生物膜法是与活性污泥法并列的一种废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法。有机物和无机物通过水的流动进入生物膜内，会被生物膜当作养分充分吸收利用。为了说明生物膜的反应机制，以污水中化学需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）、NH3-N等污染物为例进行分析。污水中的COD会通过分子扩散作用进入生物膜内部，生物膜中的好氧层对污染物进行脱碳细菌分解，产生CO2等气体，再将生成的气体排放到大气中。水中的NH3-N也通过分子扩散作用进入生物膜的好氧层，被好氧层中的硝化细菌氧化成亚硝酸根离子和硝酸根离子后，进入生物膜的缺氧层和厌氧层，最终通过细菌反硝化作用形成N2排放到大气中。生物膜的生长方式较为单一，污水中的污染物是其养分，而生物膜会因为污水的流动阻力或水流震动而导致脱落。生物膜脱落后将继续生长，完成更新活动。当生物膜生长到一定程度时，其内的厌氧污染物就会被消耗殆尽。厌氧污染物的死亡，导致生物膜的脱落，暴露的膜表面将经历新的生物膜生长。生物膜为单向处理模式，生物膜的新旧程度影响其对污水的处理能力，处理污染物的质量与数量也会受到影响。一般情况下，在污水进口位置含有高浓度的生物膜分解物质，这部分分解物质基本上都由细菌组成。而生物膜的中间部分含有营养物质、代谢物和污水的微生物等影响吸收效果的物质。
1、基于生物膜法的化工含油污水处理方法
1.1 测定化工含油污水污染物的吸附量
化工含油污水中的污染物种类较为复杂，其中以化学需氧量（COD）、生物需氧量（Biochemistry Oxygen De-mand，BOD）、悬浮物（Suspended Solids，SS）、总氮（Total Nitrogen，TN）、总磷（Total Phosphorus，TP）等污染物为主。污染生物适应性强，基质表面的污染物繁殖较快。因此，测定化工含油吸附量，需要接触各种水质条件并分解黏附在基质表面的各种有机物，在吸附过程中，可依靠缠结、浓缩等手段将有机污染物集中起来。生物膜附着在水分子的基质表面，与污水接触后，生物膜会迅速分离，形成水层防水膜。水层防水膜会通过吸附载体表面污染物，转移有机污染物到防潮层，使污染物在水层和防潮层自我繁殖。研究表明，生物膜具有稳定的吸附能力，因此可以用来测定水中的污染物含量。
1.2 基于生物膜法降解化工污水污染物
根据测定出的污水吸附物含量，分析化工含油污水中的污染物，并基于生物膜法降解化工含油污水中的污染物。首先，生物膜可以使好氧污染物健康发育，形成黄褐色的絮状物，有降低污染指标；其次，生物膜将黄褐色的絮状物过滤出去，并将降解后的污染物吸附在生物膜上，进行一次降解；最后，利用生物膜中的好氧污染物降解污染物，使污染物产生厌氧反应，失去污染能力，达到处理效果。生物膜法是较为成熟的污水处理方法，且适用范围广、成本低、处理效率高。生物膜法本身对化工含油污水的适应能力较强，可以承受高负荷水质和厌氧反应，对降解化工含油污水中的污染物有很强的实用性，具体测定公式为：
式中：S为一次吸附前SS污染物浓度，mg/L；Se为吸附后残留SS污染物的浓度，mg/L。根据二次测定污染物浓度值，其吸附率E的计算公式如下：
式中：n0、n1分别表示吸附前后的稀释倍数；A0、A1分别表示吸附前后的污染物浓度。以SS污染物为例，经过以上计算，生物膜吸附污染物后，化工含油污水的污染物含量明显减少。
1.3 调节C/N池的反硝化能力
在降解化工含油污水中的污染物后，也要对C/N池的反硝化能力进行调节。生物膜法的反硝化能力来自C/N池，而C/N池包括生物膜反硝化滤池、曝光生物滤池及后置膜反硝化滤池3种，可以增强去除污染物效果，加强反硝化能力，达到降低成本的目的；所以，在调节C/N池的反硝化能力方面，需要调整生物膜反硝化滤池的硝化过程，作为去除COD的前提，确保硝化能力正常运行。在曝光生物滤池设置好氧膜，将BOD回流至好氧膜，并对污水进行曝光硝化，使硝化反应过程中尽可能利用原污水的碳源，并利用生物膜过滤器中的硝化液返回曝光生物滤池中，为反硝化反应提供额外的碳源；最后，利用后置膜反硝化滤池进一步消耗污水中的碳源。使SS、TN、TP等含碳污染物失去碳源支撑，保证污染物脱硝完全并在后置膜反硝化滤池中进行二次硝化，最大限度地利用C/N池的反硝化能力。经过调节后的C/N池在脱硝后加入碳源，增强脱N的作用，进一步去除污水中的污染物。
1.4 中和化工含油污水pH
调节C/N池的反硝化能力后，化工含油污水中的pH会进一步升高，对水质的伤害也更大，因此中和化工含油污水的pH是生物膜法的关键一步，也是最重要的一步。中和反应即利用化学反应使污水中的酸碱平衡。在酸性污水中，利用含碱物质中和；在碱性污水中，利用含酸物质中和。河流中的生物对pH的变化非常敏感，当大量的污水被排出时，水中的pH则会发生变化，水中生物会因为不适应而死亡。化工含油污水的排入还会腐蚀排水管，所以国家对排出的化工含油污水的pH有明确规定。中和化工含油污水的酸碱度时，首先需要进行物理处理，利用物理方法降低酸碱值，降低污水中的部分pH。其次进行化学处理，在一些除N除P过程中，pH也会有所降低。最后进行生物处理。一般情况下，化工含油污水的pH应该在6～9，保证生物的活性不会遭到破坏。在考虑成本的前提下，生物中和反应宜按照以污治污的原则，利用含酸污水与含碱污水进行中和，或者利用化工废渣、含碱废渣等中和酸性废水，最大限度地中和pH后，若pH仍未达标，则利用CaO、Ca（OH）2、CaCO3、Mg-CO3、CaCO3+MgCO3等碱性中和剂，以及H2SO4、HCl、HNO3、CH3COOH等酸性中和剂进行中和。碱性中和的单位消耗量如表1所示。
由表1可知，中和不同的酸剂，用碱量不同。按照中和1g酸计算，中和1g硫酸、盐酸、硝酸、醋酸分别需要0.581g、0.870g、0.545g、0.566g的氧化钙，同理得出表1中其他用碱量。中和pH的方法是将两种污水同时汇入池中，或是在含碱污水中加入酸剂，或是在含酸污水中加入碱剂，在池内混合，并根据中和后的pH调整酸剂或碱剂用量，逐步达到pH的标准。
2、试验分析
为了验证所设计的生物膜法处理化工含油污水的有效性，进行对比试验。此次试验以某化工厂排出的含油污水为例，利用生物膜法和高氧化法分别测定污水中污染物的浓度，观察生物膜法处理污水的效果。
2.1 试验准备
此次试验需要准备烧杯、量瓶、漏斗和研钵等试验设备。此外，污水污染物扫描仪、浓度分析器等试验仪器也必不可少。通过对比两种污水处理方法处理后的污染物浓度，验证生物膜法的可行性。
2.2 试验结果与讨论
根据上述试验准备，验证两种方法对污水处理的效果，处理后的污染物浓度如表2所示。
如表2所示，污水中污染物浓度均在国家标准值以上，属于重度污染的范围。用传统的高氧化法对污染物进行处理后，其浓度依旧在国家标准限值以上，仍属于重度污染的范畴；而生物膜法处理污水中污染物的效果较好，污染物浓度均降低至国家标准限值以下，有很大的实用价值。
3、结语
在绿色环保背景下，化工含油污水处理十分必要，但当前的污水处理标准还有待完善。生物膜法结合了化工含油污水的特点，在处理效果上比传统的高氧化法要好很多。利用生物膜法处理污水更加方便简单，成本更低。通过分析生物膜法处理化工含油污水的现状，并对化工含油污水用传统方法与生物膜法的处理效果进行对比，得出生物膜法处理污水后污染物浓度均在国家标准以内的结论。试验证明，生物膜法可以推广应用于化工含油污水处理中，减少化工污水对水体的污染。（来源：江苏瑞恒新材料科技有限公司）