1 材料與方法
1．1 試驗裝置
復合生物膜反應器如圖1 所示。復合生物膜反應器采用雙套筒結構，內筒填充半軟性懸掛填料，外筒填充立體球狀填料，兼具生物接觸氧化池和生物過濾池的功能。外筒壁上開有通風口，在外筒填料層內形成較強的抽風狀態。主要參數為：外筒：高度為5．5 m，直徑為2．8 m，高徑比約為2 ∶ 1。有效水深為4．8 m，有效容積為30．0 m3，水力停留時間為1．5 h；內筒：直徑為1．8 m，內筒底端與外筒底端的距離為0．3 m，內筒頂端與外筒頂端的距離為0．3 m，內筒半軟性填料上部穩定水層深0．5 m，配水區高度為0．8 m，填料層高度為3．5 m，體積為21．2 m3，填料充填率為70．6％。試驗設計污水處理能力為20 m3/h。
1．2 原水水質
本試驗裝置位于安徽省巢湖市居巢區皖維集團生活區東區，試驗用水取自該生活區的污水沉淀池，因其地處工業區，污水中含有少量工業廢水。
CODCr的平均質量濃度為85 mg/L 左右，NH3-N 的平均質量濃度為9.5 mg/L，TP 的平均質量濃度為0.86 mg/L。
1．3 試驗原理
由于城鎮生活污水往往存在污水中各組分比例不協調的問題，特別是NH3-N 濃度比較高而CODCr濃度不足［4］，導致脫氮比較困難，因此本試驗所采用的復合生物膜反應器在其外筒添加了2 層立體球狀生物填料，通過增大底部的通風口和適當降低（reduce)外筒超高的方式方法，使得外筒同時具有良好的通風和采光條件，在其上形成以藍細菌（fungus)等微藻類為主的生物膜，通過藍細菌等微藻類生物的同化作用［5-7］去除污水中的NH3-N，同時進一步去除CODCr等污染物。中空纖維膜紡絲機通過膜技術進行水處理，應用于制藥、釀造、餐飲、化工、市政污水回傭、醫院、小區污水會用、造紙等生產生活污水處理。膜分離技術是一種廣泛應用于溶液或氣體物質分離、濃縮和提純的分離技術。膜壁微孔密布，原液在一定壓力下通過膜的一側，溶劑及小分子溶質透過膜壁為濾出液，而大分子溶質被膜截留，達到物質分離及濃縮的目的。膜分離過程為動態過濾過程，大分子溶質被膜壁阻隔，隨濃縮液流出，膜不易被堵塞，可連續長期使用。膜生物反應器膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態廢水處理系統。以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池，在生物反應器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機負荷，從而減少污水處理設施占地面積，并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內之膜分離設備截留槽內的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統內活性污泥（MLSS）濃度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥齡(SRT)可延長至30天以上。在氣溫比較高的情況下，外筒內、外的水溫和氣溫的溫差比較大，可以利用比較強的自然對流［8］為系統供氧，起到降低能耗的作用；在氣溫比較低的情況下，外筒內、外的水溫和氣溫的溫差比較小，導致自然對流不足，采用曝氣機曝氣可以保障(起保障作用的事物)系統的充氧需要，使得系統在低溫下也可以穩定運行。
1．4 分析方法
CODCr采用重鉻(Chromium)酸鉀法；NH3-N 采用紫外分光光度法；TP 采用鉬銻抗分光光度法。
2 結果與討論
2．1 對CODCr的去除效果
系統(system)對CODCr的去除效果如圖2 所示。
系統(system)穩定運行期間，CODCr容積負荷為1．1 kg／，進水CODCr的平均質量濃度為85 mg/L，系統出水CODCr的質量濃度維持在20 mg/L，平均篩除率為76．5％。復合生物膜反應器采用多層的彈性生物填料和立體球狀濾料，這些填料上的微生物通過降解、吸附和攔截等作用，實現對CODCr的穩定去除。
圖2 系統對CODCr的篩除效果
Fig. 2 Removal rate of CODCr
2．2 對NH3-N 的去除效果
系統(system)對NH3-N 的去除效果如圖3 所示。
圖3 系統(system)對NH3-N 的篩除效果
Fig. 3 Removal rate of NH3-N
穩定運行期間，系統的進水NH3-N 的平均質量濃度為9．5 mg/L，出水NH3-N 的平均質量濃度為4．6 mg/L，平均去除率為51．6％。復合生物膜反應器外筒中的填料在足夠的通風和采光條件下，可以為藍細菌等微藻類創造出良好的生長環境，而藍細菌等微藻類的氮元素的含量可以達到自身干重的30％左右［9］，遠超一般微生物5％的含量，因此，可以通過藍細菌等微藻類自身的生物同化作用去除污水中的氨氮。
2．3 對TP 的去除效果
系統對TP 的篩除效果如圖4所示。中空纖維膜紡絲機通過膜技術進行水處理，應用于制藥、釀造、餐飲、化工、市政污水回傭、醫院、小區污水會用、造紙等生產生活污水處理。膜分離技術是一種廣泛應用于溶液或氣體物質分離、濃縮和提純的分離技術。膜壁微孔密布，原液在一定壓力下通過膜的一側，溶劑及小分子溶質透過膜壁為濾出液，而大分子溶質被膜截留，達到物質分離及濃縮的目的。膜分離過程為動態過濾過程，大分子溶質被膜壁阻隔，隨濃縮液流出，膜不易被堵塞，可連續長期使用。
圖4 系統(system)對TP 的去除效果
Fig. 4 Removal rate of TP
從圖4 可以看出，穩定運行期間系統進水TP的平均質量濃度為0．86 mg/L，出水TP 的平均質量濃度為0．41 mg/L，系統對TP 的平均篩除率為52．3％。雖然復合生物膜(英文：Biofilm)反應器和其它的生物膜反應器一樣，通過排泥實現生物除磷，但是在處理低濃度生活污水時，由于進水TP 負荷比較低，依舊可以通過填料上微生物的同化作用［10］實現污水中TP 的去除，并獲得較為良好的效果。
2．4 經濟(jīng jì)效益分析
與傳統活性污泥工藝相比，復合生物膜反應器具有占地面積小、處理效率高的優點，投資（意義：是未來收益的累積）和運行費用較低，處理每噸水耗電0．16 kW?h，電費按0．6元／kW?h 計算，處理每噸水電費為0．1 元，與傳統活性污泥工藝相比，電費下降了大約50％。具體參見
3 結論
復合生物膜反應器對于低濃度的工業廠區生活污水有著較好的去除效果，對CODCr的平均去除率為76．5％，對NH3-N 的平均去除率為51．6％，對TP 的平均去除率為52．3％。
復合生物膜(英文：Biofilm)反應器兼具生物接觸氧化池和生物濾池的作用，在曝氣裝置的推動作用下，污水在內筒和外筒之間形成環流，依次經過生物接觸氧化和生物過濾，處理效果因此得以提高。
由于復合生物膜反應器的水力停留時間較短并具有較大的高徑比，因此，占地面積比較小，基建費用和運行費用都比較低，經濟效益明顯。
