第13章生物膜法概述及原理
《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
第十三章 生物膜法资料重点
2020/10/24
14
表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、 种属和数量的比较
微生物种类 活性污泥 生物膜法 微生物种类 活性污泥法 生物膜法
细菌
++++ ++++
轮虫
+
真菌
++
+++
线虫
+
藻类
-
++
寡毛虫
-
鞭毛虫
++ +++ 其它后生动物
-
肉足虫
++ +++
昆虫类
-
纤毛虫 ++++ ++++
（二）教学重点： 1、生物膜法处理废水的基本原理； 2、生物膜处理构筑物的类型和构造； 3、生物膜法的工艺设计。
（三）教学难点：生物膜法系统的工艺设计。
2020/10/24
3
目录
第一节 基本原理 第二节 生物滤池 第三节 生物转盘 第四节 接触氧化法 第五节 曝气生物滤池和生物流化床概述
③ 作为接种的微生物。
2020/10/24
8
1、生物膜的形成
(1) 生物膜的形成：
含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动， 一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长， 形成一层薄的生物膜。
生物膜：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。
（1）优点
介绍生物膜法基本原理
介绍生物膜法基本原理
生物膜法是一种利用微生物膜去除废水中有机物的方法。
其基本原理是利用自然界中存在的微生物群落，通过将废水与微生物接触，使微生物附着在固体或半固体载体上形成生物膜。
这些微生物通过代谢作用，将有机物分解为无机物或较简单的有机物，从而实现废水的净化。
生物膜法的基本过程包括生物附着、有机物降解和生物膜的定期清洗。
在废水处理过程中，废水被引入生物膜反应器中，通过通气、搅拌等措施促进微生物与废水的接触。
微生物依靠附着在载体上的生物膜，通过吸附、吸附解吸、生物化学反应等方式将废水中的有机物转化为无机物或较简单的有机物。
生物膜法的优点包括处理效果稳定，对有机物的适应性广泛，能够处理高浓度的有机废水，并且具有较低的能耗和操作成本。
此外，生物膜法还能够处理一些难降解的有机物，如苯、酚等。
然而，生物膜法也存在一些局限性，如对废水中的重金属、高盐浓度等有一定的适应性限制。
此外，生物膜的建立和维护也需要一定的技术和经验，并且生物膜的清洗与维护工作较为繁琐。
总的来说，生物膜法是一种有效的废水处理方法，具有广泛的应用前景。
随着对废水处理技术的不断研究和改进，生物膜法在环境保护和资源回收方面的作用将会越来越重要。
水污染控制工程：第十三章 生物膜法
S S0
exp
K
S
m 0
Q A
n
h（13-14）
第二节 生物滤池
上式可以直接用于无回流滤池的计算，令 S=Se，h=h0，解得滤池深度h0：
h0
ln
S0 Se
K
S
m 0
Q A
n
(13-15)
第二节 生物滤池 有回流时：
QSi QRSe Q QR S0
S0
QS i QRSe Q QR
第二节 生物滤池
五、生物滤池的设计计算
1、滤池类型得选择 2、流程得选择 3、滤池尺寸和个数得确定
生物滤池得工艺设计内容是确定滤床总 体积、滤床高度、滤池个数、单个滤池得面 积，以及滤池其他尺寸。
（1）滤床总体积（V)：
第二节 生物滤池
五、生物滤池的设计计算
第二节 生物滤池
五、生物滤池的设计计算
水力负荷以滤池面积计，单位m3/(m2·d); BOD负荷，单位kgBOD5/(m3·d)。 低负荷：1~4 m3/(m2·d);0.1~0.4 kgBOD5/(m3·d)。 高负荷：5~40 m3/(m2·d); 0.5~2.5 kgBOD5/(m3·d)。
第二节 生物滤池
4、影响生物滤池性能的主要因素
六、生物滤池的运行
生物滤池投入运行之前，用清水替代污水 进行检查，发现问题时作必要得修整。 试运行：挂膜－驯化－膜成熟； 运行。
第三节 生物转盘法
一、概述
自1954年德国建立第一座生物转盘污水 厂后，在欧洲已有上千座，发展迅速。我国 于20世纪70年代开始进行研究，在印染、造 纸、皮革和石油化工等行业的工业废水处理 中得到应用，效果较好。
（3）回流
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。
生物膜法习题课
实验前准备工作及注意事项
熟悉实验原理
了解生物膜法的基本原 理和实验目的，明确实 验步骤和操作要点。
准备实验材料
准备所需的实验器材、 试剂和生物膜样品，确 保实验顺利进行。
实验室安全
遵守实验室安全规定， 佩戴实验服、手套和护 目镜等个人防护用品。
仪器校准
对实验所需的仪器进行 校准，确保测量结果的 准确性。
生物膜法习题课
汇报人：XX
目录
• 生物膜法概述 • 生物膜法基础知识 • 生物膜法工艺与设备 • 生物膜法实验操作与技巧 • 生物膜法应用案例分析 • 生物膜法前沿技术与发展趋势
01 生物膜法概述
生物膜法定义与原理
生物膜法定义
生物膜法是一种利用附着在固体表面的生物膜来处理废水中的有机污染物的方 法。生物膜由微生物群体及其分泌的胞外多聚物组成，具有吸附、降解有机物 的功能。
易于维护管理，动力 消耗低；
耐冲击负荷能力强。
剩余污泥的产量少；
生物膜法工艺优缺点分析
缺点 需要较多的填料和支撑结构，基建投资较大；
生物膜内层往往出现厌氧状态，影响处理效果；
生物膜法工艺优缺点分析
生物膜更新脱落时易堵塞滤料，增加水头损失； 运行管理较活性污泥法复杂。
04 生物膜法实验操作与技巧
生物膜内传质强化
研究生物膜内物质传递机 制，通过改变膜结构、引 入添加剂等手段强化传质 过程。
生物膜污染控制
探究生物膜污染形成机制 ，开发有效的清洗和再生 技术，延长生物膜使用寿 命。
未来生物膜法技术发展趋势预测
多元化发展
随着新材料、新工艺的不断涌现 ，生物膜法技术将呈现多元化发 展趋势，形成多种技术并存、互
在实验过程中，及时记录各项实验数据，如 生物膜厚度、通量、截留率等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
的 固定膜工艺。
区
别
No. 2
? 生物膜法是土壤自净的人工强化。 ? 最早人们利用污水酒浇农田，发现了土
壤渗滤作用对污水中有机物有净化作用。
? 活性污泥法是水体自净的人工强化。
生物膜法的实质
是使细菌和菌类一 类的 微生物 和原生 动物、后生动物一 类的 微型动物 附着 在滤料或某些载体 上生长繁育，并在 其上形成膜状生物 污泥 —— 生物膜 。
二沉池 排泥
出水回流的主要作用是当进水浓度较大时，生 物膜增长过快，采用出水回流，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。
出水
二沉池的 作用是去 除脱落的 生物膜， 提高出水 水质。
13.0 概 述
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
活性污泥法中的微生物在曝气池内以活性污
法
泥的形式呈悬浮状态，属于悬浮生长系统；
和
活
性
污 泥
生物膜法中的微生物附着生长在填料或载体
法 上，形成膜状的活性污泥，属于附着生长系统或
No. 5
活性污泥法的基本流程
空气
进水
二沉池
出水
曝气池 回流污泥
剩余污泥Qw
13.1 生物膜法的基本概念 ★ 1、生物膜的形成及其净化过程
★ 2、生物膜的载体 ★ 3、生物膜法的特征 ★ 4、生物膜反应器
No. 7
1、 生物膜的形成及其净化过程
生物膜法处理污水就是使污水与生物膜接触， 进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物对有机 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。因此，生物膜废水处理技术 的关键是形成性能良好的生物膜 ，而生物膜的形成 及其生长是实现废水有效处理的前提 。
由好氧微生物和兼性微生物组 成，由于吸收营养和溶解氧比 较容易，微生物生长繁殖迅速， 其厚度一般为2mm左右
厌氧层的形成
由于微生物的不断 繁殖增长，生物膜的厚 度不断增加，当膜厚增 到一定程度后，在氧不 能透入的膜内侧深部即 转变为厌氧状态。
厌氧层的特征
内部和载体接触的部分，由 于营养物质和溶解氧的不足， 微生物的生长繁殖受到限制， 好氧微生物难以存活，兼性 微生物转为厌氧代谢方式， 而某些厌氧微生物却恢复了 活性，厌氧层在生物膜达到 一定厚度时才出现
No. 11
液相中悬浮微生物 微生物向载体表面运送
可逆附着 不可逆附着 固定微生物增长、形成生物膜
No. 12
An overview of biofilm attachment
Maturation
生物膜 附 流
厌氧 好氧 着 动
水水
滤
层层 BOD
H2O NH3
CO2 O2
空
BOD
气
料
O2
H2O
BOD
BOD
CO2
O2
H2S
CO2
NH3
O2
生物膜的构造（剖面图）
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 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。这样就使污水在其 流动过程中逐步得到净化。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。
(后生动物)的食物链。
生物膜的构造（剖面图）
No. 9
好氧层的形成
当废水中含 有足够数量的 有机营养物、 微量元素及溶 解氧时，微生 物在作为载体 的填料表面生 长繁殖。
微生物可以 在其自身通过 代谢途径产生 的胶质粘膜内 活动，使微生 物的数量不断 增长，并使其 从载体表面向 外伸展。
好氧层的特征
CO2
O2 在载体表面的不可逆吸附；
H2S
CO2
NH3
O2
生物膜的构造（剖面图）
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
No. 15
生物膜的再生
当厌氧层逐渐加厚，并达到一定的程度后，其代谢产物 也逐渐增多，这些产物向外侧逸出，必然要透过好氧层，使 好氧层生态系统的稳定状态遭到破坏，从而失去了这两种膜 层之间比的较平理衡想关的系情，况又是因：气减态缓代生谢物产膜物的的老不化断进逸程出，，不减使弱了 生厌物氧膜层在过惰分性增载长体，上加的快固好着氧力膜，的处更于新这，种并状且态尽的量生使物生膜物即为 膜不集中脱落。 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。
第13章 生物膜法
? 13.0 概述
原
? 13.1 生物膜法的基本概念
理
? 13.2 生物膜的增长及动力学
? 13.3 生物滤池
? 13.4 生物转盘
工
艺
? 13.5 生物接触氧化法
及 应
? 13.6 生物流化床
用
? 13.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺
? 13.8 生物膜法的运行管理
No. 1
净化机理概述
污水与生物膜接触， 污水中的有机污染物 作为营养物质，为生 物膜上的微生物所摄 取，微生物自身得到 繁衍增殖，同时污水
得到净化。
No. 4
初沉池的作用 是去除大部分悬浮 固体物质，防止生 物膜反应器堵塞， 尤其对孔隙小的填 料是必要的
生物膜法的基本流程
回流
进水 初沉池 排泥
生物膜反应器
No. 8
生物膜
厌氧 好氧
附流 着动 水水 层层
滤
料
大 量 微 生 物
左图所示是附着在生物滤池滤 料上的生物膜的构造。生物膜是高
空 度亲水的物质，在污水不断在其表 气 面更新的条件下，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，在膜的表面和 一定深度的内部生长繁殖着大量的 各种类型的微生物和微型动物，并 形成有机污染物—细菌—原生动物
No. 14
生物膜 附 流 厌氧 好氧 着 动
水水
根据Characklis的研究，生物 膜的积累形成是一系列物理、化学
滤
层层
BOD H2O
NH3
CO2 O2
和生物过程综合作用的结果。即：
空 1.废水中有机分子向生物膜
BOD
气 附着生长的载体表面输送；
料
O2
H2O
BOD
2.废水中的浮游微生物细胞
BOD
No. 10
生物膜的形成是废水在流经载体表面的过程中，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.
水流
而微生物的生长
则是通过废水中有
机营养物的吸附、
传递及氧向生物膜 内部的传递扩散等 过程促进生物膜中
载体
a
载体
b
水流
微生物对有机基质
的氧化降解作用维
持的。
载体
c
载体
d
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。