第二节 生物膜法

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1、一、生物膜法一、生物膜法1. 生物膜生物膜l 参与代谢的微生物附着在参与代谢的微生物附着在滤料滤料或某些或某些载体载体上，并在其上，并在其上形成膜状生物污泥上形成膜状生物污泥生物膜生物膜l 生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术，是一种古老的、又在不断发展中的污水生物处理术，是一种古老的、又在不断发展中的污水生物处理技术；技术； 生物膜法技术特点：生物膜法技术特点：（1）微生物多样化；）微生物多样化；（2）存在世代时间较长的微生物；）存在世代时间较长的微生物；（3）抗冲击负荷性强；）抗冲击负荷性强；（4）污泥量少且具有良好的沉降性能；）污

2、泥量少且具有良好的沉降性能；（5）维护方便、运行费用低）维护方便、运行费用低2. 2. 生物膜法的基本流程生物膜法的基本流程 初沉池初沉池除去大部分的悬浮固体，防止生物膜堵塞除去大部分的悬浮固体，防止生物膜堵塞 二沉池二沉池去除脱落的生物膜，提高出水水质；去除脱落的生物膜，提高出水水质； 图图3-7 生物膜法的基本流程生物膜法的基本流程3. 3. 生物膜的形成与脱落生物膜的形成与脱落（1）挂膜）挂膜 当污水均匀地淋洒在介质表面时，一部分废水被吸附当污水均匀地淋洒在介质表面时，一部分废水被吸附于滤料四周，成为滤料的附着水层（薄膜）。滤料间于滤料四周，成为滤料的附着水层（薄膜）。滤料间隙中的空气可

3、溶入水层作为溶解氧。由于条件适宜，隙中的空气可溶入水层作为溶解氧。由于条件适宜，附着于水层中的微生物可吸附污水中的有机物，通过附着于水层中的微生物可吸附污水中的有机物，通过迅速分解有机物而大量繁殖。此外，滤料表面也可吸迅速分解有机物而大量繁殖。此外，滤料表面也可吸附胶体物质和截留悬浮物质，逐渐在介质表面形成黏附胶体物质和截留悬浮物质，逐渐在介质表面形成黏液状的、含有较多微生物的膜，称为液状的、含有较多微生物的膜，称为生物膜生物膜，这个过，这个过程叫程叫挂膜挂膜。 微生物不断生长繁殖，生物膜厚度不断增加，在结构微生物不断生长繁殖，生物膜厚度不断增加，在结构上形成了上形成了好氧层好氧层（1-2 m

4、m），达到一定厚度时再形），达到一定厚度时再形成成厌氧层厌氧层； 生物膜及其外围结构由外向内依次为：生物膜及其外围结构由外向内依次为： 污水污水 流动水层流动水层 附着水层附着水层 生物膜生物膜 （分为好氧层和厌氧层）（分为好氧层和厌氧层） 滤料滤料图图3-8 3-8 生物膜及其外围结构示意图生物膜及其外围结构示意图（2）生物膜的脱落）生物膜的脱落 当厌氧层厚度增加到一定程度时，厌氧层微生物得不当厌氧层厚度增加到一定程度时，厌氧层微生物得不到营养而进入到营养而进入内源呼吸期内源呼吸期，厌氧分解产生大量的硫化，厌氧分解产生大量的硫化氢、氨气、有机酸等代谢产物，从而减弱生物膜在惰氢、氨气、有机酸等

5、代谢产物，从而减弱生物膜在惰性载体上的附着力，随外部水流剪切力的作用脱落。性载体上的附着力，随外部水流剪切力的作用脱落。 一般认为生物膜厚度为一般认为生物膜厚度为2-3 mm较为理想，太厚会影较为理想，太厚会影响通风，甚至造成堵塞响通风，甚至造成堵塞。厌氧层一旦产生会使处理水。厌氧层一旦产生会使处理水质下降，生物膜的更新脱落是完全必要的；质下降，生物膜的更新脱落是完全必要的；3 生物膜净化废水的原理生物膜净化废水的原理4. 4. 生物膜中的物质迁移生物膜中的物质迁移 有机物降解在生物膜表层有机物降解在生物膜表层0.1-2 mm的好氧生物膜内进的好氧生物膜内进行，主要发生行，主要发生3种物质的迁

6、移；种物质的迁移；图图3-9 3-9 生物膜中各种物质的迁移途径生物膜中各种物质的迁移途径5. 5. 生物膜的载体（填料）生物膜的载体（填料） 填料应具备以下特性：填料应具备以下特性：（1）易硫化，但不宜流失；）易硫化，但不宜流失；（2）易成膜，但无毒害作用；）易成膜，但无毒害作用；（3）能提供大的比表面积，以增加生物附着量；）能提供大的比表面积，以增加生物附着量；（4）价格低廉，容易取材；）价格低廉，容易取材； 选择填料时应从以下方面考虑：选择填料时应从以下方面考虑：（1）足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力；）足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力；（2）优良的稳定性，包括生物稳定性、化

7、学稳定性、）优良的稳定性，包括生物稳定性、化学稳定性、 热力学稳定性；热力学稳定性；（3）合适的亲疏水性及良好的表面带电特性；）合适的亲疏水性及良好的表面带电特性；（4）不应有毒性或对生物活性有抑制作用；）不应有毒性或对生物活性有抑制作用；（5）具备良好的物理性状；）具备良好的物理性状；（6）就地取材，价格合理；）就地取材，价格合理；表表3-1 3-1 无机填料和有机填料的比较无机填料和有机填料的比较图图3-10 3-10 各种材质及性状的滤料（填料）各种材质及性状的滤料（填料）6. 6. 生物膜法的工艺分类生物膜法的工艺分类 按生物膜在水中存在的状态可以分为三类：按生物膜在水中存在的状态可以

8、分为三类：（1）润壁型生物膜法）润壁型生物膜法废水和空气沿固定或转动接废水和空气沿固定或转动接触介质表面的生物膜流过，如触介质表面的生物膜流过，如生物转盘生物转盘、生物滤池生物滤池；（2）浸没型生物膜法）浸没型生物膜法滤料固定在曝气池内，完全滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如浸没在水中，采用鼓风曝气，如接触氧化法接触氧化法；（3）流动床型生物膜法）流动床型生物膜法使附着有生物膜的活性炭、使附着有生物膜的活性炭、沙等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中，如沙等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中，如生物流生物流化床化床； 二二 生物滤池法（生物滤池法（bio-filter proces

9、s） 是以土壤自净作用原理为依据，在废水灌溉的基础上是以土壤自净作用原理为依据，在废水灌溉的基础上发展起来；发展起来； 1893年，英国将废水往粗大滤料上喷洒进行净化试验年，英国将废水往粗大滤料上喷洒进行净化试验取得了成功；取得了成功； 1900年，这种净化废水的方法得到公认，命名为年，这种净化废水的方法得到公认，命名为生物生物过滤法过滤法，构筑物被称为，构筑物被称为生物滤池生物滤池，并迅速在欧洲和北，并迅速在欧洲和北美得到广泛应用；美得到广泛应用； 普通生物滤池：普通生物滤池：水力负荷水力负荷1-4 m3/(m3滤料滤料 d)，BOD5容容积负荷积负荷0.1-0.4 kg/ /(m3滤料滤料

10、 d)； 高负荷生物滤池：高负荷生物滤池：水力负荷水力负荷5-40 m3/(m3滤料滤料 d)，BOD5容积负荷容积负荷0.5-2.5 kg/ /(m3滤料滤料 d)； 20世纪世纪50年代，德国化学工程师苏尔兹利用化工行业年代，德国化学工程师苏尔兹利用化工行业气体洗涤塔的原理，创造了塔式生物滤池；气体洗涤塔的原理，创造了塔式生物滤池； 塔式生物滤池：塔式生物滤池：水力负荷水力负荷80-200 m3/(m3滤料滤料 d)，BOD5容积负荷容积负荷1-2 kg/ /(m3滤料滤料 d)；1.1.生物滤池结构生物滤池结构 由滤床、布水装置和排水系统三部分组成。n池壁池壁n滤料滤料n布水系统布水系统

11、n排水系统排水系统滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，滤料层高度一般为所，滤料层高度一般为1.5-2 m，常采用，常采用双层双层，上层，上层为工作层，一般为工作层，一般1.3-1.8 m，滤料直径为，滤料直径为30-50 mm；下层为承托层，高下层为承托层，高0.2 m，滤料直径，滤料直径60-100 mm； 池壁一般高出滤料表面池壁一般高出滤料表面0.5-0.9 m，防止风力影响，防止风力影响池表面的均匀布水。池表面的均匀布水。理想的滤料应具备下述特性理想的滤料应具备下述特性： 单位体积滤料的表面积要大；单位体积滤料的表面积要大； 能为微生物附