生物膜的培养和训化
生物膜的培养和驯化
生物膜的培养和驯化生物膜的培养和驯化使具有代谢活性的微生物污泥在生物处理系统中的填料上固着生长的过程称为挂膜.挂膜也就是生物膜处理系统膜状污泥的培养和驯化过程.生物膜法刚开始投运时需要有一个挂膜阶段,有两方面目的:其一是使微生物生长繁殖直至填料表面布满生物膜,其中微生物的数量能满足污水处理的要求;另一方面还要使微生物逐渐适应所处理污水的水质,即对微生物进行驯化.挂膜过程中回流沉淀池出水和池底沉泥,可促进膜的早日完成.挂膜过程使用的方法一般有直接挂膜法和间接挂膜法两种.在各种形式的生物膜处理设施中,生物接触氧化池和塔式生物滤池由于具有曝气系统,而且填料量和填料空隙均较大,可以使用直接挂膜法;而普通生物滤池和生物转盘等设施需要使用间接挂膜法.1、直接挂膜法该方法是在合适的水温、溶解氧等环境条件及合适的pH、BOD5、C/N等水质条件下,让处理系统连续进水正常运行.对于生活污水、城市污水或混有较大比例生活污水的工业废水可以采用直接挂膜法,一般经过7～10d就可以完成挂膜过程.2、间接挂膜法对于不易降解的工业废水,尤其是使用普通生物滤池和生物转盘等设施处理时,为了保证挂膜的顺利运行,可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥,然后再投加到生物膜处理系统中,进行挂膜,也就是分布挂膜.通常的做法是先将生活污水或其与工业废水的混合污水培养出活性污泥,然后将该污泥或其它类似污水处理厂的污泥与工业废水一起放入一个循环池内,再用泵投入生物膜法处理设施中,出水和沉淀污泥均回流到循环池.循环运行形成生物膜后,通水运行,并加入要处理的工业废水.可先投配20%的工业废水,经分析进出水的水质,生物膜具有一定处理效果后,再逐步加大工业废水的比例,直到全部都是工业废水为止.也可以用掺有少量(20%)工业废水的生活污水直接培养生物膜,挂膜成功后再逐步加大工业废水的比例,直到全部都是工业废水为止培养和驯化生物膜过程中需要注意以下事项:1、开始挂膜时,进水流量应小于设计值,可按设计流量的20%～40%起动运转.在外观可见已有生物膜生成时,流量可提高至60%～80%,待出水效果达到设计要求时,即可提高流量至设计标准.2、在生物转盘法中,用于硝化的转盘,挂膜时间要增加2～3周,并注意进水BOD应低于30mg/L,因自养性硝化细菌世代时间长,繁殖生长慢,若进水有机物过高,可使膜中异养细菌占优势,从而抑制了自养菌的生长.3、当水中出现亚硝酸盐时,表明生物膜上硝化作用进程已开始;当出水中亚硝酸下降,并出现大量硝酸盐时,表明硝化菌在生物膜上已占优势,挂膜工作宣告结束.4、挂膜所需的环境条件与活性污泥培菌时相同,要求进水具有合适的营养、温度、pH等,尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足,同时避免毒物的大量进入.5、因初期膜量较少,反应器内充氧量可稍少.使溶解氧不致过高;同时采用小负荷进水的方式,减少对生物膜的冲刷作用,增加填料或填料的挂膜速度.6、在冬季13℃时挂膜,整个周期比温暖季节延长2～3倍.7、在生物膜培养挂膜期间,由于刚刚长成的生物膜适应能力较差,往往会出现膜状污泥大量脱落的现象,这可以说是正常的,尤其是采用工业废水进行驯化时,脱膜现象会更严重.8、要注意控制生物膜的厚度,保持在2mm左右,不使厌氧层过分增长,通过调整水力负荷(改变回流水量) 等形式使生物膜脱落均衡进行.同时随时进行镜检,观察生物膜生物相的变化情况,注意特征微生物的种类和数量变化情况.。
污水处理生物膜法
29.03.2021
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2. 生物滤池（i）
• 生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉 的实践基础上，经较原始的间隙砂滤池和接触滤 池而发展起来的人工生物处理技术，已有百余年 的发展史。
• 污水长时间以滴状喷洒在块状填料层的表面上， 在污水流经的表面上会形成生物膜，待生物膜成 熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经污水 中的有机物作为营养，从而使污水得到净化。
3.1适应冲击负荷能力强
• 微生物主要固着于填料表面，微生物量比活性污泥法 要高得多，因此对污水水质水量的变化引起的冲击负 荷适应能力较强。即使短时间中断进水或工艺遭到破 坏，反应器的性能也不会受到致命的影响，恢复起来 较快，因此适用于处理高浓度难降解的工业废水。另 外，生物膜反应器还可以处理BOD5低于50~60mg/L 的进水，使出水BOD5降到5~10mg/L，这是活性污泥 法无法做到的。
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3.2反应器内微生物浓度高
• 单位容积反应器内的微生物量可以高到活性污泥法 的5~20倍，因此处理能力大，一般不建污泥回流系 统；生物膜含水率比活性污泥低，不会出现活性污 泥法经常发生的污泥膨胀现象，能保证出水悬浮物 含量低，因此运行管理也比较方便。
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29.03.2021
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– 4.6 生物厚度及活性
• 生物膜的厚度要区分总厚度和活性厚度，生物膜中的扩散 阻力（膜内传质阻力）限制了过厚生物膜实际参与降解基 质的生物量。只有在膜活性厚度范围（70~100nm）内， 基质降解速率随膜厚度的增加而增加。当生物膜为薄层膜 时，膜内传质阻力小，膜的活性好。当生物膜厚度增大时， 基质降解速率与膜的厚度无关。各种生物膜法的适宜的生 物膜厚度应控制在159nm以下。随生物膜 厚度增大，膜内 传质阻力增加，单位生物膜量的膜活性下降，已不能提高 生物池对基质的降解能力，反而会因生物膜的持续增厚， 膜内层由兼性层转入厌氧状态，导致膜的大量脱落（超过 600nm即发生脱落），或填料上出现积泥，或出现填料堵 塞现象，从而影响生物池的出水水质。
活性污泥的培养、驯化和生物膜的挂膜
活性污泥的培养、驯化和生物膜的挂膜徐亚同华东师范大学（上海200062）摘要废水生物处理的处理工艺经确定，并设计建造投入运行时，首先要培养活性污泥，并经驯化后使之能适应不同的工业废水。
对膜法处理系统须进行活性污泥挂膜。
本文介绍了活性污泥的培养、驯化和生物膜挂膜的常用方法。
关键词：废水生物处理污泥培养驯化挂膜Cultivation and Acclimation of Activated Sludge and Biofilm ColonizationXU Ya-tongEast China Normal University (Shanghai, 200062)Abstract: After the construction of biological wastewater treatment plant, the first thing we must do is to culture the activated sludge, and acclimate it to the different industrial wastewater. Biofilm colonization must be done if the process is the biological film process. The general methods of cultivation and acclimation of activated sludge and biofilm colonization are introduced in this paper.Key words: biological wastewater treatment; activated sludge cultivation; acclimation; colonization1 培菌前的准备工作在建成废水生物处理构筑物后，须作下述工作才能投产：(1)阅读设计单位及建造厂商的说明书、管理手册等；(2)检查整个系统的装备；熟悉管线、各装置功用、泵及设备的位置；(3)在管线上标明流动方向；(4)检查灯光、仪表、指示器、记录仪等；(5)清除施工时遗留在池内的碎石、电焊条、水泥等杂物；(6)池子渗漏性检验，加注清水后观察有无渗漏；为节省清水可用泵抽取河水等代替，有渗漏应立即修补；(7)调试及联动试车，在无渗漏后可将各装置在清水中试运行，例如检查阀门、曝气系统、管道等，沉淀池出水堰水平调节。
生物膜法PPT课件
2）布水装置
首要任务是向滤池表面均匀地撒布污水，适应水量的变化、不 易堵塞等
2.高负荷生物滤池
高负荷生物滤池是在解决、改善普通生物滤池在净化功能 和运行中存在的实际弊端的基础上而开创的。
与普通生物滤池相比，大幅度地提高了滤池的负荷，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。
第五章 生物膜法
第五章 生物膜法
一、概述 二、生物膜法的主要形式 生物滤池 生物转盘 生物接触氧化 三、生物膜的培养和驯化 四、生物膜法的运行管理
一、概述
污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生 物处理技术。其实质是使细菌和真菌类的微生物、原生动物和后 生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，并在 其上形成膜状生物污泥——生物膜。
防止生物膜生长过厚：内部厌氧层增厚，污泥发 黑，微生物活性降低。 维持较高的DO； 减少出水悬浮物ESS
（二）生物滤池的运行管理 1.影响生物滤池处理效果的因素 生物膜的生长；污水的性质；氧；温度；pH和毒物。
2.生物滤池的日常运行管理 生物滤池的日常管理需要注意以下事项：
布水系统；填料；排水系统；运转方式；滤池蝇；气味；滤池 泥穴；滤池表面结冻；布水管及喷嘴堵塞；防止滋生蜗牛、苔 藓和蟑螂。
（三）生物转盘的运行管理 1.生物转盘的日常运行管理 生物转盘的日常管理需要注意以下事项： 预处理；转盘分级；流量和负荷波动；进水方向；覆盖物；二 沉池；融解氧；出水悬浮物；生物相的观察；设备维修 2.生物转盘的异常对策 常见的异常现象： 生物膜严重脱落：水中含有有毒物质或pH突变 产生白色生物膜：高浓度硫化物 处理效率降低； 固体的积累；
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
生物膜的培养
（三）生物膜得培养生物膜得培养实质就就是在一段时间内，通过一定得手段，使处理系统中产生并积累一定量得微生物、使生物膜达到一定厚度，其培养方式主要有静态培养与动态培养。
1、静态培养所谓得静态培养就是：为了防止新生微生物随水流走，尽可能得提供微生物与填料层得接触时间，为加快生物膜得形成，开始阶段为了避免由于造纸废水营养单一，故每天一次以BOD5；N：P=100：5：1比例投加尿素、二胺、白糖等营养底物。
首先将接种污泥50m3（5生化有效体积）与废水按1：1得比例稀释混合后用泵打入生化池内，再泵入20～40生化体积得生产废水，然后剩余体积加清水贮满池子开始曝气培养。
生化池内填料得堆放体积按反应池有效容积35～40。
静置20h不曝气，使固着态微生物接种到填料上，然后曝气24h，静置2h后排掉反应器中呈悬浮状态得微生物。
再将配制好得混合液加入重复操作，6天后，填料表面已全部挂上生物膜，第7天开始连续小水量进水。
2、动态培养经过7天得闷曝培养，填料表面已经生长了薄薄一层黄褐色生物膜，故改为连续进水，进行动态培养，调整进水量，使污水在生化池内得停留时间为24小时，控制溶解氧在2～4mg/L之间（用溶氧仪测定溶解氧）。
约15天之后，填料上有一些变形虫、漫游虫（用生物显微镜观察），手摸填料有粘性、滑腻感，在20天以后出现鞭毛虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物。
在经过20天得培养出现轮虫、线虫等后生动物，标志生物膜已经长成。
可以开始连续小水量工业运行。
（四）生物膜得驯化驯化得目得就是选择适应实际水质情况得微生物，淘汰无用得微生物，对于有脱氮除磷功能得处理工艺，通过驯化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成为优势菌群。
具体做法就是首先保持工艺得正常运转，然后，严格控制工艺控制参数，DO平均应控制在2～4mg/l之间，好氧池曝气时间不小于5小时，在此过程中，每天做好各项水质指标与控制参数得测定，当生物膜得平均厚度在2mm左右生物膜培养即告成功，直到出水BOD5、SS、CODCr等各项指标达到设计要求。
微生物驯化及培养
微生物驯化及培养：影响微生物培养、接种及处理过程的几个因素：1、pH值：在污水处理中，污水的pH值有一定变化幅度，当受到高pH值冲击时，微生物不能适应其生长环境，在此情况下，生物相会发生变化：钟虫呈滞状态或消失，菌胶团解体呈核散模膜状，游离菌、豆形虫、草履虫增多，COD去除率下降。
细菌经驯化后适宜的pH值范围应为6～8。
可利用pH试纸定性地了解废水的pH值，便于及时了解污水站的进水状况。
2、溶解氧：在废水的好氧处理过程中，微生物以好氧菌为主，鼓风设备提供给曝气生物滤池足够的溶解氧，供好氧微生物净化有机污染物和内源呼吸。
如果溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足够的氧，正常的生长规律遭到影响，甚至被破坏，在这种情况下，曝气池中生物相会恶化变质，出水水质显著下降；如果溶解氧过量，有机物量相对减少，好氧微生物在溶解氧充足的情况下，如果有机污染不足，好氧微生物会发生自身氧化反应，会造成微生物自行消耗而使微生物数量减少，出水水质显著下降。
在微动力生物处理池中，溶解氧应保持在3.0～4.0mg/L左右为宜，可通过溶解氧速测仪测定。
根据溶解氧量控制曝气时间。
3、培养方法：接种：先将微动力生物处理池进满自来水，pH值控制在7.5左右，溶解氧控制在3.0～4.0mg/L，水温控制在20度为宜，投放接种污泥（根据池容积控制接种污泥投放量）15Kg/池左右，然后投放营养源（一般营养物质投放为：面粉、白糖、尿素和磷酸二氢钾），适当加一定量的大粪。
然后连续曝气24～48小时。
驯化：①pH值控制在7.5左右，溶解氧控制在3.0～4.0mg/L，水温控制在20度为宜，停止曝气（不超过2个小时），再次投放污泥约10Kg/池，开始进少量污水（约20m3），开始曝气，投放一定量的粪水，（每天进行水质观察，用烧杯取曝气池污水观察，水中须有一定量的悬浮物，并要带有一定的泥新腥味，静止沉降15～30分钟，观察底泥颜色，黄褐色为正常，沉淀污泥发黑证明曝气不足，加大曝气量，底泥发白证明曝气过量，停止曝气，等溶解氧恢复正常状态再进行曝气），连续曝气2到3天，每天必须保持一定的进水量（约50～100 m3/天，逐步加大进水水量），观察填料上挂膜情况。
生物膜的培养
生物膜的培养（三）生物膜的培养生物膜的培养实质就是在一段时间内，通过一定的手段，使处理系统中产生并积累一定量的微生物、使生物膜达到一定厚度，其培养方式主要有静态培养和动态培养。
1.静态培养所谓的静态培养是：为了防止新生微生物随水流走，尽可能的提供微生物与填料层的接触时间，为加快生物膜的形成，开始阶段为了避免由于造纸废水营养单一，故每天一次以BOD5；N：P=100：5：1比例投加尿素、二胺、白糖等营养底物。
首先将接种污泥50m3（5生化有效体积）和废水按1：1的比例稀释混合后用泵打入生化池内，再泵入20～40生化体积的生产废水，然后剩余体积加清水贮满池子开始曝气培养。
生化池内填料的堆放体积按反应池有效容积35～40。
静置20h不曝气，使固着态微生物接种到填料上，然后曝气24h，静置2h后排掉反应器中呈悬浮状态的微生物。
再将配制好的混合液加入重复操作，6天后，填料表面已全部挂上生物膜，第7天开始连续小水量进水。
2.动态培养经过7天的闷曝培养，填料表面已经生长了薄薄一层黄褐色生物膜，故改为连续进水，进行动态培养，调整进水量，使污水在生化池内的停留时间为24小时，控制溶解氧在2～4mg/L之间（用溶氧仪测定溶解氧）。
约15天之后，填料上有一些变形虫、漫游虫（用生物显微镜观察），手摸填料有粘性、滑腻感，在20天以后出现鞭毛虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物。
在经过20天的培养出现轮虫、线虫等后生动物，标志生物膜已经长成。
可以开始连续小水量工业运行。
（四）生物膜的驯化驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物，淘汰无用的微生物，对于有脱氮除磷功能的处理工艺，通过驯化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成为优势菌群。
具体做法是首先保持工艺的正常运转，然后，严格控制工艺控制参数，DO平均应控制在2～4mg/l之间，好氧池曝气时间不小于5小时，在此过程中，每天做好各项水质指标和控制参数的测定，当生物膜的平均厚度在2mm左右生物膜培养即告成功，直到出水BOD5、SS、CODCr等各项指标达到设计要求。
【最强总结】生物膜相关知识！
【最强总结】生物膜相关知识！生物膜法又称固定膜法。
是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，是土壤自净过程的人工化和强化。
主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。
生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。
生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。
生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。
生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌气层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。
废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。
因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名。
废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理。
其基本机理见水的生物处理法。
生物膜法的典型流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。
前三种用于需氧生物处理过程，后一种用于厌氧过程。
最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池（满盛碎块的水池）。
它们的运行都是间歇的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周期。
它们是污水灌溉的发展，是以土壤自净现象为基础的。
接着就出现了连续运行的生物滤池。
生物滤池生物膜法中最常用的一种生物器。
使用的生物载体是小块料(如碎石块、塑料填料)或塑料型块，堆放或叠放成滤床，故常称滤料。
与水处理中的一般滤池不同，生物滤池的滤床暴露在空气中，废水洒到滤床上。
布水器有多种形式，有固定式的，有移动式的。
回转式布水器使用最广。
它以两根或多根对称布置的水平穿孔管为主体，能绕池心旋转。
穿孔管贴近滤床表面，水从孔中流出。
布水器的工作是连续的，但对局部床面的施水是间歇的，这承继了污水灌溉间歇灌水的概念。
滤床的下面有用砖或特制陶块、混凝土块铺成的集水层。
生物膜是如何培养与驯化的
生物膜是如何培养与驯化的?
生物膜的培养通常称为挂膜。
挂膜的菌种可采用生活污水的活性污泥混合液，或是采用纯培养的特异菌种菌液，或者两者混合使用。
挂膜方法一般有两种：一种是闭路循环法，即将菌液和营养液从生物膜反应器顶部喷淋而下，流出液则收集在一个水槽内，不断曝气，使菌与污泥处于悬浮状态，曝气一段时间后，进入分离池进行沉淀(约0.5～1.0h),去掉上清液，适当添加营养液或菌液，再回流打入生物膜反应器，如此形成一个闭路循环，这种方法挂膜，一般需要20h以上；另一种是连续法，即在菌液和污泥循环1～2次后即连续进水，并逐步加大进水量，但要控制好挂膜液的流速，以保证微生物的吸附；如在塔式滤池中，挂膜时水力负荷可采用废水4～7m³/(m³滤料·d),约为正常运行的50%～70%,待挂膜后再逐步提高至满负荷。
为了能缩短挂膜时间，应保证营养液和污泥量以及要有适宜细菌生长的pH值、温度等条件。
挂膜后再对生物膜进行驯化，以适应所处理废水的环境。
挂膜驯化后可投入试运行，找到最佳工作运行条件，并在最佳条件下转入正常运行。
环境微生物学 任务四 生物膜法微生物培养与驯化28页PPT
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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[工学]水污染控制工程第五章生物膜法
![[工学]水污染控制工程第五章生物膜法](https://img.taocdn.com/s3/m/6268078d65ce05087632134e.png)
1、转盘总面积A A SOQ
LA
S0－－进水BOD5，mg/L；
Q－－处理水量，m3/d，
LA－－转盘BOD5面积负荷，g/(m2·d）。
2、盘片数(m)
m
A
D2 2
0.64 A D2
4
D――转盘直径，m；
3、污水处理槽有效长度L L m(a b)K a――盘片净间距，m；进水端25～35mm，出水 端10～20mm；
有毒物质：如酸、碱、重金属、有毒有机物。
三、生物膜法污水处理特征(P196) 1、微生物方面的特征 （1）微生物种类丰富，食物链长。 （2）存活世代时间较长的微生物，有利于不同 功能的优势菌群分段运行。
2、工艺方面特征 (1)耐冲击负荷； (2)适合低浓度污水的处理； (3)剩余污泥量少； (4)管理简单，运行费用少。
生物转盘.swf
2、特点：无堵塞，净化效果好；能耗低；占地面 积较大；有气味产生，对环境有一定影响；
二、生物转盘构造
（1）转盘 由盘片组成，直径2～3m，当盘片总面积 较大时，分组安装，一组称一级。
（2）氧化槽 断面直径比转盘略大； （3）转轴和驱动装置 轴长≤7.6m,转轴中心在水面150mm以上； 通常采用有减速装置的电动机，也可采用水轮 驱动或空气驱动。
第五章 生物膜法
第一节 基本原理 第二节 生物滤池 第三节 生物转盘法 第四节 生物接触氧化法 第五节 生物膜法的进展(自学）
第一节 基本原理
一、生物膜结构及净化机理(P191) 1、生物膜的形成、结构
（1）形成过程 污水在填料表面流动，微生物在填料表面生长繁
殖，一段时间后，细胞胞外多聚物使微生物细胞形 成的纤维状缠结结构，称为生物膜。
微生物在污水生物处理中的作用
一、污水生物处理的特征(一)、污水与污水生物处理污水中的污染物质成份极其复杂。
普通生活污水的主要成份是代谢废物和食物残渣。
工业废水可能含有较多的金属、酚类、甲醛等化学物质。
此外污水中还含有大量非病原微生物和少量病原菌及病毒。
污水的生物处理就是以污水中的混合微生物群体作为工作主体，对污水中的各种有机污染物进行吸收、转化，同时通过扩散、吸附、凝结、氧化分解、沉淀等作用，以去除水中的污染物。
因此，污水生物处理实际上是水体自净的强化，不同的是，在去除了污水中的污染物后，必须将微生物从出水中分离出来，这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。
(二)、生化需氧量及生物处理的应用在污水处理中，通常是以有机物在氧化过程中所消耗的氧量这一综合性指标来表示有机污染物的浓度，如生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)。
生化需氧量是指在特定的温度和时间(通常这5 d、20℃下，微生物分解污水中有机物所消耗的氧量，称为BOD5。
BOD5 约占生化需氧总量的2/3，故采用BOD5 来表示污水中可降解有机物的浓度是比较合适的。
但污水中有机物并非都能较快降解的，在工业废水中，可以结合COD 等指标表示有机污染物的浓度。
惟独BOD 高的废水才适宜采用生物处理，COD 很高但BOD 不高的废水不宜采用生物处理。
对于有毒的废水，只要毒物能降解，就可用生物法处理，关键是控制毒物浓度和驯化微生物。
(三)、污水生物处理的效果污水经过生物处理后，其中的杂质和污染物质能以某种形式(如生物絮凝作用)被分离除去，或者被转为无害的物质。
例如，城市生活污水经生物处理后，活性污泥法的BOD 和SS (悬浮性固体)去除率都在90%摆布；生物滤池法BOD 去除率在80%、SS 去除率在90%摆布。
生物处理还能减少城市污水中的病原微生物和病毒，但浓度仍然较高，因此，出水和剩余污泥都要消毒。
二、污水生物处理方法根据微生物对O2 的需求不同，污水生物处理可分为好氧处理和厌氧处理两大类。
生物膜的培养
（三）生物膜的培养生物膜的培养实质就是在一段时间内，通过一定的手段，使处理系统中产生并积累一定量的微生物、使生物膜达到一定厚度，其培养方式主要有静态培养和动态培养。
1.静态培养所谓的静态培养是：为了防止新生微生物随水流走，尽可能的提供微生物与填料层的接触时间，为加快生物膜的形成，开始阶段为了避免由于造纸废水营养单一，故每天一次以BOD5；N：P=100：5：1比例投加尿素、二胺、白糖等营养底物。
首先将接种污泥50m3（5生化有效体积）和废水按1：1的比例稀释混合后用泵打入生化池内，再泵入20～40生化体积的生产废水，然后剩余体积加清水贮满池子开始曝气培养。
生化池内填料的堆放体积按反应池有效容积35～40。
静置20h不曝气，使固着态微生物接种到填料上，然后曝气24h，静置2h后排掉反应器中呈悬浮状态的微生物。
再将配制好的混合液加入重复操作，6天后，填料表面已全部挂上生物膜，第7天开始连续小水量进水。
2.动态培养经过7天的闷曝培养，填料表面已经生长了薄薄一层黄褐色生物膜，故改为连续进水，进行动态培养，调整进水量，使污水在生化池内的停留时间为24小时，控制溶解氧在2～4mg/L之间（用溶氧仪测定溶解氧）。
约15天之后，填料上有一些变形虫、漫游虫（用生物显微镜观察），手摸填料有粘性、滑腻感，在20天以后出现鞭毛虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物。
在经过20天的培养出现轮虫、线虫等后生动物，标志生物膜已经长成。
可以开始连续小水量工业运行。
（四）生物膜的驯化驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物，淘汰无用的微生物，对于有脱氮除磷功能的处理工艺，通过驯化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成为优势菌群。
具体做法是首先保持工艺的正常运转，然后，严格控制工艺控制参数，DO平均应控制在2～4mg/l之间，好氧池曝气时间不小于5小时，在此过程中，每天做好各项水质指标和控制参数的测定，当生物膜的平均厚度在2mm左右生物膜培养即告成功，直到出水BOD5、SS、CODCr等各项指标达到设计要求。
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。
环保专业一讲义：生物膜法的运行管理
2.4⽣物膜法的运⾏管理
1.⽣物膜的培养与驯化
⽣物膜的培养常称为挂膜。
挂膜⽅法⼀般有两种，⼀种是闭路循环法，另⼀种挂膜⽅法是连续法。
挂膜后应对⽣物膜进⾏驯化，使之适应所处理⼯业废⽔的环境。
挂膜过程中，应经常采样进⾏显微镜检验，观察⽣物相的变化。
挂膜驯化后，即可进⼊运⾏，测定⽣物膜反应设备的⼯作运⾏条件，并在条件转⼊正常运⾏。
2.⽣物膜法的⽇常管理
⽣物膜法的操作简单，⼀般只要控制好进⽔量、浓度、温度及所需投加的营养等，处理效果⼀般⽐较稳定，微⽣物⽣长情况良好。
在废⽔⽔质变化，形成负荷冲击的情况下，出⽔⽔质恶化，但很快就能恢复。
⽣物滤池的运⾏中还应注意检查布⽔装置及滤料是否有堵塞现象。
⽣物膜的设备检修或停产时，应保持膜的活性。
对⽣物滤池，只要保持⾃然通风，或打开各层的观察孔，保持池内空⽓流动；对⽣物转盘，可以将氧化槽放空，或⽤⼈⼯营养液循环。
停产后，膜的⽔分会⼤量蒸发，⼀量重新开车，可能有⼤量膜质脱落，因此，开始投⼊⼯作时，⽔量应逐步增加，防⽌⼲化⽣物膜脱落过多，⼀量微⽣物适应后，即可得到恢复。
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生物膜的培养和驯化
生物膜法的主要特点
1、微生物主要固着于填料的表面,微生物量比活性污泥法高的多,因此对污水水质水量的变化引起的冲击负荷适应能力较强.即使短时间中断进水或工艺遭到破坏,反应器的性能也不会受到致命的影响,恢复起来较快,因此适用于处理高浓度难降解的工业废水.另外,生物膜反应器还可以处理BOD5低于50～60mg/L的进水,使出水BOD5降低到5～10mg/L,这是活性污泥法无法做到的.
2、单位容积反应器内的微生物量可以高达活性污泥法的5～20倍,因此处理能力大,一般不建污泥回流系统;生物膜含水率比活性污泥低,不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现象,能保证出水悬浮物SS含量较低,因此运行管理也比较方便.
3、生物膜中存在较高营养水平的原生动物和后生动物,食物链较长,特别是生物膜较厚时,里侧深部厌氧菌能降解好氧过程中合成的污泥,因此剩余污泥产量低,一般比活性污泥处理系统少1/4左右,可减少污泥处理与处置的费用.
4、由于微生物固着于填料的表面,生物固体停留时间SRT与水力停留时间HRT无关,因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性.因此,生物膜法中的生物相更为丰富,且沿水流方向膜中微生物种群分布具有一定规律性.生物膜反应器适合世代时间长的硝化细菌生长,而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其适合生长的环境.因而,生物膜反应器内部,也会同时存在硝化和反硝化过程.如果将已经实现硝化的污水回流到低速转动的生物转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内,可以取得更好的脱氮效果,而且部需要污泥回流.
5、生物滤池、转盘等生物膜法采用自然通风供氧,装置不会出现泡沫,管理简单,运行费用较低,操作稳定性较好.但受气候条件影响较大,容易滋生蚊蝇和产生臭气,周围卫生状况不好.
6、和活性污泥法相比,除了镜检法以外,对生物膜中微生物的数量、活性等指标的检测方式较少,而活性污泥法可以通过测定污泥沉降比、SVI、污泥浓度等多种方法对微生物的活性进行监测.因此,生物膜出现问题后,不容易被发现,即调整运行的灵活性较差.
7、和普通活性污泥法相比,COD cr(BOD5)去除率较低.有资料表明,50%的活性污泥法处理厂BOD5的去除率高于91%,50%的生物膜法处理厂的BOD5去除率为83%左右,相对应的出水BOD5分别为14mg/L和28mg/L.
生物膜的培养和驯化
使具有代谢活性的微生物污泥在生物处理系统中的填料上固着生长的过程称为挂膜.挂膜也就是生物膜处理系统膜状污泥的培养和驯化过程.
生物膜法刚开始投运时需要有一个挂膜阶段,有两方面目的:其一是使微生物生长繁殖直至填料表面布满生物膜,其中微生物的数量能满足污水处理的要求;另一方面还要使微生物逐渐适应所处理污水的水质,即对微生物进行驯化.挂膜过程中回流沉淀池出水和池底沉泥,可促进膜的早日完成.
挂膜过程使用的方法一般有直接挂膜法和间接挂膜法两种.
在各种形式的生物膜处理设施中,生物接触氧化池和塔式生物滤池由于具有曝气系统,而且填料量和填料空隙均较大,可以使用直接挂膜法;而普通生物滤池和生物转盘等设施需要使用间接挂膜法.
1、直接挂膜法
该方法是在合适的水温、溶解氧等环境条件及合适的pH、BOD5、C/N等水质条件下,
让处理系统连续进水正常运行.对于生活污水、城市污水或混有较大比例生活污水的工业废水可以采用直接挂膜法,一般经过7～10d就可以完成挂膜过程.
2、间接挂膜法
对于不易降解的工业废水,尤其是使用普通生物滤池和生物转盘等设施处理时,为了保证挂膜的顺利运行,可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥,然后再投加到生物膜处理系统中,进行挂膜,也就是分布挂膜.通常的做法是先将生活污水或其与工业废水的混合污水培养出活性污泥,然后将该污泥或其它类似污水处理厂的污泥与工业废水一起放入一个循环池内,再用泵投入生物膜法处理设施中,出水和沉淀污泥均回流到循环池.循环运行形成生物膜后,通水运行,并加入要处理的工业废水.可先投配20%的工业废水,经分析进出水的水质,生物膜具有一定处理效果后,再逐步加大工业废水的比例,直到全部都是工业废水为止.也可以用掺有少量(20%)工业废水的生活污水直接培养生物膜,挂膜成功后再逐步加大工业废水的比例,直到全部都是工业废水为止.
培养和驯化生物膜过程中需要注意以下事项:
1、开始挂膜时,进水流量应小于设计值,可按设计流量的20%～40%起动运转.在外观可见已有生物膜生成时,流量可提高至60%～80%,待出水效果达到设计要求时,即可提高流量至设计标准.
2、在生物转盘法中,用于硝化的转盘,挂膜时间要增加2～3周,并注意进水BOD应低于30mg/L,因自养性硝化细菌世代时间长,繁殖生长慢,若进水有机物过高,可使膜中异养细菌占优势,从而抑制了自养菌的生长.
3、当水中出现亚硝酸盐时,表明生物膜上硝化作用进程已开始;当出水中亚硝酸下降,并出现大量硝酸盐时,表明硝化菌在生物膜上已占优势,挂膜工作宣告结束.
4、挂膜所需的环境条件与活性污泥培菌时相同,要求进水具有合适的营养、温度、pH 等,尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足,同时避免毒物的大量进入.
5、因初期膜量较少,反应器内充氧量可稍少.使溶解氧不致过高;同时采用小负荷进水的方式,减少对生物膜的冲刷作用,增加填料或填料的挂膜速度.
6、在冬季13℃时挂膜,整个周期比温暖季节延长2～3倍.
7、在生物膜培养挂膜期间,由于刚刚长成的生物膜适应能力较差,往往会出现膜状污泥大量脱落的现象,这可以说是正常的,尤其是采用工业废水进行驯化时,脱膜现象会更严重.
8、要注意控制生物膜的厚度,保持在2mm左右,不使厌氧层过分增长,通过调整水力负荷(改变回流水量) 等形式使生物膜脱落均衡进行.同时随时进行镜检,观察生物膜生物相的变化情况,注意特征微生物的种类和数量变化情况.
厌氧微生物的培养和驯化
厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧污泥，即消化污泥。
厌氧活性污泥培养的主要目的是厌氧消化所需要的甲烷细菌和产酸菌，当两种菌种达到动态平衡时，有机质才会被不断地转换为甲烷气，即厌氧沼气。
（一）培菌前的准备工作
厌氧消化的启动，就是完成厌氧活性污泥的培养或甲烷菌的培养。
当厌氧消化池经过满水试验和气密性试验后，便可开始甲烷菌的培养。
（二）培菌方法
污泥的厌氧消化中，甲烷细菌的培养与驯化方法主要有两种：接种培养法和逐步培养法。
接种污泥一般取自正在运行的厌氧处理装置，尤其是城市污水处理厂的消化污泥，当液态消化污泥运输不便时，可用污水厂经机械脱水后的干污泥。
在厌氧消化污泥来源缺乏的地方，可从废坑塘中取腐化的有机底泥，或以认粪、牛粪、猪粪、酒糟或初沉池底泥代替。
大型污水处理厂，
若同时启动所需接种量太大，可分组分别启动。
接种培养污泥法是向厌氧消化装置中投入容积为总容积的10%～30%的厌氧菌种污泥。
接种污泥一般为含固率为3%～5%的湿污泥。
再加入新鲜污泥至设计液面，然后通入蒸汽加热，升温速度保持1℃/h，直至达到消化温度。
如污泥呈酸性，可人工加碱调整pH至6.5～7.5。
维持消化温度，稳定一段时间（3-5d）后，污泥即可成熟。
再投配新鲜污泥并转入正式运行。
此法适用于小型消化池，因为对于大型消化池，要使升温速度为1℃/h，需热量较大，锅炉供应不上。
逐步培养法指向厌氧消化池内逐步投入生泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧活性污泥的过程。
该方法要使活性污泥经历一个由好氧向厌氧的转变过程，加之厌氧微生物的生长速率比好氧微生物低很多，因此培养过程很慢，一般需历时6～10个月左右，才能完成甲烷菌的培养。
或者通过加热的方法加速污泥的成熟：将每日产生的新鲜污泥投入消化池，待池内的污泥量为一定数量时，通入蒸汽。
升温速度控制在1℃/h。
当池内温度升到预定温度时，可减少蒸汽量，保持温度不变，并逐日投加一定数量的新鲜污泥，直至达到设计液面时停止加泥。
整个成熟过程一直维持恒温，成熟时间约需30～40d。
污泥成熟后，即可投配新鲜污泥并转入正式运行。
（三）培菌注意事项
厌氧消化系统的处理主要对象是活性污泥，不存在毒性问题。
但是厌氧消化菌繁殖速度太慢，为加快培养启动过程，除投入接种污泥以外，还应做好厌氧污泥的加热。
厌氧消化污泥的培养，初期生污泥投加量与接种污泥的数量及培养时间有关，早期可按设计污泥量的30%～50%投加，到培养经历了60d左右，可逐渐增加投加量。
若从监测结果发现消化不正常时，应减少投泥量。
厌氧消化系统处理城市污水处理厂的活性污泥，由于活性污泥中碳、氮、磷等营养是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。
因此，即使在厌氧消化污泥培养的初期也不需要和处理工业废水那样，加入营养物质。
城市污水厂厌氧消化系统，产生沼气的时间较早，沼气产量也较大。
为防止发生爆炸事故，投泥前，应使用不活泼的气体（氮气）将输气管路系统中的空气置换出去，以后再投泥；产生沼气后，再逐渐把氮气置换出去。
（四）驯化
驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物，淘汰无用的微生物，对于厌氧生物处理工艺，是通过驯化使厌氧菌成为优势群体。
具体做法首先是保持工艺的正常运转，然后严格控制工艺控制参数，DO在厌氧池控制在0.1mg/L以下，外回流比50%～100%，内回流比200%～300%，并且，每天排除日产泥量为30%～50%的剩余污泥。
在此过程中，每天测试进出水水质指标，直到出水各指标达到设计要求。