环境化学工程课件第4-4生物膜.ppt

4.4. 生物膜法生物膜法•4.4.1 概述概述•4.4.2 基本原理基本原理•4.4.3 驯化、挂膜驯化、挂膜•4.4.4 物质传递物质传递•4.4.5 流体力学、动力学流体力学、动力学•4.4.1 概述概述•活性污泥法：活性污泥法：悬浮污泥悬浮污泥•生物膜法：生物膜法：固着污泥固着污泥 生生物物膜膜法法和和活活性性污污泥泥法法一一样样，，同同属属好好气气生生物物处处理理法法，，但但活活性性污污泥泥法法是是依依靠靠曝曝气气池池中中悬悬浮浮流流动动着着的的活活性性污污泥泥来来净净化化有有机机物物的的，，而而生生物物膜膜法法是是依依靠靠固固着着于于固固体体价价、、介介质质表表面面的的微微生生物物来来净净化化有有机机物物的的，，因因而而这这种种方法亦称为生物过滤法方法亦称为生物过滤法•生物膜法的特点生物膜法的特点：•固固着着于于固固体体表表面面上上的的微微生生物物对对废废水水水水质质，，水水量量的的变变化化有有较较强强的的适适应应性性和和活活性性污污泥泥相相比比，，管管理理较较方方便便；；由由于于微微生生物物固固着着于于固固体体表表面面，，即即使使增增殖殖速速度度慢慢的的微微生生物物也也能能生生息息，，从从而而构构成成了了稳稳定定的的生生态态系系。

高高营营养养级级的的微微生生物物越越多多，，污污泥泥量量自自然然就就越越少少，，一一般般认认为为，，生生物物过过滤滤法法比活性污泥法的剩余污泥量要少比活性污泥法的剩余污泥量要少•当当然然，，由由于于固固着着于于固固体体表表面面的的微微生生物物量量较较难难控控制制，，因因而而在在运运转转操操作作上上伸伸缩缩性性差差；；又又由由于于滤滤料料表表面面积积小小，，BOD容容积积负负荷荷有有限限，，因因而而空空间间效效率率差差；；具具有有净净化化功功能能的的有有效效容容积积然然而而由由于于新新工工艺艺新新滤滤料料的的研研制制成成功功生生物物膜膜法法作作为为良良好好的的好好气气生生物物处处理理技技术术仍仍被被广广泛泛地地采采用用着•生物膜法分类生物膜法分类 根根据据生生物物膜膜与与废废水水的的接接触触方方法法及及接接触触介介质质的的种种类类可可分为三类：分为三类： ⑴⑴润润壁壁型型生生物物膜膜法法：：废废水水和和空空气气沿沿固固定定的的或或转转动动的的接接触触介介质质表表面面的的生生物物膜膜流流过过，，如如生生物物滤滤池池和和生生物物转转盘等 ⑵⑵浸浸没没型型生生物物膜膜法法：：接接触触滤滤料料固固定定在在曝曝气气池池内内，，完完全全浸浸没没在在水水中中，，在在鼓鼓风风曝曝气气作作用用下下，，依依靠靠滤滤料料上上的的生物膜净化废水，如接触氧化法。

生物膜净化废水，如接触氧化法 ⑶⑶流流动动床床型型生生物物膜膜法法：：使使附附着着有有生生物物膜膜的的活活性性炭炭、、砂等小粒经接触介质悬浮流动于曝气池砂等小粒经接触介质悬浮流动于曝气池•4.4.2 基本原理基本原理•⒈⒈生物膜的形成及特点生物膜的形成及特点•在在生生物物膜膜净净化化构构筑筑物物中中，，填填充充着着数数量量相相当当多多的的挂挂膜膜介介质质当当有有机机废废水水均均匀匀地地淋淋洒洒在在介介质质表表层层上上后后，，便便沿沿介介质质表表面面向向下下渗渗流流在在充充分分供供氧氧的的条条件件下下，，按按种种的的或或原原存存在在废废水水中中的的微微生生物物就就在在介介质质表表面面增增殖殖这这些些微微生生物物及及附附废废水水中中的的有有机机物物，，迅迅速速进进行行降降解解有有机机物物的的生生命命活活动动；；逐逐渐渐在在介介质质表表面面形形成成了了粘粘液液状状的生长有极多微生物的膜，即称之为生物膜的生长有极多微生物的膜，即称之为生物膜•随随着着微微生生物物的的不不断断繁繁殖殖增增长长，，以以及及废废水水中中悬悬浮浮物物和和微微生生物物的的不不断断沉沉积积，，使使生生物物膜膜的的厚厚度度不不断断增增加加。

其其结结果果，，使使生生物物膜膜的的结结构构发发生生了了变变化化膜膜的的表表层层和和废废水水接接触触由由于于吸吸取取营营养养和和溶溶解解氧氧比比较较容容易易，，微微生生物物生生长长繁繁殖殖迅迅速速，，形形成成由由好好氧氧微微生生物物和和兼兼性性微微生生物物组组成成的的好好气气层层在在其其内内部部和和介介质质接接触触的的部部分分，，由由于于营营养养料料和和溶溶解解氧氧的的供供应应条条件件较较差差，，微微生生物物生生长长繁繁殖殖受受到到限限制制，，好好氧氧微微生生物物难难以以生生活活，，兼兼性性微微生生物物转转为为厌厌氧氧代代谢谢方方式式，，某某些些厌厌氧氧微微生生物物恢恢复复了了活活性性，，从从而而形形成成了了由由厌厌氧氧微微生生物物和和兼兼性性微微生生物物组组成成的的厌厌气气层层厌厌气气层层是是在在生生物物膜膜达达到到一一定定厚厚度度时时才才出出现的，随着生物膜的增厚和外伸，厌气层也随着变厚现的，随着生物膜的增厚和外伸，厌气层也随着变厚•在在负负荷荷你你的的净净化化构构筑筑物物内内，，由由于于有有机机物物氧氧化化分分解解比比较较完完全全，，生物膜的增长速度较慢，好气层和厌气层的分界比较明显。

生物膜的增长速度较慢，好气层和厌气层的分界比较明显•生生物物膜膜并并不不是是毫毫无无变变化化地地附附着着在在滤滤料料表表面面上上，，而而且且不不断断地地增增长长更更新新脱脱落落的的造造成成生生物物膜膜不不断断脱脱落落的的原原因因有有：：水水力力冲冲刷刷，，由由于于膜膜增增厚厚而而造造成成其其中中以以水水力力冲冲刷刷最最为为重重要要从从处处理理要要求求看看，，生物膜的更新脱落是完全必要的生物膜的更新脱落是完全必要的•生生物物膜膜是是生生物物处处理理的的基基础础，，必必须须保保持持足足够够的的数数量量，，才才能能达达到到净净化化的的目目的的一一般般认认为为，，生生物物膜膜厚厚度度介介于于2­3mm时时较较为为理理想想，，生生物物膜膜太太厚厚，，会会影影响响通通风风，，甚甚至至造造成成堵堵塞塞厌厌气气层层一一旦旦产产生生，，会使处理水质下降，而且厌气代谢产物会恶化环境卫生会使处理水质下降，而且厌气代谢产物会恶化环境卫生•⒉⒉生物膜中的物质迁移生物膜中的物质迁移•由由于于生生物物膜膜的的吸吸附附作作用用，，在在其其表表面面有有一一层层很很薄薄的的水水层层，，称称之之为为吸吸附附水水层层附附着着水水层层内内的的有有机机物物大大多多已已被被氧氧化化，，其其浓浓度度比比滤滤池池进进水水的的有有机机物物浓浓度度低低得得多多。

因因此此，，进进入入池池内内的的废废水水沿沿膜膜不不流流动动时时，，由由于于浓浓度度差差的的作作用用，，有有机机物物会会从从废废水水中中转转移移到到附附着着水水层层中中去去，，进进而而被被生生物物膜膜所所吸吸附附同同时时，，空空气气中中的的氧氧在在溶溶于于废废水水后后，，继继而而进进入入生生物物膜膜在在此此条条件件下下，，微微生生物物对对有有机机物物进进行行氧氧化化分分解解和和同同化化合合成成产产生生的的CO2和和其其它它代代谢谢产产物物一一部部分分溶溶入入附附着着水水层层，，一一部部分分析析出出到到空空气气中中去去如如此此循循环环往往复复，，使废水中的有机物不断减少，从而得到净化使废水中的有机物不断减少，从而得到净化•在在向向生生物物膜膜细细菌菌供供氧氧的的过过程程中中，，由由于于存存在在着着气气－－液液膜膜阻阻抗抗，，因因而而速速度度甚甚慢慢，，所所以以随随着着生生物物膜膜所所耗耗尽尽，，致致使使其其深深层层内内氧氧不不足足而而发发生生厌厌气气分分解解，，积积蓄蓄了了H2S、、NH3，，有有机机酸酸等等代代谢谢产产物物但但当当氧氧的的供供给给充充足足时时，，厌厌气气层层的的厚厚度度发发展展是是有有限限度度的的，，此此时时产产生生的的有有机机酸酸类类能能被被异异养养菌菌及及时时地地氧氧化化成成CO2和和HO2、、NH3、、H2S、、NO­2­、、NO3－－和和SO42­等等,仍仍维维持持着着生生物物膜膜的的活活性性，，若若供供氧氧不不足足，，从从总总体体上上讲讲，，厌厌气气菌菌将将起起主主导导作作用用，，不不仅仅丧丧失失好好气气生物分解的功能，而且将使生物膜发生百政党脱落。

生物分解的功能，而且将使生物膜发生百政党脱落•⒊⒊净化废水的原理净化废水的原理•在在生生物物膜膜净净化化构构筑筑物物里里，，生生物物膜膜呈呈蓬蓬松松絮絮状状结结构构，，微微孔孔多多，，表表面面积积大大，，具具有有很很强强的的吸吸附附能能力力生生物物膜膜微微生生物物以以吸吸际际和和沉沉积积于于膜膜上上的的有有机机物物为为营营养养料料，，将将一一部部分分物物质质转转化化为为细细胞胞物物质质，，进进行行繁繁殖殖生生长长，，成成为为生生物物膜膜中中新新的的活活性性物物质质；；另另一一部部分分物物质质转转化化为为排排泄泄物物，，在在转转化化过过程程中中放放出出能能量量，，供供应应微微生生物物繁繁殖殖生生长长的的需需要要增增殖殖生生物物膜膜脱脱落落后后进进入入废废水水，，在在二二次次沉沉淀淀池中被截留下来，成为污泥池中被截留下来，成为污泥•如如果果有有机机物物负负荷荷比比较较高高，，生生物物膜膜对对吸吸附附的的有有机机物物来来不不及及氧氧化化分分解解时时，，能能形形成成不不稳稳定定的的污污泥泥，，一一定定类类污污泥泥需需要要进进行行再再处处理理，，其其处处理理水水的的NO3­ 又又在在2mg/L左左右右，，BOD5去去除除率率为为60­90%。

一一般般若若负负荷荷低低，，废废水水经经过过处处理理后后，，BOD5可可以以降降到到25mg/L以以下下，，硝硝酸酸盐盐（（NO3­））含量在含量在10mg/l以上Internal structure of biofilm by CSLM 。