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摘要：本文对生物膜法处理污水技术进行了详细分析，概述了生物流化床法、生物接触氧化法、移动床生物膜法（MBBR）和生物滤池法等不同的生物膜工艺。研究指出，通过优化生物膜载体材料和控制环境参数，如pH值、温度和溶解氧浓度，可显著提高污水处理效率。此外，结合三级处理技术，生物膜法处理后的水可安全回用于农业、工业和城市景观，将助力于水资源的节约和环境保护。

关键词：生物膜；市政；污水处理；回用效果

引言

随着全球水资源短缺和环境污染问题的加剧，市政污水的有效处理与回用已成为环境工程领域的重要课题。传统的污水处理技术面临着处理效率低、投入成本高和运行维护复杂等问题。生物膜法作为一种模拟自然微生物环境的新兴污水处理技术，以其高效率和低能耗特性，吸引了广泛关注。本文主要探讨了生物膜法在市政污水处理中的应用，分析了不同生物膜工艺的特点与效果，并讨论了生物膜法在污水处理效率提升及水回用方面的优化策略和潜力。

1 生物膜法处理污水的技术分析

在充足的氧气供应条件下，生物膜处理技术通过稳定的生物膜结构对污水中的有机污染物进行有效去除，其过程涉及了一系列微生物群落的相互作用。这一群落构成了生物膜的微观生态系统，由种类繁多的微生物组成，包括多样的细菌（如真菌、厌氧菌和好氧菌）、原生动物（线体虫和蠕虫）以及某些藻类。这些微生物通过相互纠缠和互相依存，形成了生物膜的核心过滤介质[1]。

在生物膜处理技术具体的操作过程中，首先需要确保生物填料表面能够吸引和维持微生物群聚，形成生物膜。随后，通过氧化装置对污水进行充分氧化，以保证生物膜得到充足的氧气。基于实验确定的最优化的流速条件，污水流经生物膜时，活跃的微生物群落会吸收并降解水中的有机物，同时去除多余的营养元素。这一过程不仅有效地净化了污水，而且还促进了微生物的增殖和生物膜厚度的增加。由于生物膜表层与氧气充分接触，形成好氧环境，而其内部受到氧气扩散限制导致厌氧状态的形成。在一定周期后，老化的生物膜将自行脱落，留下的填料表面随即被新形成的生物膜所覆盖，此过程可不断循环，实现对污水的持续净化。

生物膜法的构造（剖面图）如图1所示。

常见生物膜污水处理技术的核心原理是基于微生物的氧化分解作用。尽管不同的生物膜污水处理方法在工艺技术和特征上存在差异，但其都依赖于微生物将污染物质转化为无机物质的能力。表1概述了不同生物膜污水处理法的主要工艺及相应特点[2]。

2 生物膜法不同种类及特点

生物膜工艺在污水处理领域发展至关重要，学术研究和实际应用的结合已促成了多种成熟的技术，主要包括生物流化床法、生物接触氧化法、移动床生物法和生物滤池法等。

2.1 生物流化床法

该技术利用三相（固、液、气）系统，在充分氧化的环境中，促使液相中的有机污染物被固定在微生物膜上的微生物全面降解，转化为更小的颗粒。流化床内的微生物载体处于动态流动状态，促使生物膜持续生长和自然脱落，从而维持膜的功能性。

2.2 生物接触氧化法

该法在传统的接触曝气法基础上进行创新，引入具有高表面积和高孔隙率的填料，使得微生物能在填料表面形成生物膜并进行代谢活动，同时在充分供氧的条件下高效率地氧化分解污水中的有机物质。

2.3 移动床生物膜法 （MBBR）

在MBBR系统中，微生物生长在颗粒状介质上，这些介质的密度与水相接近，并且具备较强的有机物吸附能力。这一特性不仅利于微生物膜的形成，还能加速有机物的去除，实现污水的快速净化。

2.4 生物滤池法

经初级沉淀处理的污水输入生物滤池，在这里通过物理过滤和微生物的代谢作用，去除溶解于水中的有机物。随后的二次沉淀步骤可以去除生物处理过程中产生的固体物质，从而达到对污水的高效净化[3]。

3生物膜法在市政污水处理中的应用及回用效果

3.1生物膜法在市政污水处理中的应用

生物膜法是一种利用微生物附着于固定介质表面，形成生物膜进行污水处理的技术。这种方法通过模拟自然界中微生物的生活环境，使其在一个相对固定的空间内高效生长和繁殖，从而高效去除污水中的污染物。在市政污水处理中，生物膜法常被应用于生物处理单元，包括生物滤池、生物转盘、移动床生物反应器（MBBR）和生物膜反应器（MBR）等技术。这些技术具有处理效果好、抗冲击载荷能力强、占地面积小、操作管理简便等优点。近年来，随着新型高效生物膜载体材料的开发和应用，以及过程控制技术的进步，生物膜处理方法在市政污水处理中表现出更高的去除效率，尤其在氨氮和有机物的去除上。由于生物膜的多孔结构和较大的比表面积，微生物能快速消耗污水中的营养物质，并且在氧气和底物梯度的影响下，能够形成不同类型的微生物群落，从而实现亚硝化、硝化和反硝化等多个过程，达到高效的去污目的。

3.2 市政污水处理中生物膜工艺的优化

为提高生物膜工艺在市政污水处理中的应用效果，需要对污水中的污染物特性和生物膜系统的运行参数进行优化。例如，生物膜载体的选择和优化是影响生物膜处理效果的关键因素之一。优质的载体材料应具备良好的亲水性、高比表面积、适宜的孔隙率和足够的结构稳定性。将有助于微生物的快速附着和生物膜的稳定形成，从而提高污水处理效率。另外，对于生物膜系统的环境条件，例如pH值、温度、溶解氧浓度等参数的精确控制也至关重要。这些参数直接影响微生物的代谢活性和污染物的降解效率。如适当提高溶解氧的浓度，可以促进好氧微生物的生长，进而提高有机物的降解效率。同时，提高系统的曝气效率也能够促进氨氮的硝化作用。

3.3市政污水生物膜法污水回用效果

污水回用是指将经过处理的污水进行再利用，用于农业灌溉、工业用水、城市景观等。生物膜法处理后的市政污水具有较高的可回用性，不仅能够有效节约水资源，同时还能够减少对环境的污染。经生物膜法处理后，污水中的悬浮固体、有机物以及氮、磷等营养物质得到较好的祛除，出水水质接近或达到相应的水回用标准。当生物膜法结合其他三级处理技术如膜分离、高级氧化等，可以进一步提高污水的处理效果和安全性。例如，MBR技术结合超滤或纳滤膜可以进一步去除水中的微生物和悬浮物，保证出水水质的稳定性和可靠性。这样经过深度处理的回用水可以广泛应用于各种非饮用水领域，有效缓解水资源短缺问题，实现可持续发展。

4结语：

综上所述，基于生物膜的市政污水处理与回用技术不仅展示了微生物在污水中的有机物质降解能力，而且提供了一种节能高效的解决方案来回应水资源短缺问题。通过选择合适的生物膜工艺，精确控制操作参数，并结合三级处理技术，可以实现污水处理效率的大幅度提升，并确保回用水的安全性。对于城市和环境保护而言，生物膜法具有巨大的发展潜力和实际应用价值，有助于实现可持续发展目标，值得在实践中进一步推广和优化。

参考文献：

[1]宋涛，兰玲，贺亚.生物膜法在市政水处理中的应用[J].工程技术研究，2023，8（07）：182-184.

[2]程磊，张玉生.生物膜法在市政污水处理中的应用研究进展[J].中国资源综合利用，2021，39（05）：99-101+105.

[3]崔战胜，李增辉.生物膜法在市政污水处理中的应用[J].黑龙江环境通报，2020，33（04）：40-41.

姚涛涛（1985.11-） 男 汉族 陕西西安人 本科学历 中级工程师 研究方向：市政污水处理及运营、工业废水处理、空气源热泵市政供暖等