摘要：针对半导体工业园区污水处理中污染物成分复杂、传统工艺抗冲击能力弱、低温效率低的问题，文章提出了曝气生物滤池-微生物联合处理工艺。通过膨胀黏土滤料构建生物膜载体，结合气水联合反冲洗与回流调控，对化学需氧量（COD）和总磷（TP）的去除效果进行验证。结果表明，出水COD稳定低于40 mg/L（进水80～150 mg/L），TP低于0.9 mg/L（进水0.8～1.0 mg/L），平均去除率分别达56%～74%和65%，且低温条件下性能稳定，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级要求，证实该工艺具有高效性与抗冲击性。

　　关键词：曝气生物滤池；微生物联合处理；半导体污水；COD去除；TP去除

　　随着半导体行业快速发展，工业园区污水中的有机物、氨氮、总磷等污染物浓度持续升高，处理难度大，现有技术面临低温效率下降、抗负荷波动能力不足等问题。本文创新点在于采用曝气生物滤池-微生物联合工艺，通过优化滤料特性、供氧系统及反冲洗方式，强化了生物膜降解与物理截留协同作用，可为高浓度工业园区污水处理提供高效解决方案。

　　1对象与方法

　　1.1研究对象

　　本文以某半导体企业的污水处理为研究对象。该企业主要从事半导体芯片制造，生产过程中产生的污水含有有机物、氨氮、总磷等污染物，为实现高效处理，采用曝气生物滤池-微生物联合处理工艺，通过滤料上附着的生物膜微生物降解污染物，并结合物理吸附、截留作用，提升污水净化效果[1]。

　　1.2研究材料

　　实验所用材料包括：①滤料：选用直径2～3 mm、高度15 cm的膨胀黏土填料，其密度高于水，具有良好的生物附着性和透气性；②设备：单级通风生物滤池（高度40 cm，横截面直径6 cm）、蠕动泵（用于进水和回流）、曝气泵（底部供氧）、流量计（监测水流速）和紫外分光光度计（检测DNA浓度和纯度）；③试剂：无菌水、20%甘油、DNA分离试剂棒、蒸馏水等；④样品：从企业现有曝气生物滤池中采集的生物膜样品，用于微生物群落结构分析。

　　1.3研究方法

　　1.3.1微生物-曝气生物滤池设计

　　具体结构如图1所示，主要由进水管、蠕动泵、流量计、曝气泵等组成。滤池高度40 cm，横截面直径6 cm，内部填充膨胀黏土填料，形成微生物附着生长的核心区域。运行时，污水通过蠕动泵从底部进入配水通道，均匀分配至滤料层，在重力作用下向上流动；底部曝气泵通过管道向滤料层供氧；处理后水从顶部流出，滤池的设计要确保水流在整个横截面均匀分布[2]。

　　1.3.2生物膜中微生物群落结构解析

　　生物膜样品采集自企业曝气生物滤池的滤料，将其装入灭菌锥形烧瓶，5℃培养箱保存56 h后处理。用蒸馏水清洗滤料，刮取表面生物膜并溶解于无菌水，取1.5 mL样品离心，沉淀中加20%甘油保存。采用DNA分离试剂棒提取DNA：通过旋转柱特异性结合DNA，配合缓冲系统去除腐殖质等杂质（避免干扰DNA聚合酶活性），提取后-20℃保存。用紫外分光光度计检测DNA浓度和纯度，稀释10倍后测260 nm和250 nm吸光度，按公式计算：浓度c=50×OD260×稀释倍数n，纯度p=OD260/OD250[3]。

　　1.3.3反冲洗与再生工艺

　　为防止滤料层堵塞并使其恢复处理能力，采用气水联合反冲洗方式。反冲洗时，先关闭进水阀和工艺空气阀，打开反洗排水阀和反冲洗气路，之后进行气水混合冲洗，利用滤料摩擦脱落过量生物膜；最后进行水冲洗，将脱落物和杂质排入底部排水沟，送至收集池进行再处理。反冲洗周期需根据滤池压力损失调整，以确保滤料层的通透性和微生物活性[4]。

　　1.3.4处理效果测试方法

　　连续监测2024年1—7月企业污水经滤池处理后的水质指标。进水通过蠕动泵控制流速，通过流量计实时监测；出水取样点设在滤池顶部出口，每日采集水样3次，混合后检测。检测指标包括COD（重铬酸钾法）、TP（钼酸铵分光光度法）和SS（重量法）等，参照《水和废水监测分析方法（第四版）》。数据记录内容包括进水浓度波动范围、出水浓度及去除率，以评估工艺稳定性和抗冲击负荷能力[5]。

　　1.4观察指标

　　主要观察指标为污水中污染物的去除效果，参照表1中污水处理厂的进出水水质设计值。

　　重点分析COD和TP的去除效果，包括进水浓度波动、出水浓度稳定性、去除率及低温条件下的处理性能。

　　1.5统计学分析

　　采用Excel 2019进行数据统计，计算各指标的平均值、标准差及去除率，去除率=（进水浓度-出水浓度）/进水浓度×100%。通过趋势图分析浓度变化规律，评估工艺抗冲击负荷能力；用t检验比较进出水浓度差异，P<0.05表示差异有统计学意义。

　　2结果

　　2.1对COD的去除效果

　　2024年1—7月，半导体企业污水进水COD质量浓度波动范围为80～150 mg/L（见图2），滤池出水COD始终稳定控制在40 mg/L以下，满足一级排放标准（<50 mg/L）。当进水COD为80 mg/L（低于设计值160 mg/L）时，出水COD仍稳定在30～35 mg/L；当进水COD升至150 mg/L时，出水COD最高达38 mg/L，未超过限值。平均COD去除率随进水浓度升高而提高，从低负荷时的56%升至高负荷时的74%，这表明高有机负荷可促进微生物活性、提升处理效率。

　　2.2对TP的去除效果

　　同期监测TP去除效果（见图3）显示，进水TP质量浓度波动在0.8～1.0 mg/L，出水TP质量稳定在0.6～0.9 mg/L，平均去除率65%，满足一级排放标准（<1 mg/L）。低温季节（1～2月，水温10～15℃)出水TP质量浓度平均为0.8 mg/L，与常温季节（0.7 mg/L）差异无统计学意义（P>0.05），表明微生物在低温下仍能保持较强的磷代谢活性。结合表1可知，滤池出水TP质量浓度（0.6～0.9 mg/L）低于一级标准限值（<1 mg/L），且去除率稳定，说明生物膜中的聚磷菌通过吸收和转化作用，实现了对TP的持续高效去除。

　　3讨论

　　半导体行业生产过程中产生的污水成分复杂，含有机物、氨氮、总磷等污染物，处理难度较大，本研究针对某半导体企业污水特点，采用曝气生物滤池-微生物联合工艺，通过生物膜微生物降解与物理截留协同作用来提升污染物去除效果。

　　连续7个月的监测显示，该工艺对污染物的去除效果稳定。COD方面，进水质量浓度在80～150 mg/L波动时，出水浓度始终控制在40 mg/L以下，远低于一级标准限值；平均去除率随进水浓度升高从56%提至74%，说明高有机负荷反而能激发微生物活性，这与滤池均匀布水、充足供氧促进生物膜代谢有关。TP处理中，进水质量浓度为0.8～1.0 mg/L时，出水质量浓度稳定在0.6～0.9 mg/L，平均去除率65%；低温季节（10～15℃)出水TP质量浓度（0.8 mg/L）与常温（0.7 mg/L）条件下差异不大（P>0.05），表明聚磷菌在低温环境下仍保持较强的磷吸收能力，印证了生物膜中功能微生物的稳定性，体现出工艺的抗冲击和低温适应优势。

　　4结论

　　综上所述，曝气生物滤池-微生物联合工艺在半导体工业园区污水处理中表现优异。通过膨胀黏土滤料提供稳定生物附着载体，气水联合反冲洗维持滤池通透，配合回流系统应对水质波动，实现了COD和TP的高效去除。

参考文献

　　［1］潘红.曝气生物滤池在滨海污水处理系统中的应用研究［J］.环境科学与管理,2023,48(7):76-81.

　　［2］程晓虎,刘冬琴.磁混凝沉淀-反硝化生物滤池工艺在工业园区污水处理厂提标改造中的应用［J］.绿色中国,2025(3):148-150.

　　［3］吴越,卢俊平,王怡,等.MBBR+曝气生物滤池工艺在北方地区污水处理厂提标改造中的应用［J］.净水技术,2023,42(2):162-168.

　　［4］季永波.曝气生物滤池技术在生活污水处理中应用［J］.城市建筑与发展,2023,4(13):133-135.

　　［5］邹仲勋,李旭东,李冬,等.多模式生物滤池的设计及在污水处理厂中的应用［J］.给水排水,2024,60(S2):318-322,328.