2.2.5　生物膜法处理

污水二级处理的生物膜法处理工艺包括普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物接触氧化池（淹没式生物滤池）、生物转盘、生物流化床、厌氧生物滤池、厌氧生物流化床、曝气生物流化池等。这些工艺方案绝大多数是针对城市污水以实现二级处理出水目标，同时较难适应河流流动的大流量水文条件。

在上述工艺方案中，由于生物接触氧化池有供微生物固着生长的填料，应全部淹没在污水中；采用与曝气池相似的曝气方法，提供微生物氧化有机物和氨氮等所需要的氧量，并起到搅拌作用；污水净化不仅可依靠填料上的生物膜，还依赖于池内一定浓度类似活性污泥的悬浮生物量，使生物接触氧化池成为一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物，并综合了曝气池和生物滤池两者的优点。因此，生物接触氧化工艺除了可用于污水二级处理外，尚可用于污水三级处理和水源微污染的预处理。

2.2.5.1　生物接触氧化

生物接触氧化法是生物膜的一种形式，是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演变而来的，因此有人称为“浸没式滤池法”“接触曝气法”。国外早期的接触氧化处理效果都不太理想，BOD去除率低，主要原因是：停留时间短、填料表面积过小、填料构造不尽合理容易堵塞。经德国、美国、日本和前苏联等不断研究与试验，处理工艺日益完善。1980年以来，国外特别是日本，生物接触氧化技术得到了迅速发展。首先，在使用范围上，不仅用于水体富营养化处理，而且广泛地用于生活污水、生活杂排水以及食品加工、水果蔬菜罐头、鱼肉制品、酿造等工业废水处理中。其次，日本公布了构造准则，使接触氧化技术更加通用化、规范化和系列化，1981～1985年5年间，接触氧化法处理槽装置占到全日本小型污水处理装置总量（154万台左右）的52.5%。至今生物接触氧化的填料、曝气和微生物三大关键技术取得较大的进展，使该技术除可以用于污水的二级处理外，还可用于污水的三级处理和水源微污染的预处理。生物接触氧化池具有容积负荷高、停留时间短、有机物去除效果好、运行管理简单和占地面积小等优点；同时，相对地适应河流水文和地形特征。这种工艺常被国内外加以改进后用于河流水质富营养化污染的控制，但如果设计或运行不当，容易引起滤料堵塞。

2.2.5.2　生物滤池处理技术

生物滤池是从间歇砂滤池演变而来的。生物滤池的基本处理过程依赖于填料表面生物黏液层的形成。黏液层的厚度为2～3mm，相当于空气中氧的穿透深度，如果这层膜变厚，则局部形成厌氧会产生气味问题。黏液层厚度受滤池水力负荷的控制，增加水力负荷就可以控制黏液层的厚度。根据水力负荷的不同分为低负荷滤池、普通负荷滤池、高负荷滤池、超高负荷滤池（即塔式生物滤池）。前两种属第一代生物滤池，具有净化效果好（BOD₅去除率达85%～95%）、基建投资省、运行费用低等优点，但也存在占地面积大、卫生条件差等缺点，但对污水量较小的中小城镇，尤其是经济不太发达的城镇，仍然具有较大的应用价值。高负荷滤池和塔式生物滤池有机负荷大，一般为普通生物滤池的6～8倍或更高一些，因此池体积较小，占地面积也较少，塔式生物滤池的塔内微生物存在分层的特点，能承受较大的有机物和有毒物质的冲击负荷，并产生较少的污泥量。但BOD₅去除率较低，一般为75%～90%，因生物膜生长迅速，在高水力负荷条件下容易脱落引起滤料的堵塞，也存在基建投资较大等缺点。尽管如此，由于生物滤池是填料附着生长生物处理法的经典技术，有较好的处理效果和适应性，被选入环境工程专业著作——《Karl Imhoff城市排水和污水处理手册》（德文版）中，因而融入德国及整个欧洲、美国的最新技术，使之在国外得到广泛应用。生物滤池处理技术也可能成为农村生活污水处理应用的一种重要技术，包括厌氧生物膜和好氧生物膜两种。目前，新型的生物膜反应器和固定化微生物技术也得到了广泛的开发研究。