水质工程学下册教学作者姜应和第章
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1.生物相方面的特征 2.处理工艺方面的特征
水质工程学下册教学作者姜应和第
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章
1.生物相方面的特征
(1)参与净化反应微生物多样化 生物膜处理法的各种工艺，都具有适合微生物生 长栖息、繁衍的安稳环境，宜于其生长增殖，不像活性污泥法中的悬浮生长微生 物那样承受强烈的曝气搅拌冲击。 (2)微生物的食物链长 在生物膜上生长繁育的生物中，动物性营养类所占比重较 大，微型动物的存活率也高。 (3)能够存活世代时间较长的微生物 硝化菌和亚硝化菌的世代时间都比较长，比 增殖速度较小，如亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属的比增殖速度分别为0.21d-1和 1.12d-1，在生物固体平均停留时间较短的活性污泥法处理系统中，这类细菌是难 以存活的。 (4)分段运行与优占种属 生物膜处理法一般多分段处理，在正常运行条件下，每 段都繁衍着与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优占种属，这种现象非 常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和对有机污染物的降解。
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章
17.1.4 生物膜法的基本流程
图17-2 生物膜法工艺的基本流程
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章
17.1.5 生物膜反应器
(1)生物滤池 在生物滤池处理污水的过程中，经过预处理的污水以滴 状喷洒在滤池表面，经过一段时间在填料表面形成生物膜，待生物膜 成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经膜表面的污水中的有机 物作为营养，从而使污水得以净化。 (2)生物转盘 生物转盘是由一系列平行的旋转圆盘、转动横轴、动力 及减速装置和氧化槽等组成。 (3)生物接触氧化法 在池内充填一定密度的填料，污水浸没全部填料 并与填料上的生物膜广泛接触，充氧方式可以是污水预先充氧曝气再 流经填料，也可以是在池内设人工曝气装置，在微生物新陈代谢作用 下，污水中的有机物得以去除，污水得以净化。
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章பைடு நூலகம்
2.处理工艺方面的特征
(1)对水质、水量变动有较强的适应性 生物膜处理法的各种工艺，对流入污水水 质、水量的变化而引起的有机负荷和水力负荷的波动都具有较强的适应性，实际 运行结果也证实了这一点。 (2)污泥沉降性能良好，宜于固液分离 由生物膜上脱落下来的生物污泥，所含动 物成分较多和密度较大，且污泥颗粒个体较大，因而具有良好的污泥沉降性能， 易于固液分离。 (3)能够处理低浓度的污水 活性污泥法处理系统不适宜处理低浓度的污水，如原 污水的BOD5长期低于50～60mg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增长，净化效 果降低，处理水水质低下。 (4)维护简单、运行费用低 生物膜反应器由于具有较高的生物量，一般不需要污 泥回流，因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行维护 与管理。
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17.1.5 生物膜反应器
(7)复合式、联合式生物膜反应器 复合式、联合式生物膜反应器是近 些年来发展较快并引起研究者极大兴趣的处理工艺，它们将各种处理 技术的优点组合在一起，取长补短，使反应器的净化功能得到极大的 提高。
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17.1.6 生物膜法的特征与发展趋势
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17.1.2 生物膜的构造及净化机理
(1)潜伏期(或称适应期) 这一阶段是微生物固着在载体表面后，开始 逐渐适应生存环境，并在载体表面逐渐形成小的、分散的微生物菌落。 (2)对数增长期(或称动力学增长期) 在适应期所形成的分散菌落开始 迅速增长，并逐渐覆盖载体表面。 (3)线性增长阶段 生物膜的这一增长阶段是基于大量实验数据提出的。 (4)减速增长期 由于生存环境质量的改变以及水力学作用，这一阶段 内生物膜增长率逐渐放慢。 (5)生物膜稳定期 这一阶段的主要特点是生物膜新生细胞与由于各种 物理力所造成的生物膜损失达到平衡。 (6)脱落期 随着生物膜的成熟，部分生物膜发生脱落。
17.1 概述
17.1.1 17.1.2 17.1.3 17.1.4 17.1.5 17.1.6
生物膜及其形成过程 生物膜的构造及净化机理 生物膜的微生物相 生物膜法的基本流程 生物膜反应器 生物膜法的特征与发展趋势
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17.1.1 生物膜及其形成过程
微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着，并在其上生长 和繁殖，微生物在载体表面的附着是在载体表面形成生物膜的第一步。随后微生 物在给定的环境下繁殖增长、最终发展成为具有一定厚度及密度的生物膜。
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17.1.2 生物膜的构造及净化机理
图17-1 生物膜构造(剖面图)
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17.1.3 生物膜的微生物相
(1)细菌 细菌是生物膜的主体，其产生的胞外多聚物为生物膜结构的 形成奠定了基础。 (2)真菌 真菌是具有明显细胞核而没有叶绿素的真核生物，大多数具 有丝状形态，包括单细胞的酵母菌和多细胞的霉菌。 (3)藻类 藻类是受阳光照射下的生物膜中的主要成分。 (4)原生动物 原生动物是动物界中最低等的单细胞动物，在成熟的生 物膜中它们不断捕食生物膜表面的细菌，因而在保持生物膜细菌处于 活性物理状态方面起着积极作用。 (5)后生动物 后生动物是由多个细胞组成的多细胞动物，属无脊椎型。
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17.1.5 生物膜反应器
(4)生物流化床 生物流化床就是以砂或活性炭等颗粒物质作为载体充 填于生物反应器内，因载体表面附着生物膜而使其质变轻，当污水以 一定流速从下向上流动时，载体便处于流化状态。 (5)微孔膜生物反应器 微孔膜生物反应器是近几年引起研究者们关注 的一种新型的生物膜反应器，它采用了特制的微孔膜使待处理污染物 质与微生物分开，通过逆向扩散进行传质，并通过微生物氧化作用去 除污水中的有机污染物。 (6)移动床生物膜反应器 移动床生物膜反应器是近年来颇受研究者重 视的另一种新型生物膜反应器，它是在反应器中装填短管状聚乙烯塑 料填料，这些填料随反应器内混合液的回旋翻转作用而自由移动。
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1.生物相方面的特征
(1)参与净化反应微生物多样化 生物膜处理法的各种工艺，都具有适合微生物生 长栖息、繁衍的安稳环境，宜于其生长增殖，不像活性污泥法中的悬浮生长微生 物那样承受强烈的曝气搅拌冲击。 (2)微生物的食物链长 在生物膜上生长繁育的生物中，动物性营养类所占比重较 大，微型动物的存活率也高。 (3)能够存活世代时间较长的微生物 硝化菌和亚硝化菌的世代时间都比较长，比 增殖速度较小，如亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属的比增殖速度分别为0.21d-1和 1.12d-1，在生物固体平均停留时间较短的活性污泥法处理系统中，这类细菌是难 以存活的。 (4)分段运行与优占种属 生物膜处理法一般多分段处理，在正常运行条件下，每 段都繁衍着与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优占种属，这种现象非 常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和对有机污染物的降解。
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17.1.4 生物膜法的基本流程
图17-2 生物膜法工艺的基本流程
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17.1.5 生物膜反应器
(1)生物滤池 在生物滤池处理污水的过程中，经过预处理的污水以滴 状喷洒在滤池表面，经过一段时间在填料表面形成生物膜，待生物膜 成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经膜表面的污水中的有机 物作为营养，从而使污水得以净化。 (2)生物转盘 生物转盘是由一系列平行的旋转圆盘、转动横轴、动力 及减速装置和氧化槽等组成。 (3)生物接触氧化法 在池内充填一定密度的填料，污水浸没全部填料 并与填料上的生物膜广泛接触，充氧方式可以是污水预先充氧曝气再 流经填料，也可以是在池内设人工曝气装置，在微生物新陈代谢作用 下，污水中的有机物得以去除，污水得以净化。
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2.处理工艺方面的特征
(1)对水质、水量变动有较强的适应性 生物膜处理法的各种工艺，对流入污水水 质、水量的变化而引起的有机负荷和水力负荷的波动都具有较强的适应性，实际 运行结果也证实了这一点。 (2)污泥沉降性能良好，宜于固液分离 由生物膜上脱落下来的生物污泥，所含动 物成分较多和密度较大，且污泥颗粒个体较大，因而具有良好的污泥沉降性能， 易于固液分离。 (3)能够处理低浓度的污水 活性污泥法处理系统不适宜处理低浓度的污水，如原 污水的BOD5长期低于50～60mg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增长，净化效 果降低，处理水水质低下。 (4)维护简单、运行费用低 生物膜反应器由于具有较高的生物量，一般不需要污 泥回流，因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行维护 与管理。
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17.1.5 生物膜反应器
(7)复合式、联合式生物膜反应器 复合式、联合式生物膜反应器是近 些年来发展较快并引起研究者极大兴趣的处理工艺，它们将各种处理 技术的优点组合在一起，取长补短，使反应器的净化功能得到极大的 提高。
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17.1.2 生物膜的构造及净化机理
(1)潜伏期(或称适应期) 这一阶段是微生物固着在载体表面后，开始 逐渐适应生存环境，并在载体表面逐渐形成小的、分散的微生物菌落。 (2)对数增长期(或称动力学增长期) 在适应期所形成的分散菌落开始 迅速增长，并逐渐覆盖载体表面。 (3)线性增长阶段 生物膜的这一增长阶段是基于大量实验数据提出的。 (4)减速增长期 由于生存环境质量的改变以及水力学作用，这一阶段 内生物膜增长率逐渐放慢。 (5)生物膜稳定期 这一阶段的主要特点是生物膜新生细胞与由于各种 物理力所造成的生物膜损失达到平衡。 (6)脱落期 随着生物膜的成熟，部分生物膜发生脱落。
17.1 概述
17.1.1 17.1.2 17.1.3 17.1.4 17.1.5 17.1.6
生物膜及其形成过程 生物膜的构造及净化机理 生物膜的微生物相 生物膜法的基本流程 生物膜反应器 生物膜法的特征与发展趋势
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17.1.1 生物膜及其形成过程
微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着，并在其上生长 和繁殖，微生物在载体表面的附着是在载体表面形成生物膜的第一步。随后微生 物在给定的环境下繁殖增长、最终发展成为具有一定厚度及密度的生物膜。
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17.1.2 生物膜的构造及净化机理
图17-1 生物膜构造(剖面图)
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17.1.3 生物膜的微生物相
(1)细菌 细菌是生物膜的主体，其产生的胞外多聚物为生物膜结构的 形成奠定了基础。 (2)真菌 真菌是具有明显细胞核而没有叶绿素的真核生物，大多数具 有丝状形态，包括单细胞的酵母菌和多细胞的霉菌。 (3)藻类 藻类是受阳光照射下的生物膜中的主要成分。 (4)原生动物 原生动物是动物界中最低等的单细胞动物，在成熟的生 物膜中它们不断捕食生物膜表面的细菌，因而在保持生物膜细菌处于 活性物理状态方面起着积极作用。 (5)后生动物 后生动物是由多个细胞组成的多细胞动物，属无脊椎型。
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17.1.5 生物膜反应器
(4)生物流化床 生物流化床就是以砂或活性炭等颗粒物质作为载体充 填于生物反应器内，因载体表面附着生物膜而使其质变轻，当污水以 一定流速从下向上流动时，载体便处于流化状态。 (5)微孔膜生物反应器 微孔膜生物反应器是近几年引起研究者们关注 的一种新型的生物膜反应器，它采用了特制的微孔膜使待处理污染物 质与微生物分开，通过逆向扩散进行传质，并通过微生物氧化作用去 除污水中的有机污染物。 (6)移动床生物膜反应器 移动床生物膜反应器是近年来颇受研究者重 视的另一种新型生物膜反应器，它是在反应器中装填短管状聚乙烯塑 料填料，这些填料随反应器内混合液的回旋翻转作用而自由移动。