第14章 生物膜法
生物膜法的原理
生物膜法的原理
生物膜法是一种利用微生物膜对水进行处理的生物技术方法。
它利用微生物的代谢活动和生长来去除水中的有机物、氮、磷等污
染物，是一种环保、高效的水处理技术。
生物膜法的原理主要包括
微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用。
首先，微生物的生长代谢是生物膜法能够有效去除水中污染物
的基础。
微生物在水中生长繁殖，通过代谢活动将有机物、氮、磷
等污染物转化为无害的物质，从而起到净化水质的作用。
微生物的
代谢活动需要适宜的温度、pH、氧气等条件，因此在生物膜法中需
要对水体进行适当的调控，以提供良好的生长环境。
其次，生物膜的形成是生物膜法能够高效去除污染物的关键。
微生物在水中通过自身的黏附能力和分泌物质的作用，形成生物膜。
这种生物膜能够有效地吸附和富集水中的有机物和微粒，为微生物
的代谢活动提供了良好的环境。
同时，生物膜还能够阻隔水中的有
害物质，起到过滤和隔离的作用，确保水质得到有效净化。
最后，微生物与底物之间的相互作用是生物膜法能够去除污染
物的重要环节。
微生物通过酶的作用将水中的有机物、氮、磷等底
物降解分解，释放出能量和新的生物体。
这种相互作用不仅能够去除水中的污染物，还能够促进微生物的生长繁殖，增加生物膜的活性和稳定性。
综上所述，生物膜法利用微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用，去除水中的有机物、氮、磷等污染物，是一种环保、高效的水处理技术。
通过合理调控水体环境、优化生物膜结构和提高微生物活性，可以进一步提高生物膜法的净化效果，为水质治理和环境保护提供更多有效手段。
14.1生物膜法的概念
第14章生物膜法活性污泥法属于悬浮生长系统，生物膜法属于附着生长系统。
生物膜法：是指使细菌等微生物和原生动物、后生动物等微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥—生物膜。
流程：污水经初沉池后进入生物膜反应器，经好氧降解去除污染物后，通过二沉池沉淀后排出。
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二沉池作用：截留脱落的生物膜，提高出水水质。
当进水有机物浓度较大时，生物膜增长过快，采用出水回流可以稀释进水有机物浓度，加大水流对生物膜的冲刷作用，从而避免生物膜的过量累积，维持良好的生物膜活性和合适的膜厚度。
需要指出，二沉池和出水回流并不是必不可少的。
14.1生物膜法的基本概念生物膜废水处理技术的关键是：形成性能良好的生物膜。
生物膜食物链：有机污染物—细菌—原生动物（后生动物）生物膜由内带外分别为：厌氧层、好氧层、附着水层、流动水层生物膜的形成：是污水在流经载体表面的过程中，通过微生物与向载体表面输送的物质结合固定化的过程实现的。
传递过程：空气中的氧溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传递给生物膜，供微生物呼吸；污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解。
生物膜成熟的标志是：生物膜沿水流方向分布，在其上由细菌及各种微生物组成的生态系统及其对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定的状态。
从开始到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶段。
生物膜的载体载体：无机载体和有机载体无机载体：碳酸盐类、沸石类、陶瓷类、碳纤类、矿渣、活性炭等。
特点：机械强度高，化学性质相对稳定，可提供较大的比表面积；但，密度较大。
有机载体：PVC、各类树脂、塑料、纤维及明胶等。
载体选择原则：1.足够的机械强度2.优良的稳定性3.良好的表面带电特性4.无毒性或抑制性5.优越的物理性状6.就地取材，价格合理1.生物膜法的特征(1)微生物相方面的特征1)微生物的多样化，食物链长；2)分段运行与优势菌属。
第十四章 生物膜法
2．处理水回流 高负荷生物滤池运行中，多用处理水回流，其优点：（1）
增大水力负荷，促进生物膜的脱落，防止滤池堵塞；（2） 稀释进水，降低有机负荷，防止浓度冲击； （3）可向生物滤池连续接种，促进生物膜生长； （4）增加进水的溶解氧，减少臭味； （5）防止滤池孳生蚊蝇。 一般认为在下述三种情况下应考虑出水回流： （1）进水有机物浓度较高； （2）水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时； （3）废水中某种污染物在高浓度时可能抑制微生物生长。
四、生物滤池系统的设计计算
1. 滤池类型和流程的选择 目前，大多采用高负荷生物滤池。当废水含悬浮物较多，
采用碎石滤料时，为防止滤池堵塞，通常设置初次沉淀池。塔 式生物滤池一般是单级的，可以考虑多层进水。回流式生物滤 池有单级的，也有采用二级滤池串联流程的。 2．生物滤池的设计计算
生物滤池的设计计算常用有机负荷和水力负荷法。设计负荷 一般通过试验确定。通过较长时间的连续运行试验，可以确定 合适的设计负荷。当没有条件进行试验时，也可以参考国内外 已有的生产经验，选定设计参数。但必须注意废水性质、气候 条件、滤池深度、滤料性质等不得相差太远。
生物转盘在实际应用上有各种构造型式，最常见是多级转盘串联，以延长处 理时间、提高处理效果。但级数一般不超过四级，级数过多，处理效率提高不 大。根据圆盘数量及平面位置，可以采用单轴多级或多轴多级形式。
生物转盘的盘片直径一般为1～3m，最大的达到4.0m。过大时可能导致转盘 边缘的剪切力过大。盘片间距（净距）一般为20～30mm，原水浓度高时，应 取上限，以免生物膜堵塞。盘片厚度一般为1～5mm，视盘材而定。转盘转速 通常为0.8～3.0r/min，边缘线速度为10～20m/min为宜。
3．旋转布水器计算
生物膜法资料
生物膜法生物膜法是一种利用生物膜中的微生物来处理废水的技术。
生物膜是一种生物学屏障，由微生物聚集在一起形成，形成一种薄膜状的结构。
在污水处理领域，生物膜法已经被广泛应用，其原理是通过生物膜中的微生物将有机废物和氮、磷等物质转化为无害的终产物。
生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理是利用生物膜中的微生物附着在载体表面，通过对废水中的有机物和其他污染物进行降解和转化。
生物膜中的微生物通常包括细菌、真菌和原生生物等，它们通过代谢作用将有机物分解为无害的物质，并同化其中的营养物质用于生长繁殖。
生物膜法的应用领域生物膜法广泛应用于各种废水处理工艺中，包括污水处理厂、工业废水处理、生活污水处理以及农村污水治理等领域。
通过构建不同种类的生物膜反应器，可以针对不同类型的污水制定相应的处理措施，实现高效、节能、环保的废水处理效果。
生物膜法的优势相比传统的废水处理方法，生物膜法具有许多优势。
首先，生物膜法能够高效降解有机物，对COD和BOD等指标的去除效果显著。
其次，生物膜法具有稳定性强、抗冲击负荷能力强等特点。
此外，生物膜法操作简单、运行成本低，可以降低废水处理过程中的能耗和运营成本。
生物膜法的发展趋势随着环境保护和资源回收利用的要求不断提高，生物膜法在废水处理领域的应用前景十分广阔。
未来，生物膜法将继续发展壮大，技术不断创新，应用范围逐步扩大。
同时，生物膜法与其他污水处理技术相结合，形成多元化、综合化的废水处理系统，实现更加高效、环保的废水处理效果。
综上所述，生物膜法作为一种先进的废水处理技术，具有显著的优势和广阔的应用前景。
通过不断研究和创新，生物膜法将更好地满足社会对环保和可持续发展的需求，为改善水环境质量发挥重要作用。
生物膜法的基本原理
生物膜法的基本原理生物膜法的基本原理1、生物膜在载体上的生长过程：当有机污水或由活性污泥悬浮液培育而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，渐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。
这层生物膜具有生物化学活性，有进一步吸附、分解污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。
2、生物膜的降解机理（1）物质的传递1）空气中的氧溶解于流动水层中，通过附着水层传递给生物膜；2）有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜；3）微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，并随其排走；4）CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3以及CH4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。
（2）膜的生长与脱落1）生物膜降解有机物的过程，也是膜生长的过程；2）好氧层与厌氧层的平衡稳定关系；3）厌氧层加厚，生物膜老化、脱落。
二、生物膜的重要特征1、生物相方面的特征：（1）微生物多样化（2）生物的食物链长（3）能够存活世代时间较长的微生物（4）分段运行与优占种属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（2）污泥沉降性能良好，宜于固液分别（3）能够处理低浓度的污水4）易于维护运行、节能三、生物滤池1、生物滤池法的特征：生物滤池法是在砂滤池的基础上进展起来的一种生物膜处理方法，它利用滤料表面形成的一层生物膜来净化污水。
在滤池内，污水由于重力作用自上而下地连续流经滤料，滤料表面的微生物借助酶的作用，使被吸附和汲取的有机物在氧气的参加下进行氧化分解，同时微生物又以有机物为营养进行自身繁殖。
老化的微生物附着力差，在污水冲刷会不断脱落，脱落后随水流出滤池，同时新的生物膜不断生长，因而处理可连续进行。
2、典型构造生物滤池重要由池壁、池底、滤料、布水器等部分构成。
滤料：构成滤层的过滤材料。
常以花岗石、安山岩、闪绿岩等较硬的岩石以及无烟煤等材料制成。
布水器：将污水散布于滤层表面的装置，使用较多的是旋转式布水器，其次是固定喷嘴式布水器。
生物膜法的应用原理
生物膜法的应用原理什么是生物膜法？生物膜法是一种利用生物膜进行水处理或废水处理的技术。
生物膜是由微生物和其代谢产物组成的一种薄膜状物质，可以附着在固体表面或浮游颗粒上。
生物膜法通过利用微生物代谢能力降解有机物、去除污染物等方式，实现对水体的净化和改善。
生物膜法的原理是什么？生物膜法的应用基于以下原理：1.微生物附着原理：生物膜的形成是通过微生物附着在固体表面或浮游颗粒上，形成一层膜状结构。
微生物在污水中寻找有机物作为营养源，并在固体表面附着生长。
这样的微生物附着过程是通过生物胶合物、电荷吸附等力量实现的。
2.生物降解原理：生物膜中的微生物具有分解有机物的能力。
当有机物进入生物膜时，微生物通过代谢作用将有机物降解为无机物，如二氧化碳和水。
这个过程被称为生物降解，可以有效减少水体中的有机污染物。
3.微生物共生原理：生物膜中的微生物相互作用，形成一种共生关系。
不同微生物根据它们在降解物质中所扮演的角色，彼此之间通过共生关系相互依赖、相互支持，从而协同完成有机物的降解过程。
生物膜法的应用领域生物膜法在水处理和废水处理中有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：•生物滤池：生物滤池是一种常见的生物膜法应用，通过将水通过填料床层，利用生物膜的生物降解能力去除水中的有机物和悬浮物。
生物滤池适用于处理生活污水、工业废水和雨水等。
•生物反应器：生物反应器是一种特殊设计的设备，可以提供稳定的环境和适宜的氧气供应。
生物反应器在废水处理过程中被广泛使用，特别是对于高浓度有机物的处理效果更好。
•生物膜反应器：生物膜反应器结合了生物膜法和生物反应器的特点，利用生物膜附着在固定载体上进行有机物降解。
这种反应器可以提高微生物的附着率和降解效率，同时减少系统操作复杂性。
•生物滤池去除氮和磷：除了降解有机物，生物膜法还可以应用于去除水中的氮和磷等营养物质。
通过合适的生物膜设计和运营，可以实现对水体中营养物质的有效去除，从而减少水体富营养化导致的问题。
生物膜法的原理
生物膜法的原理
生物膜法是一种利用微生物膜去除水中有机物和微生物的方法。
其原理是通过微生物在水中形成生物膜，利用微生物的新陈代谢和降解能力，将有机物降解为无害的物质，从而达到净化水质的目的。
生物膜法的原理主要包括以下几个方面：
1. 微生物附着和生长，水中存在着大量的微生物，它们能够在适宜的环境条件下附着在固体表面形成生物膜。
生物膜中的微生物通过吸附、离子交换等方式将有机物质固定在膜表面，从而起到了过滤和吸附的作用。
2. 微生物的代谢作用，生物膜中的微生物通过新陈代谢作用，将有机物质降解为无机物质和能量。
微生物在降解有机物的过程中，会释放出一些酶和代谢产物，这些物质能够进一步促进有机物的降解，加速生物膜的净化作用。
3. 生物膜的稳定性，生物膜具有一定的稳定性，能够在一定条件下长期存在并发挥作用。
在水处理过程中，通过控制水质、温度、氧气供应等条件，可以维持生物膜的稳定性，保证其持续发挥净化作用。
生物膜法的原理是一种高效、环保的水处理方法。
相比传统的化学方法，生物膜法具有能耗低、无二次污染、操作简便等优点。
在实际应用中，生物膜法已经被广泛应用于城市污水处理、工业废水处理、饮用水净化等领域。
总的来说，生物膜法的原理是通过微生物膜的形成和微生物的代谢作用，将水中的有机物质降解为无害物质，达到净化水质的目的。
这种方法不仅能够有效去除水中的有机污染物，而且具有成本低、效率高、环保等优点，是一种具有广阔应用前景的水处理技术。
生物膜法
生物膜法biofilm process;bio-membrane process生物膜法是一大类生物处理法的简称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、曝气生物滤池及生物流化床，其共同的特点就是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。
污水与生物接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化。
微生物细胞在水环境，能在适宜的载体表面牢固附着，生长繁殖，细胞胞外许多的聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，称之为生物膜。
污水生物处理的生物是指：以附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。
提供微生物附着生长的惰性载体称之为滤料或填料。
污水流过生物膜生长成熟的虑床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解、从而得到净化。
生物膜表层生物的是好养和兼性微生物，在这里有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终产物是水、二氧化碳等。
由于氧在生物膜表层基本被耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态，在这里进行的是有机物的厌氧代谢，终产物有有机酸。
乙醇、醛、和硫化氢等。
由于微生物的不断繁殖，生物膜不断增厚，超过一定厚度后，吸附的有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。
此时内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附滤料上的性能，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。
生物膜的脱落速度和有机负荷、水利负荷等因素有关。
填料表面的生物膜中的生物种类相当丰富，一般有细菌、真菌、原生动物、后生动物、藻类以及一些肉眼可见多的蠕虫、昆虫的幼虫等组成生物膜法的净化过程，生物膜法去除污水中的污染物是一个吸附、稳定的复杂的过程，包括污染物在液相中的紊流扩散、污染物在膜中的扩撒传递，氧向生物膜内部的扩散和吸附，有机物的氧化分解和微生物的新陈代谢等过程。
生物膜的表面容易吸取营养物质和溶解氧，形成由好养和兼性微生物组成的好氧层，而在生物膜内层，由于微生物利用和扩散阻力，制约了溶解氧的渗透，形成由厌氧和兼性微生物组成的厌氧层。
第14章 生物膜法
生物膜中的物质迁移：
由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水层，称之为附着 水层。附着水层内的有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水的有机物 浓度低得多。由于浓度差的作用，有机物会从污水中转移到附着水层中 去，进而被生物膜所吸附。空气中的氧也会进入生物膜。在此条件下， 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，一部分到空气中去，污水从而得到净化。 由于生物膜厚度增大，致使其深层因 氧不足而发生厌氧分解，积蓄了硫化氢、 氨气、有机酸等代谢产物。会减弱生物 膜在惰性载体上的固着力，处于这种状 态的生物膜为老化生物膜，它不仅容易 脱落净化功能也不好。但供氧充足时， 可以加快好氧膜的更新，使生物膜不集 中脱落。
3.能提供大的比表面积，以增加生物附着量；
14.1.3 生物膜法的特征
优点：
与活性污泥法相比，生物膜法具有以下优点：生物膜体积小、微生 物量高、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵 抗性强、处理效果高、操作方便、剩余污泥少，适用于小型污水处理 厂。
缺点：
1.需要较多的填料和支撑结构， 基建投资高。 2.出水常携带较大的脱落的生物 膜片，大量非活性细小的悬浮物分 散在水中使处理水的澄清度降低。 3.活性生物量难控制，在运行方
和微型动物，并形成有机污染物－细菌－原 生动物（后生动物）的食物链。
生物膜成熟标志
真正生态系组成及对有机物的降解功能都达到了平衡状态。
生物膜生长阶段
潜伏期、生长期。一般要20到30天左右。
生物膜净化污水的机理及优势
1. 生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物 2. 有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm的好氧生物膜内进行 3. 多种物质的传递过程： 空气 流动水层附着水层生物膜微生物呼吸
生物膜法名词解释
生物膜法名词解释生物膜法是生物法的一个重要组成部分，它涉及到许多技术，我们这里简要介绍一下其中几项较为常用的。
生物膜法主要包括培养基的选择、细胞的种类及大小、培养条件、外植体的诱导等四方面的内容。
一些微生物，尤其是病毒可以看做是在细胞质中寄生着的一群特殊的生物。
由于各种微生物繁殖迅速，所需要的环境条件又相当严格，如果将病毒置于细胞内，不仅可以防止细菌的污染，而且可以保证较好的繁殖条件。
但是，目前对这种做法的可行性尚有争论，如从人工操作上看就很难办到。
从应用上讲，将生物质与某种矿质化合，或者某些能溶解于其体液的物质共同加热，得到的就是具有该物质的生物质。
生物炭就是具有该物质的木材经过一定的化学处理，再经煅烧而得到的，不同于活性炭的是，它是不含碳的，只有晶体结构，在通电状态下可以变成粉末状。
2．核酸代谢法(1)原理生物遗传信息有DNA和RNA两种形式，其中DNA存在于细胞核中，主要决定细胞的遗传性状; RNA则存在于细胞质中，与蛋白质结合，控制生物的生长发育。
细胞可以直接利用体外的培养基合成新的蛋白质，也可以从自身的DNA分子中剪切出信使RNA来合成新的蛋白质。
不过，由于这种方法费时费力，只能作为最终选择用。
(2)操作流程在无菌的条件下，挑取易成活的细胞进行核酸分离，把细胞核放入适宜的离心管中，离心使之与核膜分离，吸出核浆。
然后向管中加入生物质，继续离心，核糖与核酸分离。
从而分别获得带有与DNA完全一致的单链或双链DNA的沉淀。
将两种成分放入少量的生物质溶液中，让它们在搅拌下缓慢地混合，再滴加热浓缩的高浓度琼脂，使核糖和核酸交联在一起。
再经短暂的冷却，形成细胞内生物物质。
为了制备生物炭，必须经过炭化的过程，也就是将生物质脱水碳化，即可制得炭化的生物质。
这样，核酸和蛋白质就会从生物质中游离出来，再配成溶液，在一定条件下与生物质反应，从而转化成生物炭。
当然，也可以从生物质中获取与某些元素结合的功能性物质，用化学合成法得到，例如，葡萄糖转化成吡啶，苯酚转化成对苯醌等。
生物膜法介绍课件
工业废水处理
生物膜法在工业废水处理中的应用广泛，如食品、化工、制药等行业。
生物膜法在处理工业废水时，能够有效去除废水中的有机物、氮、磷等污染物。
生物膜法在处理工业废水时，具有较高的处理效率和较低的运行成本。
生物膜法在处理工业废水时，具有较好的抗冲击负荷能力，能够适应废水水质的变化。
农业废水处理
01.
02.
03.
04.
目录
生物膜法的基本概念
生物膜法的技术特点
生物膜法的应用案例
生物膜法的发展趋势
生物膜法的定义
生物膜法是一种利用微生物的生物降解作用来处理废水的技术。
生物膜法主要通过附着在固体表面的微生物来降解废水中的有机物质。
生物膜法具有较高的处理效率和较低的运行成本，适用于处理各种类型的废水。
技术优化与创新
生物膜材料改进：提高生物膜的稳定性和抗污染能力
生物膜反应器优化：提高生物膜反应器的效率和稳定性
生物膜法与其他技术的结合：如膜生物反应器（MBR）、生物膜法与厌氧氨氧化（Anammox）技术的结合等
生物膜法在废水处理、生物能源等领域的应用拓展：提高生物膜法的应用范围和价值
应用领域的拓展
04
环保政策的推动
政府对环保的重视程度不断提高，推动生物膜法在污水处理领域的应用和发展。
环保法规的完善和实施，为生物膜法在污水处理领域的应用和发展提供了法律保障。
政府对环保产业的扶持政策，为生物膜法在污水处理领域的应用和发展提供了资金支持。
环保政策的推动，为生物膜法在污水处理领域的应用和发展提供了市场空间。
污水处理厂应用
生物膜法在污水处理厂中的应用广泛，可以有效去除污水中的有机物、氮、磷等污染物。
生物膜法的原理
生物膜法的原理
生物膜法是一种利用微生物膜来净化水质的技术，其原理主要是利用微生物膜的附着、吸附、吸收、分解和氧化能力，将水中的有机物、无机物和微生物等有害物质转化为无害物质，从而达到净化水质的目的。
首先，生物膜法利用微生物膜的附着能力。
微生物在水中生长繁殖时，会在固体表面形成一层薄膜，这种薄膜就是生物膜。
生物膜中的微生物通过吸附和附着，可以将水中的悬浮物、有机物和无机物等污染物质吸附在膜表面，从而起到初步过滤和净化水质的作用。
其次，生物膜法利用微生物膜的吸附和吸收能力。
微生物膜中的微生物通过代谢作用，可以将水中的有机物、无机物和微生物等有害物质吸收到细胞内部，然后进行分解和降解，将有害物质转化为无害物质，起到净化水质的作用。
另外，生物膜法还利用微生物膜的分解和氧化能力。
微生物膜中的微生物通过新陈代谢作用，可以将水中的有机物和无机物分解为二氧化碳、水和无机盐等无害物质，同时释放出能量和氧气。
这样不仅可以净化水质，还可以增加水中的溶解氧含量，改善水体环境。
总的来说，生物膜法是一种利用微生物膜的附着、吸附、吸收、分解和氧化能力，通过微生物的生物作用，将水中的有害物质转化为无害物质，达到净化水质的目的。
这种技术不仅具有高效、环保、低成本等优点，而且适用范围广，可以应用于城市污水处理、工业废水处理、生活污水处理等领域，对改善水环境质量具有重要意义。
生物膜法的原理虽然复杂，但是通过科学的研究和技术的改进，相信将会在未来得到更广泛的应用和推广。
生物膜法基本原理
（二） 生物膜法的类型
2、生物滤池
（1）普通生物滤池 （2）高负荷生物滤池 （3）塔式生物滤池 （4）曝气生物滤池
（二） 生物膜法的类型
（1）普通生物滤池（滴滤池）
A. 池体 平面上呈现方形或矩形，池壁用砖石筑造，一 般高出填料表面0.5~0.9m。
硬性填料
软性填料
半软性填料
球状悬浮型填料
（二） 生物膜法的类型
（2）高负荷生物滤池
与普通生物滤池相比，高负荷生 物滤池大幅度的提高了滤池的 负荷，其BOD容积负荷高于普 通生物滤池6~8倍，水力负荷 则高达10倍。
优点：均化与稳定进水水质；加 速生物膜的再生，抑制滤池蝇 的滋生，减轻散发的臭味。
（三） 生物膜的培养驯化
1、挂膜的方法
（2）生间物接接挂触膜氧法化—的—流普程通生物滤池、生物转盘
先将生活污水或工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后 将该污泥或其他类似污水处理厂的污泥与工业废水一起放 入循环池，再用泵投入生物膜法处理设施中，出水和沉淀 池污泥回流到循环池，循环形成生物膜后通水运行，并加 入要处理的工业废水，可先投入20％的工业废水，逐步 加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水。
B.填料
多采用空心的拳状填料，如碎石、卵石、炉渣、 焦炭等，一般分工作层和承托层两层填充， 总厚度约为1.5~2.0m。工作层厚1.3~1.8m， 粒径介于25~40mm，承托层厚0.2m，填料 介于70~100mm。
C.布水
采用固定喷嘴布水系统，由投配池，布水管道 和喷嘴等几部分组成。运行方便，但水头较 大，喷水周期短5~8min。
接触氧化池是由池体、填料、支架及曝气装置、进出水装置以及排 泥管道等部件组成。
生物膜法
第十四章 生 物 膜 法生物膜法和活性污泥法一样，同属好气生物处理方法。
但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。
与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点。
①固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。
②不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。
③由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。
而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池，因此，生物膜中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。
④同高营养级的微生物存在，有机物代谢对较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。
⑤采用自然通风供氧。
⑥活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。
⑦由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。
国外的运行经验表明，在处理城市污水时，生物滤池处理厂的处理效率比活性污泥法处理厂略低。
50％的活性污泥法处理厂BOD5去除率高于91％，50％的生物滤池处理厂BOD5去除率为83％，相应的出水BOD5分别为14和28mg／L。
生物膜法设备类型很多，按生物膜与废水的接融方式不同，可分为填充式和浸渍式两类。
在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘。
在浸渍式生物膜法中，生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。
如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床。
目前所采用的生物膜法多数是好氧装置，少数是厌氧形式，如厌氧滤池和厌氧流化床等。
本章主要讨论好氧生物膜法。
第一节 基 本 原 理一、生物膜的形成及特点生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化，同时，生物膜内微生物不断生长与繁殖。
生物膜在载体上的生长过程是这样的：当有机废水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物该吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。
第十四章 生物膜法
在两种生物的生物膜中，当唯一共享资源是空间时， 在两种生物的生物膜中，当唯一共享资源是空间时，快 物种B)和慢速 速(物种 和慢速（物种 ）生长细菌相对分布模拟结果 物种 和慢速（物种A）
生物膜的成熟：生物膜沿水流方向的分布， 生物膜的成熟：生物膜沿水流方向的分布，在其上由细 菌及各种微生物组成的生态系统以及其对有机物的降解 能力都达到了平衡和稳定的状态。一般， 能力都达到了平衡和稳定的状态。一般，生物膜从开始 到成熟要经历潜伏和生长（挂膜）两个阶段。 到成熟要经历潜伏和生长（挂膜）两个阶段。 老化的生物膜：当厌氧层逐渐加厚，并达到一定程度后， 老化的生物膜：当厌氧层逐渐加厚，并达到一定程度后， 其代谢物增多，破坏了好氧层的生态系统的稳定， 其代谢物增多，破坏了好氧层的生态系统的稳定，又因 气态代谢产物不断逸出， 气态代谢产物不断逸出，减弱了生物膜在滤料上的固着 力，这种状态的生物膜称为老化的生物膜。 这种状态的生物膜称为老化的生物膜。
dS S J S = De dx
De不应当只视为扩散作用的结果。可以视为综 不应当只视为扩散作用的结果。 合作用对物质传递的影响系数。 合作用对物质传递的影响系数。
生物膜废物利用基本方程
取膜上一厚度为dZ，面积为A 的生物膜微元体。 取膜上一厚度为dZ，面积为Ac的生物膜微元体。如膜 dZ 内底物浓度为S 扩散进入微元体A dZ dZ的底物通量 内底物浓度为Se，扩散进入微元体Ac·dZ的底物通量 进入量与流出量之差） （进入量与流出量之差）应等于该膜微元体的底物利 用量。微元体的底物平衡可根据Fick定律列出: Fick定律列出 用量。微元体的底物平衡可根据Fick定律列出:
生物膜传质过程
在含有两种或两种以上组分的流体内部，如果有浓度梯度存在， 在含有两种或两种以上组分的流体内部，如果有浓度梯度存在，则每一种组分都有向低浓 浓度梯度存在 度方向转移，以减弱这种浓度不均匀的趋势。 度方向转移，以减弱这种浓度不均匀的趋势。混合物的组分在浓度梯度作用下由高浓度向 低浓度方向的转移过程称为传质，亦称质量传递。 低浓度方向的转移过程称为传质，亦称质量传递。 传质 质量传递
《生物膜法》课件
目录 CONTENT
• 生物膜法概述 • 生物膜法的基本组成 • 生物膜法处理工艺流程 • 生物膜法处理效果影响因素 • 生物膜法处理技术的研究进展 • 生物膜法处理技术的前景与挑战
01
生物膜法概述
定义与原理
01
定义
生物膜法是一种利用微生物在 固体载体表面附着或累积形成 生物膜，通过膜的吸附、降解 等作用去除废水中有机污染物 的水处理技术。
生物膜稳定性
生物膜的稳定性对处理效果的稳定性 和持久性具有重要影响。
微生物种群结构与代谢特性
微生物种群结构
微生物种群结构对处理效果具有重要影 响，不同微生物种群对污染物的降解能 力不同。
VS
代谢特性
微生物的代谢特性直接影响污染物的降解 效率和产物，对处理效果具有重要影响。
05
生物膜法处理技术的研究 进展
证处理效果。
06
生物膜法处理技术的前景 与挑战
生物膜法处理技术的发展趋势
高效低耗
随着技术的不断进步，生物膜法 处理技术将朝着更高效、低能耗 的方向发展，提高处理效率的同
时降低运行成本。
多元化应用
生物膜法处理技术将拓展到更多领 域，如高浓度有机废水、重金属废 水等，满足不同行业的处理需求。
智能化控制
借助物联网、大数据等先进技术， 实现生物膜法处理技术的智能化控 制，提高处理过程的稳定性和可靠 性。
生物膜法处理技术的市场潜力
市场需求增长
随着环保意识的增强和排放标准 的提高，生物膜法处理技术的市 场需求将持续增长。
技术创新驱动
技术创新将推动生物膜法处理技 术的市场竞争力提升，开拓更广 阔的市场空间。
新型生物膜反应器的研究与应用
生物膜法微生物的生长方式
生物膜法微生物的生长方式
生物膜法是一种利用微生物附着在固体表面上形成生物膜，以降解有机物质的技术。
在这种技术中，微生物的生长方式是非常重要的。
微生物的生长方式可以影响生物膜的形成和降解效率。
微生物的生长方式可以分为两种：悬浮生长和附着生长。
悬浮生长是指微生物在水中自由游动，通过吸收营养物质进行生长。
附着生长是指微生物附着在固体表面上，通过吸收营养物质进行生长。
在生物膜法中，微生物的附着生长是非常重要的。
微生物附着在固体表面上形成生物膜，可以增加微生物的生长密度和降解效率。
生物膜可以提供微生物生长所需的营养物质和保护微生物免受外界环境的影响。
此外，生物膜还可以增加微生物与废水中有机物质的接触面积，提高降解效率。
微生物的附着生长是一个复杂的过程。
首先，微生物需要在固体表面上寻找适合附着的位置。
然后，微生物通过分泌胶原蛋白等物质将自己固定在固体表面上。
最后，微生物在固体表面上形成生物膜，开始进行降解有机物质的活动。
微生物的附着生长受到许多因素的影响，如温度、pH值、营养物质浓度、水流速度等。
在生物膜法中，需要控制这些因素，以保证微生物的附着生长和降解效率。
微生物的生长方式对生物膜法的降解效率有着重要的影响。
通过控制微生物的附着生长，可以提高生物膜的形成和降解效率，从而实现废水的高效处理。
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14.1.4 生物膜反应器
1. 生物膜反应器的发展变革 英国于1893年将污水在粗滤料上喷洒进行净化试验取得了 良好的净化效果，作为生物膜反应器的生物滤池开始问世 在20世纪20～30年代，开始建造许多生物膜反应器系统， 主要形式为生物滤池 20世纪40～50年代，生物滤池由于其水量负荷和BOD负荷 均较低、环境卫生条件也较差、处理构筑物占地面积大等 缺点，有逐渐被活性污泥法取代的趋势； 20世纪60年代，新型的有机合成材料开始大量生产，广 泛应用的波纹板状、列管状和蜂窝状等有机人工合成填料， 使生物膜反应器获得了新的发展。
14.1.3 生物膜法的特征
生物膜法存在的问题： （1）需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建投 资超过活性污泥法； （2）出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性 细小悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低； （3）活性生物量较难控制，在运行方面灵活性差；
（4）载体材料的比表面积小，BOD容积负荷有限；
14.1.1 生物膜的形成及其净化过程
14.1.2 生物膜的载体 14.1.3 生物膜法的特征 14.1.4 生物膜反应器
生物膜法和活性污泥法一样，都是利用微生物来去除废水 中有机物的方法，两者是平行发展起来的污水好氧处理工 艺； 生物膜法和活性污泥法有着一定的区别： 活性污泥法中的微生物在曝气池内以活性污泥的形式呈悬 浮状态，属于悬浮生长系统；
第十四章 生物膜法
生物膜的增长过程
参（1） 数
（ 2） （ 3） （ 4） （ 5）
在大量试验事实基 础上，法国Capdeville 教授等人于90年代初对 生物膜的增长过程进行 了详细划分，认为生物 膜整个增长过程由如下 六个阶段组成。如图：
Mb
Sf
Mb曲线：生物膜总量 的变化过程； SF曲线：底物浓度变化过程； Ma曲线：活性生物量 的变化过程； O2曲线：氧的利用率。 潜伏期
生物滤池滤料上生物膜的构造图（剖面图）
14.1.1 生物膜的形成及其净化过程
从上图可见：在生物膜内、外，生物膜与水层之间进行着 多种物质的传递过程。 空气中的氧溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传递
给生物膜，供微生物呼吸；污水中有机污染物BOD则由
流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌 的代谢活动而被降解，污水逐步得到净化。
14.1.1 生物膜的形成及其净化过程
当生物膜达到2mm时，内部因DO不足而出现厌氧层 ，厌 氧层逐渐加厚，代谢产物向外侧逸出透过好氧层，好氧层 生态系统的稳定状态遭到破坏，好厌氧两种膜层之间的平 衡关系破坏，又因气态代谢产物的不断逸出，减弱了生物 膜在惰性载体上的固着力，处于这种状态的生物膜即为老 化生物膜，老化生物膜净化功能较差而且易于脱落。 生物膜脱落后生成新的生物膜，新生生物膜必须在经过一 段时间后才能充分发挥其净化功能 比较理想的情况是：减缓生物膜的老化进程，不使厌氧 层过分增长，加快好氧膜的更新，并且尽量使生物膜不集 中脱落。
生物膜反应器将进一步朝着节能和自动化控制方向发展。
14.2 生物膜法的增长及动力学
14.2.1 生物膜的增长过程
14.2.2 生物膜理论中的几个重要参数
14.2.1 生物膜的增长过程
生物膜的增长过程主要经历：适应期、对数增长期、稳定 期及衰减期，这是和活性污泥法一样。 法国Capdeville教授等人于90年代初对生物膜的增长过程 进行了详细划分，认为生物膜整个增长过程有如下六个阶 段组成： 1. 潜伏期或适应期 2. 对数增长期或动力学增长期 3. 线形增长阶段 4. 减速增长期 5. 生物膜稳定期 6. 脱落期
14.1.2 生物膜的载体
3. 选择生物膜载体的基本原则： （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，主要包括生物稳定性、化学稳定性和 热力学稳定性； （3）亲水性及良好的表面带电特性，通常废水pH在7左右 时，微生物表面带负电荷，而载体为带正电荷的材料时， 有利于生物体与载体之间的结合； （4）无毒性或抑制性； （5）良好的物理性状，如载体的形态、相对密度、孔隙率 和比表面积等； （6）就地取材、价格合理。
20世纪50年代以后，由于塑料工业的发展以及塑料填料引
入生物膜处理系统，有力地推动了生物膜法的进一步发展
14.1.2 生物膜的载体
废水生物处理中所使用的载体材料有无机和有机两大类 ： 1. 无机类载体 无机类载体主要有沙子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石 类、陶瓷类、碳纤维、矿渣、活性炭等。普遍具有机械强 度高、化学性质相对稳定、有较大的比表面积。主要不足 是密度较大，使其在悬浮生物膜反应器中的应用受到限制 2. 有机类载体 有机类载体是生物膜法中使用的主要载体材料。主要有 PVC、PE、PS、PP、各类树脂、塑料、纤维以及明胶等， 其中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，而 塑料类载体多适用于固定床或混合型工艺
第十四章 生物膜法
高负荷滤池的填料框架
高负荷滤池的生物填料单元
No. 19
普通生物滤池的拳状碎石填料
生物滤池的煤渣滤料
14.1.3 生物膜法的特征
1. 微生物相方面的特征 （1）生物膜中微生物的多样化，能够存活世代时间较长 的微生物； （2）生物的食物链长；污泥产量低，是生物膜法各种工 艺的共同特征 （3）分段运行与优势菌属 。 2. 处理工艺方面的特征 （1）耐冲击负荷，对水质、水量变动有较强的适应性； （2）微生物量多，处理能力大、净化功能强； （3）污泥沉降性能良好，易于沉降分离； （4）能够处理低浓度的污水； （5）易于运行管理、节能，无污泥膨胀问题。
微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，
并随其排走，而CO2和厌氧层分解产物如H2S、NH3以及 CH4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。
14.1.1 生物膜的形成及其净化过程
根据Characklis的研究，生物膜的积累形成是一系列物理、 化学和生物过程综合作用的结果。即： 1. 废水中有机分子向生物膜附着生长的载体表面输送； 2. 废水中的浮游微生物细胞在载体表面的不可逆吸附； 3. 生长在生物膜内部的微生物对废水中营养物的利用与氧 化分解。 生物膜成熟的标志： 生物膜沿水流方向分布，在其上由细菌及各种微生物组成 的生态系统及其对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定 的状态。从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两 个阶段，一般的城市污水，在20℃左右的条件下大致需要 30d的时间。
第十四章
生物膜法
第十四章 生物膜法
14.1 生物膜法的基本概念
14.2 生物膜法的增长及动力学 14.3 生物滤池 14.4 生物转盘 14.5 生物接触氧化法
14.6 生物流化床
14.7 其它新型生物膜反应器和联合处理工艺
14.8 生物膜法的运行管理
14.1 生物膜法的基本概念
14.1.1 生物膜的形成及其净化过程
生物膜 厌氧 好氧 附 着 水 层 流 动 水 层 CO2 CO2 H2O NH3 滤 O2 料 BOD H2O BOD CO2 CO2 H2S NH3 CO2 BOD 气 空
BOD
O2
生物膜生长于载体的表 面， 其中的丝状菌相互 缠绕并漫 伸于水中，使 生物膜呈现出 立体结构， 如左图所示：
阶段的持续时间取决于进水底物浓度以及载体表面特性。
在实际生物膜反应器启动时，要控制这一阶段是很困难的
2. 对数增长期或动力学增长期
适应期形成的分散菌落开始迅速增长，逐渐覆盖载体表面。 此阶段有机物、DO及其它营养物的供给超过了消耗，附 着微生物以最大速度在载体表面生长。一般在动力学增长
期末，生物膜厚可达几十个微米。在动力学增长期，通常
用出水回流，以稀释进水有机物浓度和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的
膜厚度，但出水回流并不是必不可少的(注意和活性污泥法中 回流污泥的区别)。
14.1.1 生物膜的形成及其净化过程
生物膜法处理污水原理：污水与生物膜接触，进行固、液 相的物质交换，膜内微生物对有机物进行降解，使污水得 到净化，同时生物膜内的微生物不断生长与繁殖。
指数
Ma
暂时性/Mb
生物膜增长期 线形 减速 稳定
O 永久性/Mb 2 时 间
Ma动态阶段
Ma稳定阶段
永久性/Ma
No. 30
暂时性/Ma
1. 潜伏期或适应期
这一阶段是微生物在经历不可逆附着过程后，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。这些初始菌落首先在载体表面不规则处形成。这一
14.1.2 生物膜的载体
填料：为生物膜提供附着生长固定表面的材料。 20世纪50年代以前，生物膜法一直未被重视，主要原因是 早期是以碎石为填料的滴滤池。碎石能够为微生物附着生
长的表面积小，故滴滤池的负荷小，占地面积较大；加之
废水以喷洒方式在滴滤池表面布水，卫生状况也不好；且 容易堵塞，所以生物膜法一直未被重视；
生长稳定塘等。
注意和膜生物反应器的区别。
14.1.4 生物膜反应器
随着对生物膜有关特征的认识和基础理论研究的逐步加深，
已有的实际应用工艺诸如生物滤池和生物转盘等将更趋完
善，出现更多像生物流化床和微孔膜生物反应器等新型的 生物膜反应器工艺与系统 ；
同时亦有研究者将生物膜的优势引入到悬浮生长污水处理
系统而形成各种组合工艺，充分发挥两者的优点。 在去除有机污染物方面，研究者从去除不同来源的有机 物、营养物方面更是取得了丰硕的成果。