目錄生物膜法的工藝流程 生物膜法凈水的機(jī)理是什么 什么是生物膜法，有哪幾種類(lèi)型 什么是生物膜法 生物膜法的基本原理是什么?
生物膜法與活性污泥法并列的一類(lèi)敏液缺廢水好氧生物處理技術(shù)，是一種固定膜法。主要用于去除廢水中溶解性橋辯的和膠埋陪體狀的有機(jī)污染物。
生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纖維）為載體，在其表面形成一種特殊的生物膜，生物膜表面積大，可為微生物提供較大的附著表面，有利于加強(qiáng)對(duì)污染物的降解作用。其反應(yīng)過(guò)程是：①基質(zhì)向生物膜表面擴(kuò)散，②在生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，③微生物分泌的酵素與催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，④代謝生成物排出生物膜。
生物膜法主要工藝方法有生物廊道、生物濾池、生物接觸氧化池等。生物膜法具有較高的處理效率，對(duì)于受有機(jī)物及氨氮輕度污染水體有明顯的效果。它的有機(jī)歲困負(fù)荷較高，接觸停留時(shí)間短，減少占地面積，節(jié)省投資。此外，運(yùn)行管理時(shí)沒(méi)有污泥膨脹和污泥回流問(wèn)題，且耐沖擊負(fù)荷。日本、韓國(guó)等都有對(duì)江河大水體修復(fù)的工程實(shí)例。
生物膜水解塌攜酸化—生物膜接觸氧化工藝在穩(wěn)定性、抗沖擊性、生物菌種耐溫性等團(tuán)雀伏方面均能滿(mǎn)足實(shí)際需要，并且處理裝置易維護(hù)，技術(shù)可靠。
生物膜法的工藝流程
生物膜法有多種分類(lèi)，按照微生物附著的載體存在狀態(tài)可分為固定床生物膜法和流動(dòng)床生物膜法。固定床生物膜分為生物濾池和生物接觸氧化法等，流動(dòng)床生物膜法包括生物流化床和移動(dòng)床等。
按照生物膜被污水浸沒(méi)的程度生物膜法又可分為浸沒(méi)式生物膜法、半浸沒(méi)式生物膜法和非浸沒(méi)式生物膜法。常見(jiàn)的浸沒(méi)式生物膜法包括生物接觸氧化池、曝氣生物濾池等，常見(jiàn)的半浸沒(méi)式生物膜法有生物轉(zhuǎn)盤(pán)，常見(jiàn)告枯的非浸沒(méi)式生物膜法有生物濾池，生物濾池又分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池三種類(lèi)型。
1.普通生物濾池
⑴工藝流程
普通生物濾池又名滴濾池，是生物濾池早期出現(xiàn)的類(lèi)型，即第一代的生物濾池。污水先進(jìn)入初沉池，去除可沉的懸浮物，接著進(jìn)入生物濾池。經(jīng)過(guò)濾池處理的污水和生物濾料上脫落的老化生物膜流入二沉池，經(jīng)過(guò)固液分離后，排出凈化水。
⑵構(gòu)造
普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水等四部分組成。
①池體
其平面形式多呈方形、矩形或圓形，池橡友塌壁一般用磚石或鋼筋混凝土筑造而成。
②濾料
濾料表面有生物膜附著，是凈化污水的主體，濾料對(duì)生物濾池的工作效能影響較大。生物濾池一般采用實(shí)心拳狀無(wú)機(jī)濾料，如碎石、卵石和爐渣等。近年來(lái)，生物濾池多采用塑料濾料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等加工成波紋板、蜂窩管、環(huán)狀以及空?qǐng)A柱等復(fù)合式濾料，其特點(diǎn)是質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、比表面積大、孔隙率高，從而大大改善了膜生長(zhǎng)及通風(fēng)條件，使處理能力大大提高。
③布水裝置
普通生物濾池多采用固定式噴嘴布水，主要由虹吸裝置、配水池、布水管道和噴嘴等部分組成。
④排水
普通生物濾池底部的排水，位于濾料層的下面，主要起收集及排出處理后的廢水，保證通風(fēng)和支撐濾料的作用。排水通常分為兩層，即包括濾料下的滲水裝置和底板處的集水溝和排水溝。
⑶工藝特點(diǎn)
①普通生物濾池一般適用于處理每日污水量不大于1000m3的小城鎮(zhèn)污水和有機(jī)工業(yè)廢水，凈化效率高，處理效果梁圓好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。
②基建投資省，運(yùn)行穩(wěn)定，易于管理，動(dòng)力消耗低，節(jié)省能源。
③剩余污泥量小。
④負(fù)荷較低，占地面積大，不適用于處理水量較大的廢水，且其沖刷能力不足，易引起濾料內(nèi)生物膜積累和堵塞，從而影響濾池內(nèi)的通風(fēng)，運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生濾池蠅，且衛(wèi)生條件較差，因此，使用受到限制。高負(fù)荷生物濾池
2.高負(fù)荷生物濾池
⑴特征
高負(fù)荷生物濾池是繼普通生物濾池之后為解決普通生物濾池在凈化功能和運(yùn)行中存在的實(shí)際弊端而開(kāi)發(fā)出來(lái)的的第二代工藝。與普通生物濾池相比，其負(fù)荷能力大大提高，BOD5容積負(fù)荷一般為普通生物濾池6～8倍，水力負(fù)荷則為普通生物濾池的10倍，因此，它的池體較小，占地面積較少，衛(wèi)生條件較好，比較適合于濃度和流量變化較大的廢水處理
⑵構(gòu)造
其構(gòu)造與普通生物濾池的構(gòu)造基本相同，常用的高負(fù)荷生物濾池一般由鋼筋或磚石砌筑而成，池平面有矩形、圓形或多邊形，其中以圓形為多，主要組成部分是濾料、池壁、排水和布水。與普通生物濾池的不同之處有：
①濾池表面多呈圓形，濾料一般采用表面光滑的卵石或石英石，濾料總厚度為2～4m。濾料直徑增大，一般采用40～100mm的濾料，因而孔隙率較高，濾料層亦由底部的承托層和其上的工作層組成。
②高負(fù)荷生物濾池多采用連續(xù)工作的旋轉(zhuǎn)式布水器，由進(jìn)水豎管和可旋轉(zhuǎn)的布水橫管組成。
③生物膜經(jīng)常剝落、更新，并連續(xù)地隨廢水排出池外。
④池內(nèi)不易出現(xiàn)硝化反應(yīng)，出水中沒(méi)有或少有硝酸鹽，BOD5常大于30mg/L。
⑤二次沉淀池的污泥呈褐色，沒(méi)有完全氧化，容易腐化。
⑶典型工藝流程
高負(fù)荷生物濾池采取處理水回流的措施后，具有多種多樣的流程。教材167頁(yè)圖2-2-23所示為一級(jí)高負(fù)荷濾池的典型工藝流程。流程a中將生物濾池出水直接回流至濾池，并且二次沉淀池向初次沉淀池回流生物污泥。該有助于生物膜的接種，促進(jìn)生物膜的更新，同時(shí)對(duì)初次沉淀池的沉淀效果將有所提高，但回流的生物膜易堵塞濾料。流程b中處理水回流至濾池前，可避免加大初次沉淀池的容積。流程c中處理水和生物污泥均回流至初次沉淀池，提高了初沉池的效果，加大了濾池的水力負(fù)荷。流程d中不設(shè)二沉池，濾池出水(含生物污泥)直接回流至初次沉淀池，從而使初次沉淀池的'效果得到提高，并兼作二次沉淀池的功能，具有提高初沉池的沉淀效率和節(jié)省二沉池的優(yōu)點(diǎn)，該流程適用于含懸浮固體量較高而溶解性有機(jī)物濃度較低的廢水。流程e中濾池出水回流至初次沉淀前，生物污泥也由二次沉淀池回流至初次沉淀池。當(dāng)原水有機(jī)物濃度較高時(shí)，為了避免單個(gè)生物濾池的深度過(guò)大或者當(dāng)處理后的廢水水質(zhì)要求較高時(shí)，可以將兩個(gè)高負(fù)荷生物濾池串聯(lián)起來(lái)使用，形成二級(jí)生物濾池。二級(jí)生物濾池具有多種流程，例如教材168頁(yè)三種典型的流程，流程a中，一級(jí)濾池產(chǎn)生的生物膜和出水一部分進(jìn)入第二級(jí)生物濾池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一級(jí)濾池的水力負(fù)荷;流程b中，一部分初沉池出水超越到二級(jí)生物濾池，提高了有機(jī)物負(fù)荷，一級(jí)濾池產(chǎn)生的生物膜和出水一部分進(jìn)入二級(jí)生物濾池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一級(jí)濾池的水力負(fù)荷;流程c中，采用二級(jí)生物濾池出水進(jìn)行循環(huán)稀釋進(jìn)水和增加水力負(fù)荷。在這幾個(gè)流程中均不設(shè)中間沉淀池，目的是保持二級(jí)生物濾池的生物量。
⑷高負(fù)荷生物濾池的特點(diǎn)
①高負(fù)荷生物濾池克服了普通生物濾池的缺陷，例如，高負(fù)荷生物濾池的表面水力負(fù)荷與BOD容積負(fù)荷較高，運(yùn)行簡(jiǎn)單，滋生的濾池蠅較少等;②運(yùn)行比較穩(wěn)定;③剩余污泥量小;④占地面積大;⑤工藝中需要較大的水頭跌落，一般超過(guò)3m;⑥需二次提升。
3.塔式生物濾池
塔式生物濾池屬第三代生物濾池，是受到污水生物處理工程界重視和應(yīng)用較廣泛的一種濾池。
⑴塔式生物濾池在構(gòu)造和凈化功能方面的特征
①塔式生物濾池水流落差大，紊動(dòng)強(qiáng)烈，使生物膜受到強(qiáng)烈的水力沖刷，從而保持良好的活性。
②塔式生物濾池的水力負(fù)荷較高，是高負(fù)荷生物濾池的2～10倍，BOD負(fù)荷也較高，是高負(fù)荷生物濾池的2～3倍，進(jìn)水BOD濃度可提高到500mg/L。
③塔式生物濾池內(nèi)部存在著明顯的分層現(xiàn)象，在各層生長(zhǎng)著種屬不同但又適應(yīng)該層廢水性質(zhì)的生物菌群，有助于微生物的增殖、代謝，有助于有機(jī)污染物的降解、去除，所以能承受較大的有機(jī)物和有毒物質(zhì)的沖擊負(fù)荷。
④占地面積小，經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用較低，但基建投資較大，BOD去除率較低，適用于處理城市污水和各種工業(yè)有機(jī)廢水，但只適宜于少量污水的處理。
⑤由于高度大，水力負(fù)荷大，使濾池內(nèi)水流紊動(dòng)強(qiáng)烈，廢水與空氣及生物膜的接觸非常充分。
⑥由于BOD負(fù)荷高，使生物膜生長(zhǎng)迅速，同時(shí)由于水力負(fù)荷較高，使生物膜受到強(qiáng)烈的水力沖刷，從而使生物膜不斷脫落，加快更新，塔內(nèi)的生物膜也能夠經(jīng)常保持較好的活性。
⑦不需專(zhuān)設(shè)供氧設(shè)備。
⑧對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，所以常用于高濃度工業(yè)廢水第二段生物處理的第一段，以大幅度地去除有機(jī)污染物，保證第二段處理經(jīng)常能夠取得高度穩(wěn)定的效果。
⑵構(gòu)造
塔式生物濾池在平面上多呈圓形，主要由塔身、濾料、布水設(shè)備、通風(fēng)裝置和排水所組成。
①塔身
塔身主要起濾料的作用，可用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或鋼框架與塑料板面的混合結(jié)構(gòu)。塔的高度在一定程度上能夠影響塔式生物濾池對(duì)廢水的處理效果。
②濾料
塔式生物濾池一般都采用質(zhì)輕的濾料，如紙質(zhì)蜂窩濾料、玻璃布蜂窩、塑料蜂窩、和聚氯乙烯斜交錯(cuò)波紋板以及隔膜塑料管等。
③布水裝置
塔式生物濾池的布水裝置與一般生物濾池的基本相同，對(duì)大中型塔式生物濾池多采用旋轉(zhuǎn)式布水器，可用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以靠水的反作用力驅(qū)動(dòng)，對(duì)小型塔式生物濾池則多采用固定式噴嘴布水，也可以使用多孔管和濺水型篩板等布水。
④通風(fēng)與集水設(shè)備
在濾塔的底部設(shè)有一集水池，以收集處理水，并由管渠連續(xù)排入二沉池或氣浮池進(jìn)行泥水分離。集水池水面以上開(kāi)有許多通風(fēng)窗口，為了保證空氣流暢，集水池最高水位與最下層層底面之間的空間高度，一般不應(yīng)小于0.5m，周?chē)_(kāi)有許多通風(fēng)孔當(dāng)污水中含有易揮發(fā)的有毒物質(zhì)時(shí)，為了防止污染空氣，一般應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)，尾氣應(yīng)經(jīng)過(guò)水洗去除有毒物質(zhì)后才能排入大氣。
;污水處理生物膜法的優(yōu)點(diǎn)，相較傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)，MBR膜法水處理技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提高了固液分離效率，曝氣池中活性污泥濃度較大，生化反應(yīng)攜旦速率也相對(duì)提高，減少了運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污泥量，由此節(jié)省了許多污泥處理的有關(guān)費(fèi)用。
但辯唯擾MBR膜法水處理技術(shù)也山念有其局限性，MBR膜屬于微濾膜，易結(jié)垢、含油類(lèi)物質(zhì)和黏稠性物質(zhì)較多的廢水如果使用MBR膜法水處理容易造成堵塞，MBR膜法水處理技術(shù)的維護(hù)也是一個(gè)令人頭疼的問(wèn)題。
污水處理生物膜法也是城市污水二級(jí)生物處理的一種常用方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
一是生物膜對(duì)污水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，管理方便，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。
二是微生物固著在載體表面、世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物也能增殖，生物相對(duì)更為豐富、穩(wěn)定，產(chǎn)生的剩余污泥少。三是能夠處理低濃度的污水。
污水處理生物膜法的不足之處在于生物膜載體增加了的投資；載體材料的比表面積小，反應(yīng)裝置容積有限、空間效率低，在處理城市污水時(shí)處理效率比活性污泥法低；附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差；靠自然通風(fēng)供氧，不如活性污泥供氧充足，容易產(chǎn)生厭氧。
生物膜法是使微生物附著在載體表面上，污水在流經(jīng)載體表面過(guò)程中，通過(guò)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物的吸附、氧向生物膜內(nèi)部的擴(kuò)散以及在膜中所發(fā)生的生物氧化等作用，對(duì)污染物進(jìn)行分解。在生物膜反應(yīng)器中，污染物、溶解氧及各種必須營(yíng)養(yǎng)物首先要經(jīng)過(guò)液相擴(kuò)散到生物膜表面，進(jìn)而到生物膜內(nèi)部；只有擴(kuò)散到生物膜表面或內(nèi)部的污染物才能有機(jī)會(huì)被生物膜微生物所分解和轉(zhuǎn)化，最終形成各種代謝產(chǎn)物（CO2、水等）。隨著時(shí)間延長(zhǎng)（30天左右），生物膜沿水流方向分布及微生物組成及對(duì)有機(jī)物降解功能達(dá)到平衡和穩(wěn)定的狀態(tài)，生物膜猛拆握成熟，形成有機(jī)物、細(xì)菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物的復(fù)合生態(tài)。
在生物膜的最外層形成以好氧型微生物為主體的生物膜層，而在好氧層的深部由擴(kuò)散作用制約了溶解氧的滲透往往形成厭氧區(qū)。在這里，由于厭氧菌的作用，硫化氫、氨和有機(jī)酸等物質(zhì)容易積累。但是，如果體系供氧充御州分，厭氧層的厚度會(huì)被壓縮至某一限度，形成的有機(jī)酸在異養(yǎng)菌的作用下轉(zhuǎn)化為CO2和水，而氨及硫化氫在自養(yǎng)菌作用下被氧化成各種穩(wěn)定鹽類(lèi)。隨著厭氧代謝產(chǎn)物增多，固著力減弱，生物膜老化、脫落。
第一章 污水處理的生物膜與生物膜反應(yīng)器；第二章 微生物在載體表面的固定機(jī)理；第三章 生物膜載體的選擇與細(xì)胞固定技術(shù)；第四章 生物膜增長(zhǎng)及底物去除動(dòng)力學(xué)；第五章 生物膜微生物的能量代謝理論；第六章 生物膜分析技術(shù)；第七章 影響生物膜反應(yīng)器運(yùn)行的主要因素；第八章 典型生物膜反應(yīng)器工藝枝慶；第九章 實(shí)用新型生物膜反應(yīng)器工藝；第十章 生物膜/懸浮生長(zhǎng)聯(lián)合處理工藝。
