2.2.5　生物膜法處理

污水二級處理的生物膜法處理工藝包括普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池、生物接觸氧化池（淹沒式生物濾池）、生物轉盤、生物流化床、厭氧生物濾池、厭氧生物流化床、曝氣生物流化池等。這些工藝方案絕大多數是針對城市污水以實現二級處理出水目標，同時較難適應河流流動的大流量水文條件。

在上述工藝方案中，由于生物接觸氧化池有供微生物固著生長的填料，應全部淹沒在污水中；采用與曝氣池相似的曝氣方法，提供微生物氧化有機物和氨氮等所需要的氧量，并起到攪拌作用；污水凈化不僅可依靠填料上的生物膜，還依賴于池內一定濃度類似活性污泥的懸浮生物量，使生物接觸氧化池成為一種具有活性污泥法特點的生物膜法處理構筑物，并綜合了曝氣池和生物濾池兩者的優點。因此，生物接觸氧化工藝除了可用于污水二級處理外，尚可用于污水三級處理和水源微污染的預處理。

2.2.5.1　生物接觸氧化

生物接觸氧化法是生物膜的一種形式，是在生物濾池的基礎上，從接觸曝氣法改良演變而來的，因此有人稱為“浸沒式濾池法”“接觸曝氣法”。國外早期的接觸氧化處理效果都不太理想，BOD去除率低，主要原因是：停留時間短、填料表面積過小、填料構造不盡合理容易堵塞。經德國、美國、日本和前蘇聯等不斷研究與試驗，處理工藝日益完善。1980年以來，國外特別是日本，生物接觸氧化技術得到了迅速發展。首先，在使用范圍上，不僅用于水體富營養化處理，而且廣泛地用于生活污水、生活雜排水以及食品加工、水果蔬菜罐頭、魚肉制品、釀造等工業廢水處理中。其次，日本公布了構造準則，使接觸氧化技術更加通用化、規范化和系列化，1981～1985年5年間，接觸氧化法處理槽裝置占到全日本小型污水處理裝置總量（154萬臺左右）的52.5%。至今生物接觸氧化的填料、曝氣和微生物三大關鍵技術取得較大的進展，使該技術除可以用于污水的二級處理外，還可用于污水的三級處理和水源微污染的預處理。生物接觸氧化池具有容積負荷高、停留時間短、有機物去除效果好、運行管理簡單和占地面積小等優點；同時，相對地適應河流水文和地形特征。這種工藝常被國內外加以改進后用于河流水質富營養化污染的控制，但如果設計或運行不當，容易引起濾料堵塞。

2.2.5.2　生物濾池處理技術

生物濾池是從間歇砂濾池演變而來的。生物濾池的基本處理過程依賴于填料表面生物黏液層的形成。黏液層的厚度為2～3mm，相當于空氣中氧的穿透深度，如果這層膜變厚，則局部形成厭氧會產生氣味問題。黏液層厚度受濾池水力負荷的控制，增加水力負荷就可以控制黏液層的厚度。根據水力負荷的不同分為低負荷濾池、普通負荷濾池、高負荷濾池、超高負荷濾池（即塔式生物濾池）。前兩種屬第一代生物濾池，具有凈化效果好（BOD₅去除率達85%～95%）、基建投資省、運行費用低等優點，但也存在占地面積大、衛生條件差等缺點，但對污水量較小的中小城鎮，尤其是經濟不太發達的城鎮，仍然具有較大的應用價值。高負荷濾池和塔式生物濾池有機負荷大，一般為普通生物濾池的6～8倍或更高一些，因此池體積較小，占地面積也較少，塔式生物濾池的塔內微生物存在分層的特點，能承受較大的有機物和有毒物質的沖擊負荷，并產生較少的污泥量。但BOD₅去除率較低，一般為75%～90%，因生物膜生長迅速，在高水力負荷條件下容易脫落引起濾料的堵塞，也存在基建投資較大等缺點。盡管如此，由于生物濾池是填料附著生長生物處理法的經典技術，有較好的處理效果和適應性，被選入環境工程專業著作——《Karl Imhoff城市排水和污水處理手冊》（德文版）中，因而融入德國及整個歐洲、美國的最新技術，使之在國外得到廣泛應用。生物濾池處理技術也可能成為農村生活污水處理應用的一種重要技術，包括厭氧生物膜和好氧生物膜兩種。目前，新型的生物膜反應器和固定化微生物技術也得到了廣泛的開發研究。