生物膜法

水污染控制工程，好氧生物处理，附着生长法-生物膜法思维导图。通过脑图可以帮助大家更好地掌握学科知识内容。

生物膜法

• 基本原理
  • 生物膜及其形成过程
    • 附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机物及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构
    • 形成过程
      • 1、潜伏期/适应期，2、对数期/动力学增长期，3、线性增长期，4、减数增长期，5、生物膜稳定期，6、脱落期
  • 构造及其降解机理
    • 构造
      • 由细菌（好氧、厌氧、兼性）真菌、原生动物、后生动物、藻类及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成
    • 分层分布特征：
      • 生物滤池中随深度下移，微生物由低级趋向高级、种类增多、个体数量减少
    • 挂膜：污水通过布水设备喷洒滤床表面，在重力作用下，以水滴的形式向下渗沥，污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物在滤料表面大量繁殖，形成生物膜
    • 机理
      • 污水流过生物膜生长成熟的滤床时，污水中的有机物被生物膜中微生物吸附、降解、从而得到净化，同时，生物膜内的微生物不断增长繁殖。
    • 表层：好氧代谢—终产物-H2O、CO2 内层：厌氧代谢—终产物-有机酸、乙醇、醛和H2S
    • 内层微生物得不到营养物进入内源代谢，失去粘附性能脱落，生物膜更新
  • 影响处理效果因素
    • 进水底物的组分和浓度，营养物质：BOD5:N:P=100:5:1,有机负荷及水力负荷，溶解氧
    • 生物膜量，pH,温度（滤床温度不低于5°C），有毒物质
  • 生物膜法污水处理特征
    • 微生物
      • 种类丰富，食物链长
      • 存活时代时间长的微生物，有利于不同功能优势菌群分段运行
    • 处理工艺
      • 对水质、水量变动适应性较强，适合低浓度污水处理
      • 剩余污泥产量少，运行管理方便
      • 缺点——滤料使用增加工程建设投资，载体比表面积小，设备容积负荷有限，空见效率低
• 生物滤池
  • 构造：滤床、池体、布水设备和排水系统
  • 理想滤料：1、提供大量表面积 2、污水液膜状态流过 3、足够孔隙率（保证通风+脱落生物膜流出） 4、不被分解，不抑制微生物生长，化学稳定性好 5、机械强度 6、价格低廉
  • 基本流程：初沉池—生物滤池—二沉池
  • 分类：低负荷（普通）生物滤池 高负荷生物滤池：回流生物滤池/塔式生物滤池
  • 影响因素：1、滤池高度 2、负荷（水力或BOD5容积） 3、回流 4、供氧（大气）[影响通风因素-自然拔风和风速]
• 生物转盘法
  • 构造：一系列平行的旋转圆盘、转动中心轴、动力及减速装置、氧化槽等组成
  • 原理
    • 圆盘浸没水中，有机物被盘片生物膜吸附-圆盘离开污水，盘片形成水膜-水膜吸收空气中氧气，同时分解被吸附有机物。圆盘转动一周，进行一次吸附-吸氧-氧化分解过程
  • 特点
    • 优点：不堵塞，净化效果好；能耗低，管理方便；抗冲击负荷强，无需回流污泥 缺点：占地面积较大；有气味产生，影响环境，寒冷地区需保温处理
  • 影响因素：水力负荷、转盘转速（溶解氧供给、微与污水接触、污水混合程度和传质、生物膜脱落）、级数、水温、溶解氧
• 考察综合问题
  • 生物膜法有哪几种形式，试比较它们的优缺点
  • 说明各方法构筑物结构及工作原理
• 生物接触氧化法
  • 构造：池体、填料、进水布气装置
  • 介于活性污泥法和生物滤池二者间（兼有活性污泥法和生物膜法）（浸没式曝气生物滤池）
  • 原理
    • 生物接触氧化池内设填料（淹没在水中，长满生物膜，）污水与生物膜接触过程中，水中有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。
  • 空气通过池底布气装置进入水流，随气泡上升时向微生物提供氧气
  • 优点
    • 1、填料比表面积大，池内充氧条件好，容积负荷高
    • 2、不需污泥回流，不存在污泥膨胀，运行管理简便
    • 3、水流完全混合型，对水质水量较强适应能力，耐冲击负荷
    • 4、有机容积负荷高时，其F/M值保持在较低水平，污泥产率较低
• 生物流化床
  • 借助流体（液体气体），使表面生长微生物的固体颗粒呈流态化，同时降解有机污染物
  • 优点：容积负荷高，抗冲击负荷强；微生物活性高；传质效果好
  • 缺点：设备磨损较固定床严重，载体颗粒在湍流过程中会被磨损变小，生产放大问题（防堵塞、曝气方法、进水配水系统选用、生物颗粒流失）
• 曝气生物滤池
  • （BAF）颗粒填料生物滤池
  • 构造：池体、布水系统、布气系统、承托层、滤层、反冲洗系统
  • 优点
    • 1、不需设二沉池、水力负荷，容积负荷远高于传统工艺，停留时间短
    • 2、生物量大，抗冲击负荷能力较强，耐低温，不发生污泥膨胀， 出水水质高
    • 3、易挂膜（2-3周），启动快，氧传输效率高
    • 4、曝气量小，供氧动力消耗低，电耗低，自动化程度高，运行管理方便
  • 缺点
    • 1、对进水SS要求高（需预处理）
    • 2、（进水提升）水头损失较大
    • 3、反冲洗关键因素之一（运行管理不当造成滤料随水流失）
    • 4、产泥量略大于活性污泥法，污泥稳定性稍差
  • 原理
    • 污水从池上部进入滤池，通过滤料组成的承托层，在滤料表面形成生物膜。污水滤过滤层同时，空气从滤料处通入，由滤料间隙上升，与下向流污水接触，空气中氧转移至污水中，提供充足溶解氧和丰富有机物，微生物代谢降解有机物