一种基于生物膜反应器的微污染地表水处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水处理方法，尤其是涉及一种基于生物膜反应器的微污染地表水处理方法。
【背景技术】
[0002]微污染地表水一般是指所含有的污染物种类较多、性质较复杂，但浓度比较低微的水体。其微污染物主要包括石油烃、挥发酚、氨氮、磷、农药、C0D、重金属、砷、氰化物、铁、锰等，这些污染物都会对人体健康造成很大的毒害，尤其是那些难降解、易生物积累和具有三致(致癌，致畸，致突变)作用的有毒有机污染物。这些年，我国七大水系和三大湖泊都受到了不同程度的污染。据环保部门检测，我国90%以上的城市水域受到严重污染，约有50%的重点城市水源不符合饮用水水源标准，全国地表水近60%以上的水质降为IV类以下水质，已完全失去作为饮用水水源的功能，有97%的大中城市地下水也受到污染。由于水中有机物的存在，其对胶体的保护作用和稳定性的提高，使水处理增加了一定的难度，同时水中有毒有机物难以降解，经常规氯消毒后所产生的有机卤化物，其中有许多已被确认为是直接致癌物或诱发物，对人体健康有极大的潜在危害。
[0003]国内外对于微污染水体的治理、修复技术总体上可以归纳为五种:物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技术、生态修复技术、生物修复技术，它们各有其优缺点。
[0004]微污染地表水体的特殊性质增加了物理法、化学法修复的困难性。近年来，随着各种新型生物载体(填料)的研发，生物膜技术得到了发展，并被用于污染地表水的修复。
[0005]生物膜(B1film)是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。生物膜由固定在附着生长载体上的并经常镶嵌在有机多聚物结构中的细胞所组成。生物膜具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。构成生物膜的微生物主要有:细菌、真菌、藻类(在有光条件下)、原生动物和后生动物，此外还有病毒。
[0006]生物膜技术是指用天然材料(如卵石)、合成材料(如纤维)为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。其反应过程是:①基质向生物膜表面扩散，②在生物膜内部扩散，③微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应，④代谢生成物排出生物膜。
[0007]生物膜法是通过附着在载体或介质表面上的细菌等微生物生长繁殖，形成膜状活性生物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的有机物的生物处理方法。生物膜中的微生物以污水中的有机污染物为营养物质，在新陈代谢过程中将有机物降解，同时微生物自身也得到增殖。随着微生物的不断繁殖增长，以及废水中悬浮物和微生物的不断沉积，使生物膜的厚度不断增加，其结果是使生物膜的结构发生变化。
[0008]生物膜比活性污泥具有更强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各种污染物，具有速度快、效率高的特点。在使用生物膜法处理污水时，要求在处理系统的构筑物中装填一定数量的填料，这些填料一方面可以扩大处理系统的比表面积，另一方面为微生物提供附着固定的载体。生物膜处理系统的性能、效率取决于其中微生物活性的高低和所装填料的多少及其比表面积。
[0009]生物膜附着在载体的表面，是高度亲水的物质，在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和其深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机污染物一细菌一原生动物(后生动物)组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有:假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属，原生动物多为钟虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现，且主要为线虫。污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度大于好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成，通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反应器的正常运行。
[0010]通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中，便形成了生物膜反应器。近年来，生物膜反应器发展迅速，由单一到复合，有好氧也有厌氧，逐步形成了一套较完整的生物处理系统。常用的生物膜反应器有以下五种:生物接触氧化法反应器、生物转盘反应器、生物滤池反应器、生物流化床反应器(Fluidized Bed Reactor, FBR)、微孔膜生物反应器。目前常用的生物膜反应器处理微污染地表水存在各自的缺点，因此，研发一种适用于微污染地表水的生物膜反应器具有重要的理论和现实意义。
【发明内容】
[0011]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于生物膜反应器的微污染地表水处理方法。
[0012]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0013]一种基于生物膜反应器的微污染地表水处理方法，采用陶瓷载体水栗驱动折流式内循环生物膜反应器，对微污染地表水进行脱氮、除磷和/或去除有机物。
[0014]所述的陶瓷载体水栗驱动折流式内循环生物膜反应器包括反应器壳体，反应器壳体上设置有进水口与出水口，反应器壳体内部设置有隔离板，所述的隔离板将反应器内部分成上方的溶氧区与下方的生物降解区，且所述的溶氧区与生物降解区一端直接相通，另一端通过循环栗与循环管相连通，使待处理的废水循环不断地流经溶氧区和生物降解区，所述的生物降解区内置若干块导流板，导流板依次高低交错排列，形成可以使溶液在反应器内上下折流的通道，所述的导流板作为生物膜的载体。
[0015]所述的导流板一侧表面为光滑表面，另一侧表面有条形纹路或小块状花纹纹路。
[0016]所述的导流板为多孔轻质陶瓷材料。多孔陶瓷由于具有均匀分布的微孔或孔洞，孔隙率较高、体积密度小，具有发达的比表面及其独特的物理表面特性，对液体和气体介质有选择的透过性，能量吸收或阻尼特性，加之陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性和尺寸稳定性，使多孔陶瓷这一绿色材料可以在气体液体过滤、净化分离，化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物植入材料，特种墙体材料和传感器材料等多方面得到广泛的应用。
[0017]本发明以多孔陶瓷板为固定化载体设计生物反应器，固定苔藓及其菌根菌处理微污染水。本发明的多孔轻质陶瓷材料以轻质粘土、硅藻土、蛭石等为主要原料，按重量比为轻质粘土:硅藻土:蛭石=5?7: 4?6: 10的比例混合均勾，于1150°C烧制多孔陶瓷板，开口孔隙率在20?35%。
[0018]所述的导流板根据需要可以自由设置5?50块，或者设置更多块，优选设置9块?30块。
[0019]所述的导流板上附着有生物膜，在生物降解区内形成好氧区与厌氧区，其中，好氧区内优势菌包括 Alkaliphilus metalliredigens QYMF、Geobacter sp.M21、Desulfitobacteriumhafniense DCB—2、 Acinetobacter brisoui1、 Clostridiumphytofermentans ISDg、Pedobacterheparinus DSM 2366 六种；
[0020]厌氧区内优势菌包括Alkaliphilus m