生物膜法(生物膜法处理污水的基本原理)

　　生物膜法是通过生长在填料（或滤料）表面的生物膜来处理废水。生物膜就是填料表层长满各种微生物的黏膜，依靠黏膜上大量微生物摄取废水中的有机污染物作为营养，从而使废水得到净化。在生物膜外附着一层薄薄的水层，称附着水层。附着水流动很慢，其中有机物大多已被生物膜中的微生物摄取，其浓度要比流动水层中的有机物浓度低得多。因此，废水在滤料表面流动时，有机物就会从流动水层中转移到附着水层中，进一步被生物膜所摄取。与此同时空气中的氧气也将通过水层而进入生物膜。生物膜上的微生物在有充足氧的条件下对有机物进行分解，将其转为无机盐和二氧化碳，二氧化碳沿着相反方向从生物膜经过水层排到空气中。从开始进水到生物膜成熟要经历潜伏期和生长期两个阶段。

　　生物膜法主要有以下几种类型：

　　生物滤池

　　生物滤池就是在池内设置填料（或滤料），经充氧曝气后的废水以一定流速不断地通过填料，使填料上长满生物膜，以降解废水中的有机污染物。生物滤池的滤料早先与物理过滤的滤料相同，但一旦生物膜老化脱落后，其滤缝很容易堵塞，给冲洗带来困难。故目前生物滤池实际上大多均用填料代替。常用的填料有粒径3~5厘米的煤渣和石砾（以多微孔的煤渣最佳，其表面积大，挂膜能力强）。近年来塑料工业发达后，已大量使用聚乙烯、聚酰胺材料制造的波形板式、蜂窝式、生物球式的填料。其特点是质轻、强度高、耐腐蚀，大小一致，其表面积达100~200平方米/立方米。

　　生物滤池法有以下优缺点:优点:①水流较通畅，过滤前后水头差小，水中溶氧供应充足,适于好氧性微生物的生长和繁殖。②填料上布满微生物,其生物量大。据测定,1立方米的填料表面的活性生物量达0.125千克，因此其降解有机物的能力强。BOD5负荷为0.1~0.3千克/(立方米.天），高的可达0.5~1.5千克/(立方米.天）。③脱氮、除磷效果明显。④沉淀污泥少，易于管理，不散发臭气。缺点:①占地面积较大。②为防止老化的生物膜脱落后堵塞滤缝，污染环境，填料在运转过程中需经常反冲、及时排污。

　　2.生物转盘

　　生物转盘由塑料盘片或小格组成圆形滚筒，代替固定的滤料或填料。盘格上挂有生物膜。其微生物的生长及降解有机物的机制同生物滤池。转盘一半浸入废物水中，一半露在空气中。当转动时，盘面依次通过废水并使空气中的氧气溶人水中，使生物膜中的微生物吸收和降解水中的有机物。

　　生物转盘有以下优点:①转盘本身可向水中增氧（近年来，转盘内增添了曝气管,增氧效果更佳），故水中溶氧充足。生物膜绝大部分为好氧性微生物，很少形成厌氧层。②有机物的负荷高，通常盘片上BOD5负荷高达10~20克/平方米。③占地面积小。

　　生物转盘的缺点是:①造价较高。②技术要求较高，如不符合要求，则处理效果差。③需要另加动力以驱动转盘，其运转成本较高。

　　生物膜法处理污水的基本原理

　　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，为生物膜提供附着生长固定表面的材料称为填料，是影响生物膜法的发展和性能的重要因素。

　　生物膜法的基本原理

　　1.生物膜的形成及特点

　　生物膜法是通过附着在载体或介质表面上的细菌等微生物生长繁殖，形成膜状活性生物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的有机物的生物处理方法。生物膜中的微生物以污水中的有机污染物为营养物质，在新陈代谢过程中将有机物降解，同时微生物自身也得到增殖。

　　随着微生物的不断繁殖增长，以及废水中悬浮物和微生物的不断沉积，使生物膜的厚度不断增加，其结果是使生物膜的结构发生变化。

　　在生物处理过程中，生物膜总是在不断地生长、更新和脱落的，造成生物膜不断脱落的原因有：水力冲刷、由于膜增厚造成重的增大、原生动物的松动、厌氧层和介质的粘结力较弱等。

　　生物膜法适用于中小规模污水生物处理，污水处理系统可以独立建立，也可以与其他污水处理工艺组合应用。污水进行生物膜法处理前，宜经沉淀处理，当进水水质或水量波动大时，应设置调节池。

　　生物膜的结构及其净化废水的机理

　　生物膜是蓬松的絮状结构，微孔多，表面积大，具有很强的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉积于膜上的有机物为营养物质，将一部分物质转化为细胞物质，进行繁殖生长，成为生物膜中新的活性物质，另一部分物质转化为排泄物，在转化过程中放出能量，供应微生物生长的需要。增殖的生物膜脱落后进入废水，在二次沉淀池中被截留下来，成为污泥。如果有机物负荷比较高，生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时，能形成不稳定的污泥，这类污泥需要进行再处理。

　　由于生物膜法中的微生物以附着的状态存在，所以泥龄长，使生物膜中既有世代时间短、比增长速率大的微生物，双有世代时间长、比增长速率小的微生物，这使生物膜法中参与代谢的微生物种类多于活性污泥法。生物膜法的主要特征

　　与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特征：

　　⑴生物相特征：

　　①参与净化反应微生物多样化

　　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

　　⑵工艺特征

　　①抗冲击负荷能力强

　　②污泥沉降性能良好，宜于固液分离

　　③能够处理低浓度的废水

　　④运行简单、节能，易于维护管理，动力费用低