14 生物膜法2015.5

14.1.3 生物膜法的特征
优点：
（1）附着于固体介质表面上的微生物对水量，水质的变化有较强的适 应。对毒物和冲击负荷抵抗性强 （2）固体介质有利于微生物形成稳定的生态体系，栖息微生物的种类较 多，处理效率高。 （3）降解产物污泥量少。 （4）处理效果高、操作方便、管理方便。适用于小型污水处理厂
14.8 生物膜法的运行管理
14.0 概述
生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术方法； 实质：使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附
着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-----生物膜
活性污泥法中的微生物是：呈悬浮状态的，属于悬浮生长体系；
生物膜法中的生物呈：附着膜状，属于附着生长系统或固定膜工艺 生物膜法是对污水土地的模拟和强化。
生物膜反应器发展趋势
生物膜载体的开发与改良； 微生物在载体表面的固定机理与技术； 生物膜的增长及对有机物的去除等。 出现像生物流化床和微孔膜生物反应器等新型的工艺与系统；
原生 动物
后生 动物
一些肉眼可见的蠕 虫、昆虫的幼虫
生物膜脱落原因
低负荷滤池：原因复杂，昆 虫及其幼虫的活动促使生物 膜脱落。 高负荷滤池：水力冲刷使生 物膜不断脱落，生物膜厚度 与滤率大小有关。
有机物转化深度
低负荷滤池：有机物被深度 转化，出水中硝酸盐含量较 高，残膜呈深棕色，类似腐 殖质，沉淀性能较好。 高负荷滤池：只有在负荷率 较低时，出水才含有较低的 硝酸盐，残膜易腐化。
①润壁型生物膜法 废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流 过，如生物滤池和生物转盘等； ②浸没型生物膜法 接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风 曝气，如生物接触氧化； ③流动床型生物膜法 使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮 流动于曝气池中，如生物流化床。
14.1 生物膜法的基本概念
异常情况：若供氧不足，厌氧菌将起 主导作用，不仅丧失好氧生物分解的 功能，而且将使生物膜发生非正常的 脱落。
生物膜的更新与脱落 厌氧膜的加厚：
①生物膜处于老化状态，净化功能变弱，易脱落。 ②厌氧代谢产物增多，减弱生物膜的附着能力； ③破坏厌氧膜与好氧膜之间的平衡。
生物膜的更新：
①老化膜脱落，新生膜会重新生长；
3.亲疏水性及良好的表面带电特性，微生物在通常为带负电的，载体 要是带正电荷的，容易结合。
4.没有毒性或抑制性。
5.良好的物理性状 6.就地取材，价格合理。
在生物膜法中应用的载体应满足如下条件：
1.易流化，但不易流失； 2.易成膜，但无毒害作用； 3.能提供大的比表面积，以增加生物附着量；
4.价格低廉，容易取材。
生物膜上的菌类
处理工艺方面的特征
1. 对水质、水量变动有较强的适应性，耐冲击负荷能力强
生物膜含水率低，单位反应器容积内的生物量远高于活性污 泥法，具有较大的处理能力，净化功能显著。 一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易 恢复。
2.污泥沉淀性良，无污泥膨胀问题好
脱落的污泥，含动物成份较多，相对密度较大，且污泥颗粒个体较 大，污泥比重较大 ，沉降性能良好，易于固液分离。
主要优点：对水质、水量变化的适应性较强。
共同特点：微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生 物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和 微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。
14.0 概述
生物膜法的历史及发展：
1865年德国科学家发现生物过滤作用； 1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器的 生物滤池问世；
污染物流动水层附着水层生物膜生物降解
微生物代谢产物 H2O附着水层流动水层 CO2 、H2S、NH3水层溢入空气中
4. 厌氧层与好氧层的关系 厌氧层与好氧层达到生态平衡 5. 理想生物膜法的状况——减缓老化，避免厌氧层过分生长，加快好 氧层更新，不使膜集中脱落。

生物膜的形成
在充分供氧的条件下，介质表面的微生物吸附污水中的有机 物，迅速进行降解，逐渐在介质表面形成黏液状的生长有极多微 生物的膜，即称之为生物膜。
使其在悬浮生物膜反应器工艺中的应用受到
限制。 微生物以附着的形式固定在载体表面从而形成生物膜，特殊情况下， 有一些微生物是以包裹附着的形式实现固定化的。
2. 有机类载体
是应用最广泛的主要载体材料。
这类载体：PVC、PE、PS、PP、各类树脂、塑料、软性或半软性纤
维等。 发展弹性填料、组合式填料等。 有机高分子类载体：适用于悬浮状态完全混合反应器工艺（生物流化床、 曝气生物滤池等）的微生物固定化； 塑料类载体：适用于固定床（普通生物滤池）或混合型（流化床）工艺。
14.1.1 生物膜的形成及其净化 过程
生物膜的构造
结构：从外面到里面的顺序为 污水、 流动水层、 附着水层、 生物膜（分为好氧层和厌氧层）、 滤料。
生物膜特性
高度亲水的物质:在污水不断更新的条件下，外侧总是存在附着水层 微生物高度密集的物质：在膜的表面和一定深度的内部生长这微生物
和微型动物，并形成有机污染物－细菌－原
另微生物附着生长，即使丝状菌大量繁殖，不会导致污 泥膨胀，可利用丝状菌较强的分解氧化能力，提高处理效果。
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处理工艺方面的特征
3.能够处理低浓度废水
活性污泥：不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于50-60mg/L， 会影响污泥絮体的形成 ，处理水水质低下。 生物膜：运行正常时可处理进水BOD5为20-30mg/L时，能降解到510的生物膜工艺
普通生物滤池，也叫滴滤
池。Tickling Filters
还有在其工艺上发展起来 的高负荷生物滤池（高效
生物滤池）和塔式生物滤
池。
生物转盘（RBC）
淹没式生物滤池
也叫生物接触氧化法， Submerged Biofilm Reactor
生物流化床（Fluid Bed）
特点： 比表面积和孔隙率都很大，从而使有机负荷大为提高，也不易堵塞，
由于它便于沉淀分离，提高了活性污泥处理厂的性能。，在生产实践中被广为采用
各种有机材料载体的对比
选择生物膜载体的基本原则 选择滤料时应该从以下方面考虑：
1.足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力的作用；
2.优良的稳定性，生物稳定性、化学稳定性、热力学稳定性。
②新生膜具有更强的净化功能。
14.1.2 生物膜的载体
填料 为生物膜提供附着生长固定的材料。 分类 为 无机类填料 和 有机类填料 两大类
1. 无机类载体
常用的无机类载体：砂子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、
陶瓷材料、炭纤维、矿渣、活性炭、金属等。
优点：机械强度较高、化学性质较稳定、比表面积较大。 缺点：密度较大，不适宜做流态化运动，
4.易于维护运行，节能，动力费用低
具有较高的生物量，一般不需要污泥回流，不需要经常 调整污泥量和剩余污泥排放量，易于运行、维护和管理。
生物滤池、生物转盘等，节省能源，动力费用较低，耗 电量较少。
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生物膜法的运行原则

减缓生物膜的老化进程； 控制厌氧膜的厚度； 加快好氧膜的更新； 控制使生物膜不集中脱落。
生物膜中的物质迁移
处理过程中的物质转移：
由于浓度差的作用，有机物会从废水中转移到附着水层中去，被生 物膜所吸附。空气中氧→废水→生物膜。微生物对有机物进行氧化分解和 同化合成，产生的二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入附着水层，一部分 吸附到空气中去，使废水中的有机物不断减少，从而得到净化。
在向生物膜细菌供氧的过程中，速 度甚慢。随着生物膜的厚度的增大， 废水中的氧将迅速地被表层的生物膜 所耗尽，致使其深层因氧不足而发生 厌氧分解。
移动床生物膜反应器 （Moving Bed Biofilm Reactor ）
也叫生物移动床。
是在生物滤池和流化床的 工艺基础上发展起来的。
主要原理：是污水连续经
过装有移动填料的反应器，在 填料上形成生物膜，生物膜上
微生物大量繁殖，起到净化污
水的作用。
气提式生物膜反应器（Air-Lifts） 升流式厌氧污泥床——厌氧生物滤池（UASB—AF） 序批式生物膜反应器（Sequencing Biofilm Reactor） 复合式活性污泥生物膜反应器 （Hybrid Activated Sludge Biofilm Reactor） 附着生长稳定塘（Attached-growth ponds）
20世纪20—30年代建造了许多生物膜反应器；
40—50年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势； （主要原因：早期生物膜法构筑物是以碎石为填料的滴滤池。碎石比表面
积小，滴滤池负荷较低，占地面积大，废水以喷洒方式在池表面布水，卫 生状况较差。）
70年代新的反应器以独特的优势受关注。（塑料填料引入生物膜
系统）
生物膜法的基本流程
出水回流作用：提高生物膜反应器的水力负 荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生 物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良 好的生物膜活性和合适膜厚度。
出水回流
原污水
初沉池
生物膜反应器
二沉池
处理水
初沉池作用：去除大部分悬浮固体物 质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对 空隙小的填料是非常必要的。
二沉池作用：去除脱落的生物 膜，提高出水水质
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14.1 生物膜法的基本概念
（1）定义
生物膜法是依靠附着于固体表面滤料的介质上而生长繁 殖的微生物净化有机物的好氧处理方法。 通过生物膜来处理水的，所以生物膜污水处理的关键就是 生物膜的质量，生物膜的形成及其生长是实现污水有效处理的 前提。

（2）分类
第14章 生物膜法
重点： 生物膜法的基本概念与流程、生物 接触氧化法、生物流化床。 难点： 生物接触氧化法。