一、生物膜法
一、生物膜法
廢水的生物膜處理過程是用人為，優化微生物菌群、原生及后生動物等微信動物在載體上附著生長的條件，形成生物膜，通過同廢水中的底物不斷接觸，借吸附、傳質、生物代謝等活動對廢水進行凈化。生物膜法主要用于去除廢水中溶解性有機污染物，對水質、水量變化的適應性較強，運行管理方便，是工業廢水處理中被廣泛采用的生物處理方法之一
生物膜法處理過程具有如下特征：
（１）對環境條件適應能力強 生物膜中的微生態結構完善，微生物生存環境穩定，故生物膜反應器對廢水的水質、水量的沖擊負荷耐受能力較強。生物膜對環境的強適應能力還表現為對低水溫和低濃度廢水的適應性，適于在寒冷地區應用和廢水的深度處理。
（２）污泥沉降性好 由生物膜上脫落下來的衰老生物膜所含的生物成分較多，密度較大，而且污泥顆粒個體較大，沉降性能良好，易于固液分離。
（３）處理效能穩定 生物膜中微生態結構豐富，微生物量大、活性較強，能提供多種污染物質轉化和降解途徑，處理效能穩定。
（４）易于維護和管理 由于生物膜反應器不需要污泥回流，微生物附著生長，即使絲狀菌大量生長，也不會導致污泥膨脹，易于維護和管理。
（一）生物接觸氫化法
１、生物接觸氧化池的構造
生物接觸氧化法較為廣泛地應用在中小型工業廢水處理中，已形成較為定型的生物接觸氧化池。
典型的生物接觸氧化池由填料層、進出水裝置、布氣裝置和排泥裝置組成。生物填料是生物接觸氧化池的關鍵組成部分。要求填料的比表面積大、空隙率大、水力阻力小、強度大、化學和生物穩定性好、能經久耐用、價格低廉。至今生物接觸氧化填料已從最初采用塑料硬性填料、軟性纖維填料發展為組合填料、彈性立體填料和懸浮填料等
2、工藝設計參數
生物接觸氧化池工藝設計主要內容是確定池子的有效容積和尺寸、填料體積、供氣量和空氣管道系統計算等。目前一般是根據容積有機負荷率計算池子容積。對于工業廢水，最好通過試驗確定有機負荷率，也可審慎地采用經驗數據。
生物接觸氧化池的填料有效高度一般為３m左右，由此可按池子容積確定池體表面積及尺寸。
（二） 曝氣生物濾池
新一代的曝氣生物濾池是近１０余年來開發的一種廢水生物處理技術。它是集生物降解、固液分離于一體的污水處理設施。
曝氣生物濾池底部設承托層，其上部則是濾池的填料層。在承托層設置曝氣用的空氣管及空氣擴散裝置，處理水集水管兼作反沖洗水管也設置在承托層內。廢水從池上部進入池體，并通過由填料組成的濾層，在填料表面由微生物棲息形成生物膜。在廢水流過濾層的同時，由池下部通過空氣管向濾層進行曝氣，空氣從填料的間隙上升，與下向流的廢水相向接觸，空氣中的氧轉移到廢水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和豐富的有機物。在微生物的新陳代謝作用下，有機污染物被降解，廢水得到處理。廢水中的懸浮物及由于生物膜脫落形成的生物污泥，被填料所截留。當濾層內的截污量達到某種程度時，對濾層進行反沖洗，反沖水通過反沖水排放管排出。
曝氣生物濾池的工藝設計內容是確定濾床總體積、面積和高度。通常，負荷率是影響處理效率的主要因素。可以按負荷率進行設計計算，或經過試驗后用經驗公式計算。生物濾池的負荷率包括有機負荷［kgBOD5／（m３·d）］、水力負荷［m３／（m３·d））和表面水力負荷［m３／（m２·d）］等。
工業廢水處理中經常采用有機負荷計算濾床總體積。在計算時，應注意采用的有機負荷應與設計處理效率相應。如沒有同類型工業廢水處理可以借鑒，則應經過試驗確定其設計負荷率。試驗性生物濾池的濾料和濾床高度應與實際工程相一致。影響曝氣生物濾池處理效率的因素很多，除負荷率之外，還有廢水濃度、溫度、濾料特性和濾床高度。對于有回流的濾池，則還有回流比。
二、膜生物反應器（MBR）
膜生物反應器（ Membrane biological reactor，MBR）是將膜分離技術與生物處理技術相結合而形成的一種新型高效廢水處理技術。膜的作用是替代二沉池，將生物體截留在生物反應器中，使反應器保持高濃度的生物體（MLSS＞１００００mg／L）。使用的膜通常為微濾膜或超濾膜，膜的類型有管式、中空纖維和平板式，其孔隙尺寸為０．１～０．３чm。對于為從廢水中去除污染物而需要較長的固體停留時間的情況，膜生物反應器（MBR）是可取的生物處理工藝。
同常規工藝相比，MBR具有以下特點。
（1）處理效率高。MBR工藝不僅能高效地進行固液分離，而且能有效地去除病原微生物。
（2）富集的生物濃度高。生物反應器內可以富集高微生物濃度，MLSS高于常規處理工藝。
（3）提高大分子有機物的降解率。高濃度活性污泥的吸附與長時間的接觸，使分解緩慢的大分子有機物的停留時間變長，降解率提高，出水水質穩定。（４）即使污泥膨脹亦不影響出水水質。由于過濾分離機理，即使出現污泥膨脹，依靠膜的過濾截留作用，也不影響出水水質。
（4）剩余污泥量少。MBR工藝實現了SRT和HRT的分離，SRT很長，污泥濃度高，生物反應器起到了污泥好氧消化池的作用，剩余污泥量少。
（5）實現自動控制。MBR工藝結構緊湊，易于實現一體化自動控制。 （７）操作靈活。MBR膜組件化設計，能夠使工藝操作具有較大的靈活性和適應性。
MBR存在的主要缺點是：膜的一次投資高；運行中存在膜污染，需要對膜進行定期清洗；膜污染造成的堵塞會影響膜的使用壽命
（一）一體式膜生物反應器
一體式膜生物反應器，這種膜生物反應器是將膜組件放置在生物反應器內部，曝氣器設置于膜組件的正下方。曝氣裝置的功能一是供氧，二是在空氣攪動的作用下，使膜表面產生紊流，膠體顆粒被迫離開膜表面，減緩膜的堵塞。
一體式膜生物反應器的特點如下。
（1）結構緊湊、體積小。
（2）工作壓力小，動力消耗小。一體式膜生物反應器每立方米出水的動力消耗為０．２－０．４kW·h，約是分置式的１／１０，運行費用較低。
（3）過膜壓力小，且水流沿著纖維長度方向基本分布均勻，堵塞率相對較低。
（4）出水不連續，膜表面流速小，易污染，且清洗較麻煩。
（5）反應器的膜通量低于分置式
防止一體式膜反應器的膜污染措施有多種，例如在膜組件下方進行高強度的曝氣，借空氣和水流的攪動延緩膜污染。在反應器內設置中空軸，通過其旋轉隨之帶動軸上的膜轉動，在膜表面形成交叉流，減少膜污。
（二）分置式膜生物反應器
分置式膜生物反應器的工藝流程如圖２－１８所示。分置式膜生物反應器是指膜組件與生物反應器分開設置，在反應器中設有循環管路，采用加壓泵從生物反應器抽水，壓入膜組件中，膜的濾過水排出系統，濃縮液回流至生物反應器
分置式膜生物反應器的特點如下。
（１）組裝靈活，各種不同種類的生物反應器與膜組件可以相互組合，形成多種形式的分置式膜生物反應器
（２）便于膜組件的安裝、清洗、維護、更換及增設等。
（３）易于大型化，可以建成大規模的工業化系統，不受生物反應器的限制。
（４）膜組件在有壓條件下工作，膜通量較大，而且泵的工作壓力可在膜組件的承受壓力范圍內靈活調節，從而可最大限度地增大透水率。
（５）易于對現有的生物處理工藝進行改造。
分置式膜生物反應器是在較高的交叉流速率、過膜壓力和水通量的條件下操作的，并且需回流污泥，因此動力消耗大，系統運行費用高。一般每立方米出水的能耗為２～１０kW·h。
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