摘要：考察了一種新型生物膜填料-Biofilter在反滲透預處理中的生物應用。實驗結果表明，膜反在水力停留時間（HRT）很短的應器應用情況下（6 h），該填料對COD的反滲處理效果可達90%以上，對TN也有一定的透預處理效果，且出水SS可控制在100 mg/L以內，處理無需二沉池，生物處理成本低。膜反

關鍵詞：生物膜反應器 填料 中水回用

　　隨著我國經濟的應器應用快速發展，各行各業對于水的反滲的需求越來越大，然而水污染日益嚴重，透預對生產和生活構成了很大的處理威脅。其中，生物生活廢水以其產量大、膜反組成成分復雜、應器應用常規處理方法難以去除其污染物等特點而成為中水回用中的難題。

　　大連熱電股份有限公司北海熱電廠中水回用項目的目的是解決購買城市自來水作為工業用水的資金壓力以及發電成本的上升等問題，目標是建立一個規模400 t/h的中水回用裝置，將大連市春柳河污水處理廠排放水進行反滲透深度處理，作為北海熱電廠冷卻水及鍋爐補給水的源水。而反滲透成功的關鍵是其前期的預處理工作。本試驗是在實驗室中做的預處理小試試驗的一部分。

　　生物膜法是根據土壤自凈原理發展起來的水處理法，它和活性污泥法同屬于好氧生物處理方法^[1]。與傳統的生化水處理技術相比，生物膜法具有以下特點：附著于填料表面的微生物對廢水水質、水量的變化有很強適應性；管理方便，操作簡單；能構成穩定的生態系；不造成二次污染^[2]。本文利用日本NET公司研制的Biofilter作為生物膜填料，對其在反滲透預處理中的應用效果進行了考察。

　　1  試驗裝置與方法

　　1.1  試驗裝置

　　試驗裝置如圖1所示，反應器材質為有機玻璃，有效容積18.7 L，采用溢流出水方式控制反應器液位，填料以S形固定在支架上，浸沒在反應器中，填料的下方設三根微孔曝氣管和兩個砂頭，為微生物提供必要的溶解氧的同時，在反應器中形成湍流使溶液沖刷填料表面。由恒溫器控制生物膜反應器的溫度在25 ℃。

　　圖1  試驗裝置(部分)

　　1-生物膜反應器; 2-上層清液出水口; 3-出水口;4-曝氣口；5-進水口；6-進水計量泵；7-空氣轉子流量計；8-夾子； 9-量筒； 10-進水箱；11-氣泵

　　1.2  生物膜填料

　　Biofilter為日本NET化工公司生產的一種新型生物膜填料，該填料的材質為聚乙烯酯，外形為網狀，內部有十字支撐，強度好，有良好的可伸展性，密度約為0.8 g/cm³，由于該填料有很強的掛膜能力，且掛膜密度大，故長滿生物膜后的比重大于1。

　　圖2  Biofilter填料照片

　　1.3  試驗用水

　　    試驗用水為人工配制模擬大連市春柳河污水處理廠二沉池出水。選用蔗糖為碳源，尿素為氮源配水，COD∶N為10∶1，并投加少量的MgCl₂、CaCl₂、NaCl和KCl以提供微量元素，使用NaHCO₃調節pH約為7。初始進水的COD值為200 mg/L左右，當處理效果穩定一周后逐步增大進水COD的濃度，每次在原水COD濃度的基礎上增大100 mg/L。

　　1.4  分析方法

　　溶解氧DO、pH、流量，MLSS、MLVSS、進出水及上清液的COD_Cr、NH₄^＋-N、NO₂^－-N、NO₃^－-N及TN和出水懸浮物SS(濾紙法)的檢測方法按照《水和廢水檢測分析方法》^[3]。

　　1.5  污泥馴化

　　活性污泥取自大連市春柳河污水處理廠回流污泥池，其MLVSS/MLSS為0.58；污泥顏色發黑，有H₂S的臭味。首先將取來的污泥反復淘洗，去掉上層漂浮物和下層大塊沉積物，留下顆粒細小的污泥；然后空曝氣若干小時，利用內源呼吸作用，使異氧菌自身消耗并去掉有毒物質；最后，把污泥倒入塑料桶中進行間歇培養。

　　由于普通活性污泥以異氧菌為主，硝化菌數量極少，必須要進行馴化培養，才能滿足正常硝化的需要。另外，硝化菌為高度好氧菌，專性化能自養，生長緩慢，產率低，對環境條件反應敏感，所以馴化培養的時候要特別注意控制反應條件。用NaHCO₃控制pH在7~8，溫度維持在25℃左右。連續曝氣，每隔一天換一次水。排水時，停止曝氣，污泥沉淀后，倒出上清液的三分之二，換以新配制的水。經數次后，污泥外觀顏色轉為棕褐色，在顯微鏡下，可觀察到污泥絮體密實，菌膠團透明度高，原生動物較多，主要為鐘蟲和累枝蟲，這說明污泥的馴化培養過程結束。

　　1.6  載體掛膜

　　所謂載體掛膜就是將培養好的污泥移入反應器中，使菌膠團和少量的細菌截留附著在載體表面，這些固著的微生物將攝取廢水中的營養物質，進行新陳代謝等生命活動，并在載體表面生長繁殖，逐漸形成薄的膠質粘膜。隨著時間的推移，微生物不斷增長，從載體表面向外擴散，逐步覆蓋已形成的膜層，進而形成成熟的生物膜^[4]。

　　將培養好的污泥倒入反應器中，同時加入碳源、氮源和微量元素，使反應器中的COD∶N=20∶1，調節pH至7.5~8.0，維持反應器溫度在25 ℃ 左右。本實驗掛膜方法采用排泥掛膜法^[5]，整個掛膜共分兩個階段進行。

　　（1） 靜態掛膜期間，不連續進出水，定時向反應器內投加一些營養物質，連續曝氣。靜態生物掛膜主要起生物接種作用，即將接種污泥加入反應器，為部分污泥截留附著在載體表面并在其上繁殖生長創造適宜的條件，期間每運行到24 h重新添加碳源和氮源，靜態掛膜一般持續2-3 d。

　　（2） 動態掛膜：靜態掛膜2-3 d后，開始對反應器進行動態掛膜。動態掛膜期間，連續進水和出水。并根據COD的降解情況逐步縮短水力停留時間（從6 h開始逐步縮短）。

　　1.7  生物膜電子顯微鏡照片觀察分析

　　從反應器中取一小部分生物膜，置于電子顯微鏡（JXA840）下進行不同放大倍數的觀察和拍照。通過觀察發現反應器中生物膜的微生物分為生物膜微生物和生物膜面生物。