水处理系统中生物膜的作用原理

生物膜法是属于好氧生物处理的方法，它是将废水通过好氧微生物和原生动物，后生动物等在载体填料上生长繁殖形成的生物膜，吸附和降解有机物，使废水得到净化的方法。根据装置的不同，生物膜法可分为生物滤池、生物转盘、接触氧化法和生物流化床等四类。在石油和化学工业的废水处理中，其中应用最多的是接触氧化法。

一、生物膜法处理污水的机理

在20世纪50年代以前，生物膜法却一直未被人们重视，其原因主要是因为生产中最早采用的生物膜法构筑物是以碎石为填料的滴滤池。碎石的比表面积小，能够为微生物附着生长的表面积小，因而滴滤池的负荷不可能很大，使其占地面积较大，卫生状况也不好。

50年代，由于塑料工业的发展以及塑料填料引入生物膜处理系统，使生物膜法出现了许多具有重要意义的发展。因此，出现了许多新型的生物膜法设备。

20世纪70年代末，为强化生物膜法反应器中的传质，流化床系统被引人生物膜处理中，称为生物流化床。生物流化床兼有活性污泥法和生物膜法的待点，又称为半生物膜和半悬浮生长系统。

以下为生物膜法处理污水系统的基本流程：废水经初次沉淀池后进入生物膜反应器，废水在生物膜反应器中经需氧生物氧化去除有机物后，再通过二次沉淀池出水。

水处理系统中生物膜的作用原理

(1)、生物膜的构造特征

生物膜(好氧层+兼氧层+厌氧层)+附着水层(高亲水性)。

(2)、降解有机物的机理

①微生物：沿水流方向为细菌——原生动物――后生动物的食物链或生态系统。具体生物以菌胶团为主、辅以球衣菌、藻类等，含有大量固着型纤毛虫(钟虫、等枝虫、独缩虫等)和游泳型纤毛虫(楯纤虫、豆形虫、斜管虫等)，它们起到了污染物净化和清除池内生物(防堵塞)作用。

②污染物：重→轻(相当多污带→α中污带→β中污带→寡污带)。

③供氧：借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动，向生物膜表面供氧。

④传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进行，部分难降解有机物经兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的H2S，NH3等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中，好氧层形成的NO3--N、NO2--N等经厌氧层发生反硝化，产生的N2也向外而散入大气中。

⑤生物膜更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新(DO及污染物)，维持生物活性(老化膜固着不紧)。

生物膜的净化特征

(1)、微生物相方面：

①微生物的多样化：生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫组成(滤池蝇具有抑制生物膜过速增长的功能)。

②生物的食物链长：生物膜上的食物链要长于活性污泥，因此污泥量少于活性污泥系统。

③能够存活时间长的微生物：SRT与HRT无关，因此硝化菌和亚硝化菌也得以繁衍、增殖，因此生物膜法的各种工艺都具有硝化功能，采取适当运行方式，可脱氮。

④分段运行与优势菌种：生物膜法多分多段运行，每段繁衍与本段水质相适应的微生物。

(2)、生物膜法处理污水工艺方面的特征

①对水质、水量变动有较强的适应性：一段时间中断进水，对生物膜也不会有致命影响，通水后易恢复。

②污泥沉淀性良好：污泥比重较大，且颗粒较大，易沉淀;但厌氧层过厚时，脱落的细小非活性悬浮物分散于水中，使水的澄清度下降。

③微生物量多，处理能力大、净化功能强：附着生长，故生物膜含水率低，单位池容的生物量是活性污泥法的5~20倍，因而具有较大处理能力，净化功能显著提高。

④能够处理低浓度废水：生物膜能处理活性污泥法不能处理的低浓度污水和微污染的原水，使B0D5降至5~10mg/L。

⑤易于维护运行，节能，动力费用低;如生物转盘、生物滤池等，去除单位BOD的耗电量较少。

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