生物膜法的基本原理

1、生物膜在載體(ti) 上的生長過程：當有機汙水或由活性汙泥懸浮液培養(yang) 而成的接種液流過載體(ti) 時，水中的懸浮物及微生物被吸附於(yu) 固相表麵上，其中的微生物利用有機底物而生長繁殖，逐漸在載體(ti) 表麵形成一層粘液狀的生物膜。這層生物膜具有生物化學活性，有進一步吸附、分解汙水中呈懸浮、膠體(ti) 和溶解狀態的汙染物。

2、生物膜的降解機理

(1) 物質的傳(chuan) 遞

1）空氣中的氧溶解於(yu) 流動水層中，通過附著水層傳(chuan) 遞給生物膜；

2）有機汙染物則由流動水層傳(chuan) 遞給附著水層，然後進入生物膜；

3）微生物的代謝產(chan) 物如H2O等則通過附著水層進入流動水層，並隨其排走；

4）CO2及厭氧層分解產(chan) 物如H2S、NH3以及CH4等氣態代謝產(chan) 物則從(cong) 水層逸出進入空氣中。

(2) 膜的生長與(yu) 脫落

1） 生物膜降解有機物的過程，也是膜生長的過程；

 2） 好氧層與(yu) 厭氧層的平衡穩定關(guan) 係；

 3） 厭氧層加厚，生物膜老化、脫落。

二、生物膜的主要特征

1、 生物相方麵的特征：

（1）微生物多樣化

（2） 生物的食物鏈長

（3） 能夠存活世代時間較長的微生物

（4） 分段運行與(yu) 優(you) 占種屬

2、處理工藝方麵的特征：

（1） 對水質、水量變動有較強的適應性

（2） 汙泥沉降性能良好，宜於(yu) 固液分離

 （3）能夠處理低濃度的汙水

 4）易於(yu) 維護運行、節能

三、生物濾池

1、生物濾池法的特征：

生物濾池法是在砂濾池的基礎上發展起來的一種生物膜處理方法，它利用濾料表麵形成的一層生物膜來淨化汙水。在濾池內(nei) ，汙水由於(yu) 重力作用自上而下地連續流經濾料，濾料表麵的微生物借助酶的作用，使被吸附和吸收的有機物在氧氣的參與(yu) 下進行氧化分解，同時微生物又以有機物為(wei) 營養(yang) 進行自身繁殖。老化的微生物附著力差，在汙水衝(chong) 刷會(hui) 不斷脫落，脫落後隨水流出濾池，同時新的生物膜不斷生長，因而處理可連續進行。

2、典型構造

生物濾池主要由池壁、池底、濾料、布水器等部分組成。

濾料：組成濾層的過濾材料。常以花崗石、安山岩、閃綠岩等較硬的岩石以及無煙煤等材料製成。

布水器：將汙水散布於(yu) 濾層表麵的裝置，使用較多的是旋轉式布水器，其次是固定噴嘴式布水器。

3、影響生物濾池性能的主要因素----負荷率

 水力負荷率：以濾料體(ti) 積表示,m3(汙水）/m3（濾料）·d。

有機負荷率：以進水有機汙染物或特定汙染物表示,kg(BOD5或特定汙染物）/m3（濾料）·d。

水力負荷率與(yu) 生物膜更新的關(guan) 係：水力負荷小，生物膜厚，易堵塞；水力負荷大於(yu) 8m/d時，水力衝(chong) 刷作用強，生物膜更新快，不易堵塞，生物活性好。但汙水停留時間短，出水水質下降。

城市汙水BOD5在200-300mg/L，處理效率要求80-90%時，低負荷生物濾池的有機負荷率：0.2kg/ m3（濾料）·d，高負荷生物濾池的有機負荷率：1.1kg/ m3（濾料）·d左右。

4、 生物濾池的類型

普通生物濾池；    高負荷生物濾池；塔式生物濾池；    曝氣生物濾池

（1）塔式濾池：

由於(yu) 低密度濾料的使用，生物濾池突破了高度的限製，可達8～20m，外形像塔，故稱之；

塔身分為(wei) 數層，每層設置格柵，承擔濾料重量；

水力負荷可高達20～200m/d，有機負荷2～3kg/m3d；

可多段進水，但要加強預處理，防止堵塞；

優(you) 點：占地大大縮小，能使用水質水量變化；

缺點：廢水提升費用高，濾池太高管理不便。

（2）曝氣生物濾池

20世紀80年代發展的、低成本、小體(ti) 積的汙水處理係統；

主要分類：上流式和下流式；

填料特性：高比表麵積、低密度、硬度大、抗磨損、化學穩定性好；

處理效果好：BOD5、SS、NH3-N可分別達到10、10、1mg/L；

抗衝(chong) 擊能力強：可適應水質、水量的波動，即使長時間停用啟用後也可迅速恢複。

四、生物轉盤

1、特點

    生物轉盤是一種通過盤麵轉動，交替與(yu) 汙水和空氣接觸從(cong) 而使汙水淨化的一種處理方法。它是在生物過濾法基礎上發展起來一種處理新技術，也是生物膜法，具有運行簡便，可根據不同的要求調節接觸時間、耗電少等優(you) 點，很適於(yu) 小規模的汙水處理。

2、構造

生物轉盤是由氧化槽支撐和水平軸固定的一係列間距很近的圓盤所組成。盤片由合成樹脂（聚氯乙稀、玻璃鋼）、金屬（鉛、鋼）或竹材製成。氧化槽一般是與(yu) 圓盤外形基本吻合的半圓形，由鋼筋混凝土或鋼板製成，由電動機和變速裝置帶動水平軸使盤片緩緩轉動。

3、工作原理

轉盤用人工方法或自然方法掛膜後，轉盤表麵就形成了類似生物濾池濾料那樣的生物膜。轉盤旋轉時，浸入汙水的部分，其上的生物膜吸附有機汙染物，並吸收生物膜外水膜中的溶解氧，在生物酶的催化作用下，分解有機物，排出代謝產(chan) 物，微生物在這一過程中以有機汙染物為(wei) 營養(yang) 進行自身繁殖。轉盤露出水麵的部分，空氣不斷地溶解到水膜中取，增加其溶解氧量。生物膜交替地與(yu) 汙水和空氣接觸，形成一個(ge) 連續的吸附－吸氧－氧化分解過程，使汙水得到淨化。

4、生物轉盤的特征

微生物濃度高。若把生物膜折算成曝氣池汙泥濃度，可達10000～20000mg/L；生物相分級，預留無該機的汙水水質相適應。這對微生物生長，有機汙染物降解有利；具有消化、反硝化、除磷功能。由於(yu) 汙泥泥齡長，可生長生長期較長的消化、反硝化菌；不回流汙泥，除水可加混凝劑除磷；耐衝(chong) 擊負荷，可適應BOD5達10～10000mg/L的有機廢水；微生物食物鏈長，汙泥量少，含水率低，易於(yu) 處理。

五、 生物接觸氧化法

1、特點

    接觸氧化法是在接觸濾池和生物濾池的基礎上發展起來的處理方法，具有介於(yu) 生物濾池或活性汙泥法的特征。即在不透水的池內(nei) ，填充填料，下側(ce) 曝氣。在生物膜固定和汙水流動方麵和生物濾池相同，以汙水充滿池內(nei) 、用人工進行曝氣而言，又和活性汙泥法相似。又稱接觸曝氣或淹沒式生物濾池、或固定式活性汙泥法。

2、生物接觸氧化法與(yu) 生物濾池的區別：

水流流態不同：生物膜表麵直接與(yu) 汙水接觸，提供更大汙染物傳(chuan) 質空間；水流穩定，加上充沛的溶解氧，適於(yu) 微生物生長，微生物相豐(feng) 富，能形成穩定的生態係；供氧方式不同：曝氣供氧，傳(chuan) 質快，效率高，汙水中DO濃度大；容積負荷高且汙泥產(chan) 量低：汙染物和氧氣的傳(chuan) 質條件好，單位容積生物量高於(yu) 活性汙泥法和生物濾池法（125g/m2填料表麵，相當於(yu) MLSS 13g/L)，故容積負荷高，並保持較低的F/M，；不需汙泥回流，運行管理方便；

耐衝(chong) 擊負荷和水質驟變：汙泥濃度高，*混合。

3、構造

生物接觸氧化池的構造

池體(ti) ：用於(yu) 放置填料，布水布氣裝置，設置支撐填料的柵板和格柵的構築物，鋼或鋼筋混凝土結構，池底設置派你裝置；

填料：生物膜附著的載體(ti) ，要求比表麵積大、空隙率大、強度大、水力阻力小，化學與(yu) 生物穩定性好。製作材料為(wei) 聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、環氧玻璃鋼等，形狀為(wei) 蜂窩狀或波紋板狀；此外還有纖維狀軟性填料，由尼龍、維綸、腈綸和滌綸等化學纖維編結成。

布氣管分為(wei) 二種：分流式：中心曝氣，側(ce) 麵曝氣；直流式：全麵曝氣。

六、 生物流化床

在反應器中裝入粒徑較小、密度大於(yu) 水的載體(ti) 顆粒，通過汙水以一定的流速自下而上的流動使載體(ti) 成流化狀態，汙水中有機汙染物通過與(yu) 載體(ti) 表麵生長的生物膜相接觸而達到去除的目的。

1、生物流化床的類型

（1）兩(liang) 相生物流化床：流化床中隻有固液兩(liang) 相，由液體(ti) 流動托起固體(ti) 顆粒，溶氧過程在另外的設備中完成。由於(yu) 處於(yu) 流態化工況下的水流流速難於(yu) 使固體(ti) 顆粒表麵的生物膜脫落，故增加脫膜設備；

（2）三相生物流化床：流化床中同時有氣、固、液三相，氣、液兩(liang) 相同時流動托起固體(ti) 顆粒，過程三相流，其中的氣流同時起充氧作用，激烈湍動的氣、液兩(liang) 相流使固體(ti) 顆粒表麵的生物膜脫落，故不必再設脫膜設備；