环保工程师专业知识：生物膜法
环保工程师专业知识：生物膜法
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。
2.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。
3.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
⑤产生的污泥量少
⑥在低水温条件下，也能保持一定的净化功能
⑦具有较好的硝化与脱氮功能
生物膜法的主要影响因素
影响生物膜法的因素很多，例如水质、温度、pH值、溶解氧、营养平衡、有毒有害物质浓度等，这些因素也是影响活性污泥法等的因素，前面已讲过，下面介绍一下生物膜法所特有的影响因素。
1.水力负荷
水力负荷对生物膜法的处理效果以及生物膜厚度和传质改善等方面都有一定的'影响。生物膜法有多种处理工艺，应该选择合适的水力负荷。
2.载体表面结构和性质
载体对污水处理效果的影响主要反映在载体的表面性质，包括载体的比表面积大小、载体表面亲水性及表面电荷、表面粗糙度、载体的密度、孔隙率和材料强度等。载体的选择不仅决定了可供生物膜生长的面积大小和生物量的多少，还影响反应器中的水动力学状态。
3.生物膜量及其活性
生物膜的厚度反映了生物量的大小，但是生物活性并非总是与生物量成正相关性。生物膜由好氧膜和厌氧膜组成，好氧膜的厚度通常为1.5～2.0mm，有机物的降解主要在好氧层内完成。不能单纯追求增加反应器的生物量，应保证反应器内生物膜正常脱落更新而不发生载体间隙被堵塞的现象。
生物膜法的类型及工艺流程
生物膜法有多种分类，按照微生物附着的载体存在状态可分为固定床生物膜法和流动床生物膜法。固定床生物膜分为生物滤池和生物接触氧化法等，流动床生物膜法包括生物流化床和移动床等。
按照生物膜被污水浸没的程度生物膜法又可分为浸没式生物膜法、半浸没式生物膜法和非浸没式生物膜法。常见的浸没式生物膜法包括生物接触氧化池、曝气生物滤池等，常见的半浸没式生物膜法有生物转盘，常见的非浸没式生物膜法有生物滤池，生物滤池又分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池三种类型。
1.普通生物滤池
⑴工艺流程
普通生物滤池又名滴滤池，是生物滤池早期出现的类型，即第一代的生物滤池。污水先进入初沉池，去除可沉的悬浮物，接着进入生物滤池。经过滤池处理的污水和生物滤料上脱落的老化生物膜流入二沉池，经过固液分离后，排出净化水。
⑵构造
普通生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水系统等四部分组成。
①池体
其平面形式多呈方形、矩形或圆形，池壁一般用砖石或钢筋混凝土筑造而成。
②滤料
滤料表面有生物膜附着，是净化污水的主体，滤料对生物滤池的工作效能影响较大。生物滤池一般采用实心拳状无机滤料，如碎石、卵石和炉渣等。近年来，生物滤池多采用塑料滤料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等加工成波纹板、蜂窝管、环状以及空圆柱等复合式滤料，其特点是质轻、强度高、耐腐蚀、比表面积大、孔隙率高，从而大大改善了膜生长及通风条件，使处理能力大大提高。
③布水装置
普通生物滤池多采用固定式喷嘴布水系统，主要由虹吸装置、配水池、布水管道和喷嘴等部分组成。
④排水系统
普通生物滤池底部的排水系统，位于滤料层的下面，主要起收集及排出处理后的废水，保证通风和支撑滤料的作用。排水系统通常分为两层，即包括滤料下的渗水装置和底板处的集水沟和排水沟。
⑶工艺特点
①普通生物滤池一般适用于处理每日污水量不大于1000m3的小城镇污水和有机工业废水，净化效率高，处理效果好，出水
水质稳定。
②基建投资省，运行稳定，易于管理，动力消耗低，节省能源。
③剩余污泥量小。
④负荷较低，占地面积大，不适用于处理水量较大的废水，且其冲刷能力不足，易引起滤料内生物膜积累和堵塞，从而影响滤池内的通风，运行过程中会产生滤池蝇，且卫生条件较差，因此，使用受到限制。
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