及產(chǎn)生的污泥量少，處理效率高，出水水質(zhì)好，設備緊湊，占地面積小等優(yōu)點。目前對膜生物反應器的研究已經(jīng)相當成熟，并且已經(jīng)廣泛應用在各個領(lǐng)域的廢水處理中。
生物膜-膜生物反應器
生物膜-膜生物反應器(BMBR)是將膜分離與生物膜法技術(shù)相結(jié)合的一種新型廢水處理工藝，是一種既能控制污染又能實現(xiàn)廢水資源化的新興技術(shù)。該工藝技術(shù)對污染物的去除作用主要是依靠附著在載體上生長的微生物來完成，截留作用主要體現(xiàn)在膜以及膜上面形成的濾餅層的過濾作用上。廢水中的有機污染物的降解主要由三部分組成：一是附著在載體和少量膜組件上的生物膜的降解作用;二是生物反應器內(nèi)懸浮微生物對有機物的降解作用;三是利用膜對有機大分子的截留作用，這樣有機大分子與微生物接觸反應的時間就更長，更能被有效的降解去除。目前，BMBR還處于實驗研究階段，國內(nèi)外對此的報道尚不多。
生物膜-膜生物反應器的原理及特點
工作原理
BMBR是在膜生物反應器內(nèi)投加填料或培養(yǎng)形成顆粒污泥，微生物在填料表面附著生長形成生物膜，廢水攜帶著污染物和氧氣流過生物膜時，廢水中溶解氧被消耗，有機污染物被生物膜上的微生物吸收降解使廢水得以凈化;微生物不斷生長繁殖，生物膜也不斷增厚，增厚到一定程度時，在生物膜內(nèi)形成缺氧或厭氧層，為生物脫氮、除磷提供條件;通過在反應器底部曝氣，使生物膜受到水的剪切力不斷脫落更新，處理后的廢水經(jīng)過膜組件分離后排放。

曾做過兩段式生物膜-膜生物反應器處理廢水的試驗，結(jié)果顯示BMBR運行穩(wěn)定后出水水質(zhì)好，COD、氨氮、TP去除效率分別為95%、80%、60%以上。利用好氧顆粒污泥-MBR處理合成廢水，結(jié)果表明，當進水總有機碳為56.8~132.6mg/L，氨氮為28.1~38.4mg/L時，TOC、氨氮、總氮的去除率分別84.7%~91.9%，85.4%~99.7%，41.7%~78.4%。
生物膜-膜生物反應器的優(yōu)點
(1)BMBR綜合了生物膜法和MBR的優(yōu)點。反應器內(nèi)由于填料的加入，使得懸浮污泥的濃度降低，改善了膜的通量、降低了膜的阻力、在一定程度上減緩了膜的污染，使膜的運行周期更長，減少了膜的清洗次數(shù)，降低處理工藝的動力消耗。
(2)SS的去除率較好。生物膜法中如果厭氧層過厚，生物膜脫落后會產(chǎn)生大量的非活性的細小懸浮物分散于水中，使出水的澄清度降低，而BMBR由于膜分離設備的截留作用可以有效解決這個問題。
(3)有較好的脫氮、除磷效果。硝化菌是化能自氧菌，在混合培養(yǎng)的活性污泥中無法與異養(yǎng)菌競爭，所以在MBR中脫氮效果并不是很好，而投加了填料的BMBR可以承載大量的生物量，有利于世代時間較長的硝化菌生長，而且由于BMBR中形成了厭氧環(huán)境，脫氮效果會有所提高。
(4)由于生物膜上的微生物種類豐富，載體的添加可以給微型動物提供了相對穩(wěn)定的生長環(huán)境，存在相當數(shù)量的原生動物和后生動物，組成較長的食物鏈，所以生物膜膜生物反應器產(chǎn)生的污泥量少。
生物膜-膜生物反應器的缺點
BMBR和MBR一樣同樣具有以下2個缺點：(1)膜污染問題，沒有有效的清洗技術(shù)。膜污染速率隨著溫度的下降而呈現(xiàn)加劇趨勢。(2)膜的制造成本高。
生物膜-膜生物反應器的研究進展
1996年，美國的Dorr-Oliver公司首先將MBR用于廢水處理的研究以后，許多學者相繼對MBR進行了大量的實驗研究并開發(fā)了多種MBR的變形新工藝，如分離式MBR、厭氧式MBR、一體式MBR等。20世紀90年代以后，MBR得到了迅猛的發(fā)展，1995年以后MBR在國外尤其是在美國、日本、加拿大等國進入了實際應用階段。隨著MBR在實際運行中膜污染的問題出現(xiàn)，有的學者在研究此問題時指出，在MBR中，由于膜組件與活性污泥混合液的直接接觸，在膜組件表面生長出生物膜是不可避免的，也就是說膜污染的問題是不可避免的，膜污染在導致膜通量下降的同時也使出水水質(zhì)變差，但是當時都未對此進行深入的探討，直至后來BMBR的提出。一些學者認為將膜分離技術(shù)和生物膜法相結(jié)合，將會有更大的優(yōu)勢。BMBR工藝早是日本科研人員針對低濃度氨氮廢水處理提出的新工藝。澳大利亞新南威爾士大學膜與分離中心的FaneAG曾采用生物濾池與分離式膜分離設備相結(jié)合處理生活廢水，取得了很好的處理效果。在膜分離技術(shù)與生物膜相結(jié)合的BMBR方面，國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學較早做此方面的工藝研究。
美麗鄉(xiāng)村污水處理設備生物填料-MBR
在MBR中投加填料，微生物附著在填料表面生長、繁殖形成生物膜。相較于傳統(tǒng)的MBR而言，填料上微生物種類更加豐富，提高了反應器對有機物的去除率，具有更強的適應性和穩(wěn)定性以及較強的抗沖擊負荷能力，同時也減少了懸浮的微生物，而且有些填料對胞外聚合物和某些溶解性產(chǎn)物等容易引起膜污染類的物質(zhì)有吸附作用，這樣有利于減少膜污染，減緩膜通量的下降速度。

污水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，使污水得以凈化。屬于生物處理法的工藝，又可以根據(jù)參與作用的微生物種類和供氧情況分為兩大類即好氧生物處理及厭氧生物處理。
1．好氧生物處理法
在有氧的條件下，借助于好氧微生物（主要是好氧菌）的作用來進行的。依據(jù)好氧微生物在處理系統(tǒng)中所呈的狀態(tài)不同，又可分為活性污泥法和生物膜法兩大類。
（1）活性污泥法這是當前使用廣泛的一種生物處理法。該法是將空氣連續(xù)鼓入曝氣池的污水中，經(jīng)過一段時間，水中即形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝體——活性污泥，它能夠吸附水中的有機物，生活在活性污泥上的微生物以有機物為食料，獲得能量并不斷生長繁殖。從曝氣池流出并含有大量活性污泥的污水——混合液，進入沉淀池經(jīng)沉淀分離后，澄清的水被排放，沉淀分離出的污泥作為種泥，部分地回流進入曝氣池，剩余的（增殖）部分從沉淀池排放。活性污泥法有多種池型及運行方式，常用的有普通活性污泥法、*混合式表面曝氣法、吸附再生法等。廢水在曝氣池內(nèi)停留一般為4～6小時，能去除廢水中的有機物（BOD5）90％左右。
（2）生物膜法使污水連續(xù)流經(jīng)固體填料（碎石、煤渣或塑料填料），在填料上大量繁殖生長微生物形成污泥狀的生物膜。生物膜上的微生物能夠起到與活性污泥同樣的凈化作用，吸附和降解水中的有機污染物，從填料上脫落下來的衰老生物膜隨處理后的污水流入沉淀池，經(jīng)沉淀泥水分離，污水得以凈化而排放。

生物膜法多采用的處理構(gòu)筑物有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池及生物流化床等。除此之外，土地處理系統(tǒng)（污水灌溉）和氧化塘皆屬于生物處理法中的自然生物處理范疇。
2．厭氧生物處理法
在無氧的條件下，利用厭氧微生物的作用分解污水中的有機物，達到凈化水的目的。它已有百年悠久歷史，但由于它與好氧法相比存在著處理時間長、對低濃度有機污水處理效率低等缺點，使其發(fā)展緩慢，過去厭氧法常用于處理污泥及高濃度有機廢水。近30多年來，出現(xiàn)世界性能源緊張，促使污水處理向節(jié)能和實現(xiàn)能源化方向發(fā)展，從而促進了厭氧生物處理的發(fā)展，一大批新型厭氧生物反應器相繼出現(xiàn)，包括厭氧生物濾池、升流式厭氧污泥床、厭氧流化床等。它們的共同特點是反應器中生物固體濃度很高，污泥齡很長，因此處理能力大大提高，從而使厭氧生物處理法所具有的能耗小并可回收能源，剩余污泥量少，生成的污泥穩(wěn)定、易處理，對高濃度有機污水處理效率高等優(yōu)點，得到充分地體現(xiàn)。厭氧生物處理法經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為污水處理的主要方法之一。目前，厭氧生物處理法不但可用于處理高濃度和中等濃度的有機污水，還可以用于低濃度有機污水的處理。
污水處理流程
污水中的污染物質(zhì)是多種多樣的，不能預期只用一種方法就能夠把污水中所有的污染物質(zhì)去除殆盡，一種污水往往需要通過幾種方法組成的處理系統(tǒng)，才能達到處理要求的程度。
按污水的處理程度劃分，污水處理可分為一級、二級和三級（深度）處理。一級處理主要是去除污水中呈懸浮狀的固體污染物質(zhì)，物理處理法中的大部分用作一級處理。經(jīng)一級處理后的污水，BOD只能去除30％左右，仍不宜排放，還必須進行二級處理，因此針對二級處理來說，一級處理又屬于預處理。二級處理的主要任務，是大幅度地去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機性污染物質(zhì)（即BOD物質(zhì)），常采用生物法，去除率（BOD）可達90％以上，處理后水中的BOD5含量可降至20～30mg/L，一般污水均能達到排放標準。但經(jīng)二級處理后的污水中仍殘存有微生物不能降解的有機污染物和氮、磷等無機鹽類。深度處理往往是以污水回收、再次復用為目的而在二級處理工藝后增設的處理工藝或系統(tǒng)，其目的是進一步去除廢水中的懸浮物質(zhì)、無機鹽類及其他污染物質(zhì)。污水復用的范圍很廣，從工業(yè)上的復用到充作飲用水，對復用水水質(zhì)的要求也不盡相同，一般根據(jù)水的復用用途而組合三級處理工藝，常用的有生物脫氮法、混凝沉淀法、活性炭過濾、離子交換及反滲透和電滲析等。
污水處理流程的組合，一般應遵循先易后難，先簡后繁的規(guī)律，即首先去除大塊垃圾及漂浮物質(zhì)，然后再依次去除懸浮固體、膠體物質(zhì)及溶解性物質(zhì)。亦即，首先使用物理法，然后再使用化學法和生物法。
對于某種污水，采取由哪幾種處理方法組成的處理系統(tǒng)，要根據(jù)污水的水質(zhì)、水量，回收其中有用物質(zhì)的可能性和經(jīng)濟性，排放水體的具體規(guī)定，并通過調(diào)查、研究和經(jīng)濟比較后決定，必要時還應當進行一定的科學試驗。調(diào)查研究和科學試驗是確定處理流程的重要途徑。以下介紹一些常用的污水處理工藝流程。
以去除污水中的BOD物質(zhì)為主要對象的，一般其處理系統(tǒng)的核心是生物處理設備（包括二次沉淀池），。污水先經(jīng)格柵、沉砂池，除去較大的懸浮物質(zhì)及砂粒雜質(zhì)，然后進入初次沉淀池，去除呈懸浮狀的污染物后進入生物處理構(gòu)筑物（或采用活性污泥曝氣池或采用生物膜構(gòu)筑物）處理，使污水中的有機污染物在好氧微生物的作用下氧化分解，生物處理構(gòu)造物的出水進入二次沉淀池進行泥水分離，澄清的水排出二沉池后再經(jīng)消毒直接排放；二沉池排放出的剩余污泥再經(jīng)濃縮、污泥消化、脫水后進行污泥綜合利用；污泥消化過程產(chǎn)生的沼氣可回收利用，用作熱源能源或沼氣發(fā)電。

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美麗鄉(xiāng)村污水處理設備

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