化工廢水監(jiān)測(cè)與治理山西工程職業(yè)學(xué)院崇德尚能

勵(lì)學(xué)重行項(xiàng)

目9

:化工廢水的好氧生物處理任

務(wù)3:生物膜法子任務(wù)1

:生物膜法的基本原理主

講

人:石柳5.3生物膜法生物膜和活性污泥法一樣，都是利用微生物來(lái)去除廢水中有機(jī)物的方法，兩者是平行發(fā)展起來(lái)的污水好氧處理工藝?；钚晕勰喾ㄆ貧獬厣锬しㄉ餅V池微生物懸浮生長(zhǎng)微生物附著生長(zhǎng)生物膜法的實(shí)質(zhì)

使細(xì)菌和菌類一類的微生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物一類的微型動(dòng)物附著在濾料或某些載體上生長(zhǎng)繁育，并在其上形成膜狀生物污泥—生物膜。水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，微生物自身得到繁衍增殖，同時(shí)污水得到凈化。5.3生物膜法CONTENTS12345生物膜法基本概念生物濾池生物轉(zhuǎn)盤生物接觸氧化生物流化床6生物膜法的運(yùn)行和管理一、

生物膜法基本概念生物膜的形成及其凈化過(guò)程生物膜的載體生物膜法的特征生物膜法基本流程生物膜工藝類型1.生物膜的形成及其凈化過(guò)程生物膜法處理污水就是使污水與生物膜接觸，進(jìn)行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，使污水得到凈化，同時(shí)生物膜內(nèi)的微生物不斷生長(zhǎng)與繁殖。因此，生物膜廢水處理技術(shù)的關(guān)鍵是形成性能良好的生物膜，而生物膜的形成及其生長(zhǎng)是實(shí)現(xiàn)廢水有效處理的前提。生物膜的構(gòu)造（剖面圖）濾料空氣流動(dòng)水層附著水層左圖所示是附著在生物濾池濾料上的生物膜的構(gòu)造。生物膜是高度親水的物質(zhì)，在污水不斷在其表面更新的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面和一定深度的內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖著大量的各種類型的微生物和微型動(dòng)物，并形成有機(jī)污染物—細(xì)菌—原生動(dòng)物(后生動(dòng)物)的食物鏈。大量微生物①生物膜的形成和結(jié)構(gòu)生物膜的構(gòu)造（剖面圖）料濾厭氧好氧空氣流動(dòng)水層附著水層大量微生物①生物膜的形成和結(jié)構(gòu)當(dāng)廢水中含有足夠數(shù)量的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物、微量元素及溶解氧時(shí)，微生物在作為載體的填料表面生長(zhǎng)繁殖。微生物可以在其自身通過(guò)代謝途徑產(chǎn)生的膠質(zhì)粘膜內(nèi)活動(dòng)，使微生物的數(shù)量不斷增長(zhǎng)，并使其從載體表面向外伸展。好氧層的形成生物膜的構(gòu)造（剖面圖）料濾厭氧好氧空氣流動(dòng)水層附著水層大量微生物①生物膜的形成和結(jié)構(gòu)

由好氧微生物和兼性微生物組成，由于吸收營(yíng)養(yǎng)和溶解氧比較容易，微生物生長(zhǎng)繁殖迅速，其厚度一般為2mm左右

好氧層的特征生物膜的構(gòu)造（剖面圖）料濾厭氧好氧空氣流動(dòng)水層附著水層大量微生物由于微生物的不斷繁殖增長(zhǎng)，生物膜的厚度不斷增加，當(dāng)膜厚增到一定程度后，在氧不能透入的膜內(nèi)側(cè)深部即轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)。厭氧層的形成內(nèi)部和載體接觸的部分，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧的不足，微生物的生長(zhǎng)繁殖受到限制，好氧微生物難以存活，兼性微生物轉(zhuǎn)為厭氧代謝方式，而某些厭氧微生物卻恢復(fù)了活性，厭氧層在生物膜達(dá)到一定厚度時(shí)才出現(xiàn)厭氧層的特征生物膜的凈化過(guò)程料濾生物膜厭氧好氧空氣流動(dòng)水層O2O2BODBODNH3H2SCO2NH3CO2H2OCO2H2OO2BODO2BOD附著水層在生物膜內(nèi)、外，生物膜與水層之間進(jìn)行著多種物質(zhì)的傳遞過(guò)程?？諝庵械难跞芙庥诹鲃?dòng)水層中，從那里通過(guò)附著水層傳遞給生物膜，供微生物呼吸；污水中有機(jī)污染物則由流動(dòng)水層傳遞給附著水層，然后進(jìn)入生物膜，并通過(guò)細(xì)菌的代謝活動(dòng)而被降解。這樣就使污水在其流動(dòng)過(guò)程中逐步得到凈化。微生物的代謝產(chǎn)物如H2O等則通過(guò)附著水層進(jìn)入流動(dòng)水層，并隨其排走，而CO2和厭氧層分解產(chǎn)物如H2S、NH3以及CH4等氣態(tài)代謝產(chǎn)物則從水層逸出進(jìn)入空氣中。

②生物膜的凈化過(guò)程③生物膜的再生當(dāng)厭氧層逐漸加厚，并達(dá)到一定的程度后，其代謝產(chǎn)物也逐漸增多，這些產(chǎn)物向外側(cè)逸出，必然要透過(guò)好氧層，使好氧層生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞，從而失去了這兩種膜層之間的平衡關(guān)系，又因氣態(tài)代謝產(chǎn)物的不斷逸出，減弱了生物膜在惰性載體上的固著力，處于這種狀態(tài)的生物膜即為老化生物膜，老化生物膜凈化功能較差而且易于脫落。生物膜脫落后生成新的生物膜，新生生物膜必須在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才能充分發(fā)揮其凈化功能。比較理想的情況是：減緩生物膜的老化進(jìn)程，不使厭氧層過(guò)分增長(zhǎng)，加快好氧膜的更新，并且盡量使生物膜不集中脫落。④生物膜成熟的標(biāo)志生物膜沿水流方向分布，在其上由細(xì)菌及各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)及其對(duì)有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了平衡和穩(wěn)定的狀態(tài)。從開始形成到成熟，生物膜要經(jīng)歷潛伏和生長(zhǎng)兩個(gè)階段，一般的城市污水，在20℃左右的條件下大致需要30d的時(shí)間。2.生物膜的載體為生物膜提供附著生長(zhǎng)固定表面的材料稱為填料（載體,濾料）,填料在生物膜法的發(fā)展和性能特征方面有著重要的影響。生產(chǎn)中最早采用的生物膜法構(gòu)筑物是以碎石為填料的滴濾池（普通生物濾池）。碎石能夠?yàn)槲⑸锔街L(zhǎng)的表面積小，因而滴濾池的負(fù)荷不可能很大，使其占地面積較大，加之廢水以噴灑方式在滴濾池表面布水，衛(wèi)生狀況也不好。所以生物膜法一直未被重視。由于塑料工業(yè)的發(fā)展以及塑料填料引入生物膜處理系統(tǒng)，有力地推動(dòng)了生物膜法的進(jìn)一步發(fā)展。廢水生物處理中所使用的載體材料有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類無(wú)機(jī)類載體無(wú)機(jī)類載體主要有沙子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷類、碳纖維、礦渣、活性炭等。無(wú)機(jī)類載體普遍具有機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，可提供較大的比表面積。主要不足是密度較大，使其在懸浮生物膜反應(yīng)器中的應(yīng)用受到限制。有機(jī)類載體有機(jī)類載體是生物膜法中使用的主要載體材料。主要有PVC、PE、各類樹脂、塑料、纖維以及明膠等，其中有機(jī)高分子類載體適用于懸浮狀態(tài)完全混合反應(yīng)器工藝（生物流化床、曝氣生物濾池等）的微生物固定化，而塑料類載體多適用于固定床（普通生物濾池）或混合型（如流化床）工藝。幾種常見填料比表面積在98～340m2/m3，孔隙率為93％～95％比表面積在81～195m2/m3，孔隙率為93％～95％比表面積65～100m2/m3，孔隙率45％～50％聚乙烯蜂窩填料彈性立體填料立體彈性填料新型的三維立體網(wǎng)狀填料漂浮填料選擇生物膜載體的基本原則

足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以抵抗強(qiáng)烈的水流剪切力的作用；優(yōu)良的穩(wěn)定性，主要包括生物穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定性；親疏水性及良好的表面帶電特性，通常廢水pH在7左右時(shí)，微生物表面帶負(fù)電荷，而載體為帶正電荷的材料時(shí)，有利于生物體與載體之間的結(jié)合程度；無(wú)毒性或抑制性；優(yōu)越的物理性狀，如載體的形態(tài)、相對(duì)密度、孔隙率和比表面積等；就地取材、價(jià)格合理。3.生物膜法的主要特征微生物相特征：微生物種類豐富；

生物膜固著在濾料或填料上，其污泥齡較長(zhǎng)，因此在生物膜上能夠生長(zhǎng)世代時(shí)間較長(zhǎng)、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。在生物膜上還可能大量出現(xiàn)絲狀菌，而且沒(méi)有污泥膨脹之虞。線蟲類、輪蟲類以及寡毛蟲類的微型動(dòng)物出現(xiàn)的頻率也較高。在日光照射到的部位能夠出現(xiàn)藻類，在生物濾池上，能夠出現(xiàn)象蒼蠅(濾池蠅)這樣的昆蟲類動(dòng)物。

3.生物膜法的主要特征微生物相特征：微生物種類豐富；生物的食物鏈長(zhǎng)；

生物膜上形成的食物鏈要長(zhǎng)于活性污泥上的食物鏈。污泥產(chǎn)量低，一般說(shuō)來(lái)，生物膜處理法產(chǎn)生的污泥量較活性污泥處理系統(tǒng)少1/4左右。3.生物膜法的主要特征微生物相特征：微生物種類豐富；生物的食物鏈長(zhǎng)；能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物在生物膜處理法中，生物污泥的生物固體平均停留時(shí)間與污水的停留時(shí)間無(wú)關(guān)。硝化菌和亞硝化菌得以繁衍、增殖。因此，生物膜處理法的各項(xiàng)處理工藝都具有一定的硝化功能，采取適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式，還可能具有反硝化脫氮的功能。3.生物膜法的主要特征微生物相特征：微生物種類豐富；生物的食物鏈長(zhǎng)；能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物分段運(yùn)行與優(yōu)占種屬

生物膜處理法多分段進(jìn)行，在正常運(yùn)行的條件下，每段都繁衍與進(jìn)入本段污水水質(zhì)相適應(yīng)的微生物，并形成優(yōu)占種屬，這種現(xiàn)象非常有利于微生物新陳代謝功能的充分發(fā)揮和有機(jī)污染物的降解。3.生物膜法的主要特征處理工藝特征：對(duì)水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性；

生物膜處理法的各種工藝，對(duì)流入污水水質(zhì)、水量的變化都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，這種現(xiàn)象已為多數(shù)運(yùn)行的實(shí)際設(shè)備所證實(shí)，即或有一段時(shí)間中斷進(jìn)水，對(duì)生物膜的凈化功能也不會(huì)造成致命的影響，通水后能夠較快地得到恢復(fù)。3.生物膜法的主要特征處理工藝特征：對(duì)水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥沉降性能良好，宜于固液分離

由生物膜上脫落下來(lái)的生物污泥，所含動(dòng)物成分較多，比重較大，而且污泥顆粒個(gè)體較大，沉降性能良好，宜于固液分離。但是，如果生物膜內(nèi)部形成的厭氧層過(guò)厚，在其脫落后，會(huì)有大量的非活性的細(xì)小懸浮物分散于水中，使處理水的澄清度降低。3.生物膜法的主要特征處理工藝特征：對(duì)水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥沉降性能良好，宜于固液分離能處理低濃度的污水

活性污污法處理系統(tǒng)不適宜處理低濃度的污水，如原污水的BOD值長(zhǎng)期低于50～60mg/L，將影響活性污泥絮凝體的形成和增長(zhǎng)，凈化功能降低，處理水水質(zhì)低下。但是，生物膜處理法對(duì)低濃度污水，也能夠取得較好的處理效果，使BOD5=20～30mg/L的污水降至5～10mg/L3.生物膜法的主要特征處理工藝特征：對(duì)水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥沉降性能良好，宜于固液分離能處理低濃度的污水易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能

無(wú)污泥回流、無(wú)需調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度、無(wú)絲狀菌膨脹的危險(xiǎn)；3.生物膜法的主要特征處理工藝特征：對(duì)水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥沉降性能良好，宜于固液分離能處理低濃度的污水易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能需預(yù)處理

需設(shè)初沉:①去除原水中懸浮物以免堵塞濾料；②水質(zhì)均化。需設(shè)二沉池截留脫落的生物膜二沉池的作用是去除脫落的生物膜，提高出水水質(zhì)。出水回流的主要作用是當(dāng)進(jìn)水濃度較大時(shí)，生物膜增長(zhǎng)過(guò)快，采用出水回流，以稀釋進(jìn)水有機(jī)物濃度和提高生物膜反應(yīng)器的水力負(fù)荷，加大水流對(duì)生物膜的沖刷作用，更新生物膜，避免生物膜的過(guò)量累積，從而維持良好的生物膜活性和合適的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。4.生物膜法的基本流程出水回流（非必須）5.生物膜工藝類型按生物膜與污水的接觸方式不同,