生物膜總結知識大全！

生物膜法又稱固定膜法。是與活性汙泥法並列的一類廢水好氧生物處理技術，是一種固定膜法，是土壤自淨過程的人工化和強化。主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機汙染物。

生物膜法是利用附著生長於某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機汙水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態系統，其附著的固體介質稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氧層、好氧層、附著水層、運動水層。

生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附著水層有機物，由好氧層的好氧菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氧分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復以達到淨化汙水的目的。

廢水中微生物沿固體（可稱載體）表面生長的生物處理方法的統稱。因微生物群體沿固體表面生長成粘膜狀，故名。廢水和生物膜接觸時，汙染物從水中轉移到膜上，從而得到處理。其基本機理見水的生物處理法。

生物膜法的典型流程中的生物器可以是生物濾池、生物轉盤、曝氣生物濾池或厭氧生物濾池。前三種用於需氧生物處理過程，後一種用於厭氧過程。最早出現的生物膜法生物器是間歇砂濾池和接觸濾池（滿盛碎塊的水池）。它們的執行都是間歇的，過濾-休閒或充水-接觸-放水-休閒，構成一個工作週期。它們是汙水灌溉的發展，是以土壤自淨現象為基礎的。接著就出現了連續執行的生物濾池。

生物濾池

生物膜法中最常用的一種生物器。使用的生物載體是小塊料（如碎石塊、塑膠填料）或塑膠型塊，堆放或疊放成濾床，故常稱濾料。與水處理中的一般濾池不同，生物濾池的濾床暴露在空氣中，廢水灑到濾床上。布水器有多種形式，有固定式的，有移動式的。迴轉式布水器使用最廣。它以兩根或多根對稱佈置的水平穿孔管為主體，能繞池心旋轉。穿孔管貼近濾床表面，水從孔中流出。布水器的工作是連續的，但對區域性床面的施水是間歇的，這承繼了汙水灌溉間歇灌水的概念。濾床的下面有用磚或特製陶塊、混凝土塊鋪成的集水層。再下面是池底。集水層和池外相通，既排水又通風。工作時，廢水沿載體表面從上向下流過濾床，和生長在載體表面上的大量微生物和附著水密切接觸進行物質交換。汙染物進入生物膜，代謝產物進入水流。出水並帶有剝落的生物膜碎屑，需用沉澱池分離。生物膜所需要的溶解氧直接或透過水流從空氣中取得。在普通生物濾池中，生物粘膜層較厚，貼近載體的部分常處在無氧狀態。

濾床的深度和濾率、濾料有關。碎石濾床的深度在一個相當長的時間內大多采用1。8～2米左右。深度如果提高，濾床表層容易堵塞積水。濾率在1～4左右，如果提高床面也容易積水。首先突破的是濾率的提高。水力負荷率（即濾率）提高到8～10以上時，水流的沖刷作用使生物膜不致堵塞濾床，而且有機物負荷率，可從0。2左右提高到1以上。為了滿足水力負荷率的要求，來水常用迴流稀釋。為了穩定處理效率，可採用兩級串聯。這種流程革新、負荷率提高、構造不變的生物濾池稱高負荷率生物濾池。繼而發現，濾床深度從2米左右提高到8米以上時，通風改善，即使水力負荷率提高，濾床也不再堵塞，濾池工作良好，同時有機物負荷率也可以提高到1左右。因為這種濾池的平面直徑一般為池高的1/6～1/8左右，外形像塔，故稱塔式濾池。自塑膠型塊問世後，通風、堵塞等不再成為問題，濾床深度和濾率可根據需要進行設計。

生物轉盤

是隨著塑膠的普及而出現的。數十片、近百片塑膠或玻璃鋼圓盤用軸貫串，平放在一個斷面呈半圓形的條形槽的槽面上。盤徑一般不超過4米，槽徑約大幾釐米。有電動機和減速裝置轉動盤軸，轉速1。5～3轉/分左右，決定於盤徑，盤的周邊線速度在15米/分左右。

廢水從槽的一端流向另一端。盤軸高出水面，盤面約40%浸在水中，約60%暴露在空氣中。盤軸轉動時，盤面交替與廢水和空氣接觸。盤面為微生物生長形成的膜狀物所覆蓋，生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸，不斷地取得汙染物和氧氣，淨化廢水。膜和盤面之間因轉動而產生切應力，隨著膜的厚度的增加而增大，到一定程度，膜從盤面脫落，隨水流走。

同生物濾池相比，生物轉盤法中廢水和生物膜的接觸時間比較長。而且有一定的可控性。水槽常分段，轉盤常分組，既可防止短流，又有助於負荷率和出水水質的提高，因負荷率是逐級下降的。生物轉盤如果產生臭味，可以加蓋。生物轉盤一般用於水量不大時。

曝氣生物濾池（BAF）

曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體於一體，節省了後續沉澱池（二沉池），具有容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質好：執行能耗低，執行費用少的特點。

接觸氧化

接觸氧化法是一種兼有活性汙泥法和生物膜法特點的新的廢水生化處理法。這種方法的主要裝置是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有焦炭、礫石、塑膠蜂窩等填料，填料被水浸沒，用鼓風機在填料底部曝氣充氧，這種方式稱為鼓風曝氣；空氣能自下而上，夾帶待處理的廢水，自由透過濾料部分到達地面，空氣逸走後，廢水則在濾料間格自上向下返回池底。

活性汙泥附在填料表面，不會隨水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動，不斷更新，從而提高了淨化效果。生物接觸氧化法具有處理時間短、體積小、淨化效果好、出水水質好而穩定、汙泥不需迴流也不膨脹、耗電小等優點。

厭氧生物濾池

厭氧生物濾池內部填充固體填料，如爐渣、瓷環、塑膠等，厭氧微生物部分附著生長在填料上，形成厭氧生物膜，另一部分在填料空隙間處於懸浮狀態。

厭氧濾池的優點是：生物固體濃度高，可以承擔較高的有機負荷；生物固體停留時間長，抗衝擊負荷能力較強；啟動時間短，停止執行後再啟動比較容易；不需汙泥迴流；執行管理方便。厭氧生物濾池的缺點是在汙水懸浮物較多時容易發生堵塞和短路。

厭氧生物濾池可採用中溫（30~35℃）、高溫（50~55℃）或常溫（8~30℃）執行，適用於溶解性有機物較高的廢水，適用COD濃度範圍為1000~20000mg/L。為了避免堵塞，可迴流部分處理水以對進水進行稀釋和加大水力表面負荷。

厭氧生物濾池按水流的方向可分為升流式厭氧濾池和降流式厭氧濾池。廢水向上流動透過反應器的為升流式厭氧濾池，反之為降流式厭氧濾池。如果將升流式厭氧生物濾池的填料床改成兩層，下半部不用填料使成為懸浮汙泥層，上半部仍用填料床，成為複合式厭氧生物濾池，則可有效避免堵塞並提高處理效率。降流式厭氧生物濾池由於水流下向流動、沼氣上升以及填料空隙間懸浮汙泥的存在，混合情況良好，屬於完全混合工藝；而升流式則屬於推流式工藝。

生物膜法生物膜的形成

● 前提條件：起支撐作用的載體物——填料或稱濾料；

● 營養物質——有機物、N、P以及其它；

● 接種微生物；

生物膜的形成過程：含有營養物質和接種微生物的汙水在填料的表面流動，一定時間後，微生物會附著在填料表面而增殖和生長，形成一層薄的生物膜。

生物膜法生物膜的組成

在生物膜上由細菌及其它各種微生物組成的生態系統以及生物膜對有機物的降解功能都達到了平衡和穩定。

對於城市汙水，在20°C條件下，生物膜從開始形成到成熟，一般需要30天左右。

性質：高度親水，存在著附著水層

微生物高度密集：各種細菌以及微型動物，這些微生物起著主要去除廢水中的有機汙染物的作用，形成了有機汙染物——細菌——原生動物（後生動物）的食物鏈

生物膜法生物膜的更新與脫落

1。生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內部深處將轉變為厭氧狀態

2。成熟的生物膜一般都由厭氧膜和好氧膜組成

3。好氧膜是有機物降解的主要場所，一般厚度為2mm。

厭氧膜的加厚過程：

1。厭氧的代謝產物增多，導致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞；

2。氣態產物的不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力；

3。成為老化生物膜，其淨化功能較差，且易於脫落。

生物膜的更新：

1。老化膜脫落，新生生物膜又會生長起來；

2。新生生物膜的淨化功能較強。

生物膜法的執行原則

1。減緩生物膜的老化程序

2。控制厭氧膜的厚度

3。加快好氧膜的更新

4。儘量控制使生物膜不集中脫落。

生物膜法特點

生物相方面的特徵：

1。微生物多樣化；

2。 生物的食物鏈長；

3。 能夠存活世代時間較長的微生物；

4。 分段執行與優佔種屬

處理工藝方面的特徵：

1。對水質、水量變動有較強的適應性；

2。汙泥沉降效能良好，宜於固液分離；

3。能夠處理低濃度的汙水；

4。易於維護執行、節能

生物膜法基本特徵

微生物在填料表面聚附著形成生物膜後，由於生物膜的吸附作用，其表面存在一層薄薄的水層，水層中的有機物已經被生物膜氧化分解，故水層中的有機物濃度濃度比進水要低得多，當廢水從生物膜表面流過時，有機物就會從運動著的廢水中轉移到附著在生物膜表面的水層中去，並進一步被生物膜所吸附，同時，空氣中的氧也經過廢水而進入生物膜水層並向內部轉移。

生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對有機物進行分解和機體本身進行新陳代謝，因此產生的二氧化碳等無機物又沿著相反的方向，即從生物膜經過附著水層轉移到流動的廢水中或空氣中去。這樣一來，出水的有機物含量減少，廢水得到了淨化。

在小規模分散型汙水處理中大量使用生物膜汙水處理工藝，比使用活性汙泥工藝更有優勢，具體體現在：

1。微生物相方面，各種生物膜工藝中參與淨化反應的微生物多樣化，微生物的食物鏈較長，世代時間較長的微生物易於存活，在分段執行中每段都能夠形成優勢菌種；

2。在處理工藝上，各種生物膜工藝對水質水量變化均有較強的適應性，汙泥沉降效能良好、易於固液分離，能夠處理低濃度的汙水，易於維護、節能。

生物膜掛膜過程使用的方法一般有直接掛膜法和間接掛膜法兩種

在各種形式的生物膜處理設施中，生物接觸氧化池和塔式生物濾池由於具有曝氣系統，而且填料量和填料空隙均較大，可以使用直接掛膜法；而普通生物濾池和生物轉盤等設施需要使用間接掛膜法。

直接掛膜法

該方法是在合適的水溫、溶解氧等環境條件及合適的pH、BOD5、C/N等水質條件下，讓處理系統連續進水正常執行。對於生活汙水、城市汙水或混有較大比例生活汙水的工業廢水可以採用直接掛膜法，一般經過7～10d就可以完成掛膜過程。

間接掛膜法

對於不易降解的工業廢水，尤其是使用普通生物濾池和生物轉盤等設施處理時，為了保證掛膜的順利執行，可以透過預先培養和馴化相應的活性汙泥，然後再投加到生物膜處理系統中，進行掛膜，也就是分佈掛膜。通常的做法是先將生活汙水或其與工業廢水的混合汙水培養出活性汙泥，然後將該汙泥或其它類似汙水處理廠的汙泥與工業廢水一起放入一個迴圈池內，再用泵投入生物膜法處理設施中，出水和沉澱汙泥均迴流到迴圈池。

迴圈執行形成生物膜後，通水執行，並加入要處理的工業廢水。可先投配20%的工業廢水，經分析進出水的水質，生物膜具有一定處理效果後，再逐步加大工業廢水的比例，直到全部都是工業廢水為止。也可以用摻有少量（20%）工業廢水的生活汙水直接培養生物膜，掛膜成功後再逐步加大工業廢水的比例，直到全部都是工業廢水為止。

培養和馴化生物膜過程中需要注意以下事項：

1。開始掛膜時，進水流量應小於設計值，可按設計流量的20%～40%起動運轉。在外觀可見已有生物膜生成時，流量可提高至60%～80%，待出水效果達到設計要求時，即可提高流量至設計標準。

2。在生物轉盤法中，用於硝化的轉盤，掛膜時間要增加2～3周，並注意進水BOD應低於30mg/L，因自養性硝化細菌世代時間長，繁殖生長慢，若進水有機物過高，可使膜中異養細菌佔優勢，從而抑制了自養菌的生長。

3。當水中出現亞硝酸鹽時，表明生物膜上硝化作用程序已開始；當出水中亞硝酸下降，並出現大量硝酸鹽時，表明硝化菌在生物膜上已佔優勢，掛膜工作宣告結束。

4。掛膜所需的環境條件與活性汙泥培菌時相同，要求進水具有合適的營養、溫度、pH等，尤其是氮磷等營養元素的數量必須充足，同時避免毒物的大量進入。

5。因初期膜量較少，反應器內充氧量可稍少。使溶解氧不致過高；同時採用小負荷進水的方式，減少對生物膜的沖刷作用，增加填料或填料的掛膜速度。

6。在冬季13℃時掛膜，整個週期比溫暖季節延長2～3倍。

7。在生物膜培養掛膜期間，由於剛剛長成的生物膜適應能力較差，往往會出現膜狀汙泥大量脫落的現象，這可以說是正常的，尤其是採用工業廢水進行馴化時，脫膜現象會更嚴重。

8。要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不使厭氧層過分增長，透過調整水力負荷（改變回流水量） 等形式使生物膜脫落均衡進行。同時隨時進行鏡檢，觀察生物膜生物相的變化情況，注意特徵微生物的種類和數量變化情況。