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生物预处理技术
主讲人：
主要内容
1
生物预处理简介
2
生物膜法
3
饮用水中生物预处理的 应用
生物预处理技术
预处理
通常是指在常规处理工艺前面，采用适当物理、化 学或生物的处理方法，将水中的污染物进行初级去 除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常 规处理和深度处理的负担，从而改善和提高饮用水 水质。预处理技术主要分为吸附预处理技术、化学 氧化预处理技术和生物预处理技术，近年来生物预 处理技术发展较为迅速。
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生物预处理 生物预处理是指在常规净水工艺前，增设生物处理 工艺，借助于微生物的新陈代谢活动，诸如氧化、 吸附、生物絮凝等作用，对水中的有机污染物、氨 氮、 亚硝酸盐氮及铁、锰等无机污染物进行初步的 处理。
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饮用水生物预处理一般采用的是生物膜法，附 着生长在填料表面的生物膜能够吸收水中的有机 物、氮磷等营养物质进行新陈代谢，从而达到净 化水质的目的。
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滤料的工作高度即滤床高度跟滤料种类和性质有 密切关系。传统的滤料如碎石、煤渣等由于孔隙 率低，堆积太高会影响滤池的通风；传统滤料的 另一个缺点是比重大，堆积太高会使基础结构和 排水系统变形，所以普通滤池的滤床高度在2m左 右。而新型塑料滤料由于易通风、重量轻，滤床 的工作高度可以达到5m以上。如塔式生物滤池的 工作高度可以达到10m。
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当生物膜增加到一定厚度时， 生物膜所吸附的营养物质在 外层就已利用完全，难于传 递到内层，此时内层微生物 得不到充分的营养而进入内 源代谢，不再分泌黏液质， 因而失去黏附能力，在厌氧 代谢产生的气泡扰动和水力 剪切力作用下，过厚的生物 膜会自动脱落载体。滤料表 面会重新长出新的生物膜。
微污染水源水的生物处理形式大致可归纳为以 下几种类型：生物接触氧化法、悬浮填料生物流 化床、生物转盘、曝气生物滤池和生物活性炭法 等。
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生物膜法 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 向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水 层。
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生物膜法的典型流程
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。接着就出现了连续运行的生物滤池。新型塑料问世后， 又有了新的发展。
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(3)生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的 载体上，实现了微生物停留时间和水力停留时间 的分离，载体填料的存在，对水流起到强制紊动 的作用，同时可促进水中污染物质与微生物细胞 的充分接触，从实质上强化了传质过程。生物膜 法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥 上浮等问题，在许多情况下不仅能代替活性污泥 法用于城市污水的二级生物处理，而且还具有运 行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一 定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味 等优点。
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生物预处理----生物膜法特点 (1)对水量、水质、水温变动适应性强； (2)处理效果好并具良好硝化功能； (3)污泥量小(约为活性污泥法的3/4)且易于固液分
离； (4)处理效率高、耐冲击负荷性能好； (5)占地面积少、动力费用省、便于运行管理等优
点。
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生物膜的形成 当污水流经填料时，有部分微生物会附着在填料 上，并在填料表面大量繁殖，逐渐形成一层滑腻 的黏液状膜。这层膜不断增生加厚，产生分层现 象，表层中的微生物主要为好氧微生物，内层处 于厌氧状态，其微生物组成主要为厌氧微生物， 这就是成熟的生物膜。
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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。 普通生物滤池中常用的滤料为碎石、煤渣和焦炭 等。而塔式生物滤池一般采用重量轻、强度大、 空隙率高且有巨大比表面积的塑料滤料，如比较 常用的环状塑料滤料和波纹状塑料滤料。所以塔 式生物滤池可以有较高的有机负荷。
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技术原理 生物膜法净化污水机理是：(1)依靠固定于载
体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物 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、生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞 外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构， 因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸 附性能。
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污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生 物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散， 在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的 降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，而 在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生 物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导 致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重 新生成，通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反 应器的正常运行。
(2)生物膜附着在载体的表面，是高度亲水的物质， 在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层 附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在 膜的表面上和一侧深度的内部生长繁殖着大量的微 生物及微型动物，形成由有机污染物→细菌→原生 动物(后生动物)组成的食物链。生物膜是由细菌、真 菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可 见的生物群落组成。
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生物滤池 生物膜法中最常用的一种生物器。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。图9-19是普通生物滤池运行示意图，由 图可见，生物滤池主要由滤床、布水系统和排水系统 三部分构成。
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滤床 滤床的形状有矩形和圆形，其中以圆形应用最为广 泛。滤料为微生物附着生长的场所，在滤池内堆积 构成滤床。滤料应满足以下特性：空隙率高，有巨 大的比表面积，有一定的机械强度、化学性质稳定， 粒径适中、易通风。