水处理技术 生物膜

水处理技术第十四篇生物膜

生物膜法biomembrane process

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。

目录基本概念

生物膜工艺介绍

生物膜法的运行管理

生物膜的形成及净化过程

生物膜法是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。

挂膜：

污水流经滤料，污水和细菌附着在有机物被分解形成生物膜并逐渐成熟。

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。

生物膜的形成及净化过程

生物膜特性

高度亲水的物质:在污水不断更新的条件下，外测总是存在附着水层。

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

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

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。 4. 厌氧层与好氧层的关系

厌氧层与好氧层达到生态平衡。

H2O ♑附着水层♑流动水层CO2 、H2S 、NH3♑水层♑溢入空气中

生物膜的载体

填料定义：为生物膜提供附着生长固定的材料。

无机类载体

目前常用的无机类载体有砂子、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。

无机类载体具有机械强度较高、化学性质较稳定、比表面积较大的优点。

缺点

为密度较大，不适宜做流态化运动，使其在悬浮生物膜反应器工艺中的应用受到限制。

通常情况下，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。

生物膜的载体

填料定义：为生物膜提供附着生长固定的材料。

有机类载体

有机类载体是生物膜技术发展中应用最广泛的主要载体材料。这类载体主要有PVC、PE、PS、PP、各类树脂、塑料、软性或半软性纤维等，其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，在生产实践中被广为采用，由于它便于沉淀分离，提高了活性污泥处理厂的性能。

各种有机材料

载体的对比

生物膜的载体

粗糙表面

光滑

表面

球形填料弹性填料蜂窝填料组合填料

生物膜特点

适应冲击负荷变化能力强可以处理BOD 5小于50~60mg/L 的进水

微生物浓度高

单位容积内是活性污泥法的5~20倍剩余污泥产量低

生物链长，同比活性污泥法少1/4同时硝化反硝化，操作管理简单适合世代时间长的硝化菌生长；采用自然通风功能，装置不会出现泡沫，管理简单，操作方便。生物膜法与活性污泥法相比，除了镜检法以外，对生物膜中微生物的数量、活性等指标的监测方法较少，生物膜出现问题以后，不容易被发现调整，运行的灵活性较差。

生物膜法与普通活性污泥法相比，BOD 5的去除率较低。

优势缺点

生物膜法工艺介绍普通生物滤池

一、池体

二、滤料

质坚、高比表面积、大孔隙率、就地取材三、布水装置

固定喷嘴式布水装置系统

四、排水系统

池子地面坡度0.01-0.03

排水沟坡度0.005-0.02

排水总渠坡度0.003-0.005

适用于处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水

高负荷生物滤池

高负荷生物滤池是生物滤池的第二代工艺。

平面多为圆形，滤料层一般高为2米。

多使用旋转式布水器

滤料粒径大，40-100mm（工作层滤径40-70mm、承托层

70-100mm）

负荷高，水力冲刷能力强，滤料表面所积累的生

物膜量不大，不易堵塞；占地面积小，卫生条件

好，比较适宜于浓度和流量变化较大的废水处理。

塔式生物滤池

塔式生物滤池是新型高负荷生物滤池。以加大滤层高度来增加处理能力。

塔身：8-24m，直径1-3.5m

径高比：1：6-1：8

滤料层高一般为2m

占地面积大大缩小，对水质突变的适应性强；

塔身高较高，通风条件好，供氧充足；

易导致滤池堵塞，所以进水的BOD5浓度应控制在

500mg/L以下，否则必须用出水回流稀释；

滤池较高，废水的提升费用较大，基建投资也较大，

运行管理不方便。