生物膜技术在我国水污染治理中的应用前景分析 环境工程专业VIP免费

生物膜技术在我国水污染治理中的应用前景分析环境工程专业摘要：本文将对生物膜技术做简单介绍，然后在结合我国城市水污染现状的基础上对生物膜技术在我国城市污水治理工作中的应用前景进行分析与评价。关键词：生物膜城市污水治理前景分析引言由于我国日益巨增的城市污水排放量和污水处理技术工艺的限制，大量的城市生活污水未能实现达标排放，水环境的形势相当严峻。而目前采用的活性污泥法有着诸多弊端，因此许多研究者都在寻找一种经济有效的污水处理技术以适应我国的污水处理要求。生物摸技术就是诸多研究成果中的一种。1.生物膜技术简介1.1生物膜的定义生物膜主要由多种多样生物细胞黏附在生物滤池上或黏附在生物转盘盘片上的一层带粘性、薄膜状的生物混合群体[1]。生物膜一般可分为两种，即静止生物膜和颗粒状生物膜。静止生物膜一般存在于滴滤池中；颗粒状生物膜通常应用于各种流化床生物膜反应器、升流式厌氧污泥床和气提式悬浮生物膜反应器。生物膜反应器的典型尺寸比较大，通常为0.5~3mm，空隙率较小。1.2生物膜的结构及其原理生物膜内的微观结构不是种群的一种简单组合，而是按照系统的生理功能以及特定环境条件下的最优化原则组合构成的。从结构上分析，生物膜有好氧生物膜层和厌氧生物膜层组成；从功能上考虑，生物膜可划分为底物利用区、微生物饥饿区两部分。生物膜的宏观结构是生物膜增长和水力剪切做用的结果。生物膜的结构与活性取决于生物膜种群特征、底物浓度以及底物特性、污水流量、分子在膜中扩散系数、反应器水利条件、生物膜对底物的利用效率、生物膜的增长效率以及其他各种物理化学因素。生物膜对废水的净化作用如图所示，大致可分为生物膜层和废水层。附着在滤料表面的为生物膜层，在其内层为厌氧层，较外层为好氧层，附着水层紧靠生物膜好氧层，而流动水层表面也与空气接触。附着水中的有机物大多会被生物膜氧化，使有机物浓度降低。同时空气中的氧随废水流经生物膜被微生物利用，有机物氧化生成的二氧化碳等透过附着水，进入流动水流并随空气流出。1.3生物膜的形成1.3.1有机物分子从水中向生物膜载体表面运送，其中某些被载体吸附形成被生物膜改良的载体表面。1.3.2水中一些浮游的微生物细胞被传送到改良的载体表面，其中碰到载体表面的细胞被吸附。经过一段时间后，一部分细胞因水力剪切或其他物理、化学和生物作用又解吸出来，另一部分被表面吸附变成不可解吸的细胞。1.3.3不可解吸的细胞摄取并消耗水中的底物与营养物质，数目不断增多；与此同时，细胞可能产生大量产物，其中大部分排出体外。这些产物中有一些是胞外多聚物，可以将生物膜紧紧的结合在一起。1.3.4进入水中或者细胞在繁殖时亦可向水中释放出游离的细胞。1.4生物膜反应器从广义上说，凡是在污水生物处理的各种工艺中引入微生物附着生长载体（或称之为滤料、填料等）的反应器，都将其定义为生物膜反应器，包括以生物膜为主体的生物膜反应器，以及引入生物膜的复合式生物膜反应器。生物膜反应器是污水生物处理的主要技术之一，它与活性污泥法并列，既是古老的、又是发展中的污水生物处理技术。自20世纪60年代以来，生物滤池一直是生物膜反应器的主要形式。由于20世纪60年代新型无机合成材料的大量生产，广泛使用的有聚乙烯、聚苯乙烯等制成的波纹板状、列管状和蜂窝状有机人工合成材料，其表面积和空隙滤大大增加。再加上环境保护对水质的进一步提高，生物膜反应器获得了新的发展。除了生物滤池外，各种各样的新型生物膜反应器不断涌现出来。目前常见的有生物转盘、接触氧化池、塔式生物滤池等[2]。2.我国城市水污染及其治理现状2.1污水排放我国现有城市661个，其中百万人口以上的特大城市有49个[3]。城市作为经济和生活中心，污水排放量大，加之我国城市污水的处理水平普遍不高，城市水环境面临的形势十分严峻，流经城市的河段近90%受到污染，城市内湖水质较差。城市水体主要污染因子为化学需氧量、总磷和总氮。1993-2004年，生活污水排放量呈增长态势，生活污水排放量年均增长7.7%，生活污水自1999年起已超过工业废水排放量成为城市水污染的首要来源。1993-2000年工业废水排放总体呈...