生物膜法基本原理..共31页
《生物膜法》课件
目录 CONTENT
• 生物膜法概述 • 生物膜法的基本组成 • 生物膜法处理工艺流程 • 生物膜法处理效果影响因素 • 生物膜法处理技术的研究进展 • 生物膜法处理技术的前景与挑战
01
生物膜法概述
定义与原理
01
定义
生物膜法是一种利用微生物在 固体载体表面附着或累积形成 生物膜，通过膜的吸附、降解 等作用去除废水中有机污染物 的水处理技术。
生物膜稳定性
生物膜的稳定性对处理效果的稳定性 和持久性具有重要影响。
微生物种群结构与代谢特性
微生物种群结构
微生物种群结构对处理效果具有重要影 响，不同微生物种群对污染物的降解能 力不同。
VS
代谢特性
微生物的代谢特性直接影响污染物的降解 效率和产物，对处理效果具有重要影响。
05
生物膜法处理技术的研究 进展
证处理效果。
06
生物膜法处理技术的前景 与挑战
生物膜法处理技术的发展趋势
高效低耗
随着技术的不断进步，生物膜法 处理技术将朝着更高效、低能耗 的方向发展，提高处理效率的同
时降低运行成本。
多元化应用
生物膜法处理技术将拓展到更多领 域，如高浓度有机废水、重金属废 水等，满足不同行业的处理需求。
智能化控制
借助物联网、大数据等先进技术， 实现生物膜法处理技术的智能化控 制，提高处理过程的稳定性和可靠 性。
生物膜法处理技术的市场潜力
市场需求增长
随着环保意识的增强和排放标准 的提高，生物膜法处理技术的市 场需求将持续增长。
技术创新驱动
技术创新将推动生物膜法处理技 术的市场竞争力提升，开拓更广 阔的市场空间。
新型生物膜反应器的研究与应用
生物膜法的原理
生物膜法的原理
生物膜法是一种利用微生物膜对水进行处理的生物技术方法。
它利用微生物的代谢活动和生长来去除水中的有机物、氮、磷等污
染物，是一种环保、高效的水处理技术。
生物膜法的原理主要包括
微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用。
首先，微生物的生长代谢是生物膜法能够有效去除水中污染物
的基础。
微生物在水中生长繁殖，通过代谢活动将有机物、氮、磷
等污染物转化为无害的物质，从而起到净化水质的作用。
微生物的
代谢活动需要适宜的温度、pH、氧气等条件，因此在生物膜法中需
要对水体进行适当的调控，以提供良好的生长环境。
其次，生物膜的形成是生物膜法能够高效去除污染物的关键。
微生物在水中通过自身的黏附能力和分泌物质的作用，形成生物膜。
这种生物膜能够有效地吸附和富集水中的有机物和微粒，为微生物
的代谢活动提供了良好的环境。
同时，生物膜还能够阻隔水中的有
害物质，起到过滤和隔离的作用，确保水质得到有效净化。
最后，微生物与底物之间的相互作用是生物膜法能够去除污染
物的重要环节。
微生物通过酶的作用将水中的有机物、氮、磷等底
物降解分解，释放出能量和新的生物体。
这种相互作用不仅能够去除水中的污染物，还能够促进微生物的生长繁殖，增加生物膜的活性和稳定性。
综上所述，生物膜法利用微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用，去除水中的有机物、氮、磷等污染物，是一种环保、高效的水处理技术。
通过合理调控水体环境、优化生物膜结构和提高微生物活性，可以进一步提高生物膜法的净化效果，为水质治理和环境保护提供更多有效手段。
生物膜法ppt
生物转盘由盘片、转轴和驱动装置以及接触反应槽等部分组 成。
转盘交替地和空气与污水接触，经过一段时间后在转盘上 将附着一层栖息着大量生物的生物膜。
生物转盘具有微生物浓度高；生物相分级；泥龄长；生物 膜上的微生物食物链较长，污泥产量少等有点。
生物转盘工艺设计的主要内容是计算转盘总面积。
（四）、生物接触氧化
生物接触氧化处理技术的实质是在池内填充填料，已经充 氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速经填料。在填料上布 满生物膜，污水与生物膜接触，在生物膜上微生物的新陈代谢 功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化， 又称“浸没式生物滤池”。
三、生物膜的培养和驯化
使具有代谢活性的微生物污泥在生物处理系统中的填料上 固着生长的过程称为挂膜。挂膜也就是生物膜处理系统膜状污 泥的培养和驯化过程。
挂膜过程中回流沉淀池出水和池底污泥，可促进挂膜的早 日完成。一般有直接挂膜法和间接挂膜法。
挂膜时需要注意的事项。
四、生物膜法的运行管理
（一）生物膜系统微生物的特点及运行管理 （1）生物膜系统微生物的特点：厌氧和兼性厌氧 菌的比例高；丝状微生物数量较多；存在较高等 的微型动物；成层分布现象。 （2）生物膜系统运行中应特别注意的问题：
1.普通生物滤池
又称滴滤池，是生物滤池早期出现的类型。主要由池体、 填料、布水装置和排水系统组成。
1）填料
填料是生物滤池的主体，它对生物滤池的净化功能有直接影响。 应具备：
质坚、高强、耐腐蚀、抗冰冻；较高的比表面积；较大的孔隙 率等
2）布水装置
首要任务是向滤池表面均匀地撒布污水，适应水量的变化、不 易堵塞等
第五章 生物膜法
生物转盘
生物转盘（又名转盘式生物滤池）是一种生物膜法 处理设备。它具有很多优点，在印染、造纸、皮 革和石油化工等行业的工业废水处理中得到应用， 效果较好。
生物转盘
处理特点
转盘上生长的微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上的微 生物量最高可达5mg／cm2，折算成氧化槽(废水槽)混和液浓度大体为 10000～20000mg／L。所以BOD5负荷可达10～20g／m2(盘面)·d，转 盘水槽容积负荷达1.5～3.0kg/m3·d，高出活性污泥法一倍多。另外，由 于微生物浓度高，所以F／M值低，一般在0.002～0.5左右。微生物基本 处于内源呼吸期，脱落污泥量少。
生物转盘在工艺和维护运行方面的特点
微生物浓度高，这是生物转盘高效率的主要原因之 一。
生物相分级 泥龄长（生物转盘具有硝化、脱氮与除磷功能） 耐冲击负荷 污泥量少 动力消耗低 维护管理方便
生物接触氧化法
生物接触氧化工艺是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的 生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污 水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水 同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中 存在污水与填料接触不均的缺陷。
二级处理流程（二氧二沉法 ）
二级处理流程（二氧二沉法 ）
采用二段法的目的，是为了增加生物氧化时间，提高生化处理效率， 同时更适应原水水质的变化，使处理水质稳定。原水经调节池调 节后，进入第一生物接触氧化池，然后流入中间沉淀池进行泥水 分离，上层水继续进入第二接触氧化池，最后流入二次沉淀池， 再次泥水分离，出水排放，沉淀池的污泥定期排出。
生物转盘对冲击负荷的适应力也强。可适应pH值在4.8～9.5范围内的 变化，但pH值若急剧变化，则会破坏转盘的工作。温度在13～23℃范围 内时，对处理效果影响不大；在此温度范围之外，若按正常条件设计，则 盘片面积应乘以温度校正系数f。
生物膜法的原理
生物膜法的原理
生物膜法是一种利用特定的微生物生长和代谢特性来处理废水的方法。
其原理是通过将含有有机污染物的废水流经一种特定的载体，使该载体上附着的微生物形成一个稳定的生物膜。
这些微生物通过附着在生物膜上的方式，将废水中的有机物经过生物分解转化为无害的产物，同时吸附和去除水中的悬浮物和溶解物。
所以生物膜法可以同时实现废水的处理和净化。
在生物膜法中，载体材料是一个关键的因素。
载体材料的选择需要考虑其物化性质、表面形貌和孔隙结构等因素，以促进微生物的吸附和附着。
常用的载体材料包括聚合物、陶瓷、活性炭等。
生物膜法的处理过程可以分为附着阶段、生物膜发展阶段和稳定阶段。
在附着阶段，废水中的微生物会通过吸附和附着的方式固定在载体上，形成初步的生物膜。
随着时间的推移，生物膜发展阶段开始，微生物会不断繁殖生长，并向载体表面延伸，形成更加稳固的生物膜。
最终，在稳定阶段，生物膜的形成达到平衡状态，废水可以通过生物膜层，被微生物降解处理。
生物膜法具有高度的降解效率和处理稳定性。
微生物附着在生物膜上可以形成高浓度的细胞群，提高了反应速率和处理能力。
此外，生物膜还能提供良好的保护和氧化还原环境，有利于微生物的生长和代谢活动。
总体而言，生物膜法通过利用微生物的附着和代谢功能，将废水中的有机污染物转化为无害产物，达到废水处理和净化的目
的。
该方法具有效率高、稳定性强等优点，已被广泛应用于工业和生活废水的处理领域。
生物膜法处理污水的基本原理
生物膜法处理污水的基本原理生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。
生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。
生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。
生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。
废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。
因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名。
废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理。
其基本机理见水的生物处理法。
生物膜法的典型流程流程（图1）中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。
前三种用于需氧生物处理过程，后一种用于厌氧过程。
最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池（满盛碎块的水池）。
它们的运行都是间歇的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周期。
它们是污水灌溉的发展，是以土壤自净现象为基础的。
接着就出现了连续运行的生物滤池。
新型塑料问世后，又有了新的发展。
生物滤池生物膜法中最常用的一种生物器。
使用的生物载体是小块料(如碎石块、塑料填料)或塑料型块，堆放或叠放成滤床，故常称滤料。
与水处理中的一般滤池不同,生物滤池的滤床暴露在空气中,废水洒到滤床上。
布水器有多种形式,有固定式的,有移动式的。
回转式布水器使用最广。
它以两根或多根对称布置的水平穿孔管为主体,能绕池心旋转。
穿孔管贴近滤床表面,水从孔中流出。
布水器的工作是连续的，但对局部床面的施水是间歇的，这承继了污水灌溉间歇灌水的概念。
滤床的下面有用砖或特制陶块、混凝土块铺成的集水层。
再下面是池底。
集水层和池外相通,既排水又通风。
工作时,废水沿载体表面从上向下流过滤床，和生长在载体表面上的大量微生物和附着水密切接触进行物质交换。
生物膜法的原理
生物膜法的原理
生物膜法是一种利用微生物膜去除水中有机物和微生物的方法。
其原理是通过微生物在水中形成生物膜，利用微生物的新陈代谢和降解能力，将有机物降解为无害的物质，从而达到净化水质的目的。
生物膜法的原理主要包括以下几个方面：
1. 微生物附着和生长，水中存在着大量的微生物，它们能够在适宜的环境条件下附着在固体表面形成生物膜。
生物膜中的微生物通过吸附、离子交换等方式将有机物质固定在膜表面，从而起到了过滤和吸附的作用。
2. 微生物的代谢作用，生物膜中的微生物通过新陈代谢作用，将有机物质降解为无机物质和能量。
微生物在降解有机物的过程中，会释放出一些酶和代谢产物，这些物质能够进一步促进有机物的降解，加速生物膜的净化作用。
3. 生物膜的稳定性，生物膜具有一定的稳定性，能够在一定条件下长期存在并发挥作用。
在水处理过程中，通过控制水质、温度、氧气供应等条件，可以维持生物膜的稳定性，保证其持续发挥净化作用。
生物膜法的原理是一种高效、环保的水处理方法。
相比传统的化学方法，生物膜法具有能耗低、无二次污染、操作简便等优点。
在实际应用中，生物膜法已经被广泛应用于城市污水处理、工业废水处理、饮用水净化等领域。
总的来说，生物膜法的原理是通过微生物膜的形成和微生物的代谢作用，将水中的有机物质降解为无害物质，达到净化水质的目的。
这种方法不仅能够有效去除水中的有机污染物，而且具有成本低、效率高、环保等优点，是一种具有广阔应用前景的水处理技术。
第四章 生物膜法
生物滤池系统的功能设计
滤池类型和 流程选择
二次沉淀池的形 式、个数和工艺 尺寸的确定
滤池个数和 滤床尺寸的 确定
布水设备的计算
滤 池 类 型 的 选 择
低负荷生物滤池现 在已经不常用，仅在污 水量小、地区比较偏僻、 石料不贵的场合尚有可 能使用。
大多采用高负荷生物滤池
两种类型 回流式 塔式（多层式）
固定式喷嘴 布水系统
固定式布水系统是由虹吸装 臵、馈水池、布水管道和喷嘴 组成。这类布水系统需要较大 的水头，约在2m左右。
脉冲式生物滤池配水系统
排水系统
收集滤床流出的污水与生物膜 作 保证通风
用 支撑滤料
池底排水系统的组成
排水假底是用特制砌块或栅板铺成，滤料堆 在假底上面。假底空隙率不小于滤池面积5％～ 8％，高于池底0.4～0.6m。
影响生物滤池性能的主要因素
生物滤池中有机物的降解过程 同时发生着多过程
有机物在 污水和生 物膜中的 传质过程
有机物的 好氧和厌 氧代谢过 程
氧在污水 和生物膜 中的传质 过程
生物膜的 生长和脱 落等过程
这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化 污水的性能。影响这些过程的主要因素有：
滤池高度 负 荷 率
影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。 自然拔风的推动力是池内温度与气温之差以及滤池的高度。 温度差越大，通风条件越好； 当水温较低，滤池内的温度低于水温时（夏季），池 内气流向下流动； 当水温较高，池内温度高于气温时（冬季），气流向 上流动； 若池内外无温度差，则停止通风； 正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所 需的氧量，自然通风不能满足时，应考虑强制通风。
污染物流动水层附着水层生物膜生物降解
生物膜法的基本原理-给马贺
生物膜法的基本原理生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力；主要的生物膜法有：①生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；②生物转盘；③生物接触氧化法；④好氧生物流化床等。
一、生物膜的结构1、生物膜的形成生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。
(1) 生物膜的形成：含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。
(2) 生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。
生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 C)2、生物膜的结构生物膜的基本结构如图1所示。
图1 生物膜结构示意图(1) 生物膜的性质：①高度亲水，存在着附着水层；②微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。
(2) 生物膜降解有机物的过程：3、生物膜的更新与脱落(1) 厌氧膜的出现：①生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；②成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。
(2) 厌氧膜的加厚：①厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；②气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。
生物膜法
7.510%；机械通风时，风机容量一般按气水比为100150：1来
设计；
六、生物滤池的设计计算
滤池类型和流程 选择
二次沉淀池的形式、 个数和工艺尺寸的确 定
滤池个数和滤 床尺寸的确定
布水设备的计算
滤 池 类 型 的 选 择
低负荷生物滤池现在已经 基本上不常用，仅在污水量小、 地区比较偏僻、石料不贵的场 合尚有可能使用。
① 多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料；②
比表面积为100220 m2/m3，孔隙率一般大于94%。
两种常见的塑料滤料
滤料比表面积在98～340m2/m3之间，孔隙 率为93％～95％
滤料比表面积在81～195m2/m3之间，孔隙 率为93％～95％
国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心 间距在20mm左右，孔隙率95％左右，比表面积在 200m2/m3左右。
85~95 75~90 65~85
没有经验可以援用的工业废水，应经过试验，确定其设计的负荷率。
滤 池 个 数 和 滤 床 尺 寸 的 确 定
（2）滤床高度的确定 根据计算结合经验确定。 在滤床的总体积和高度确定后，滤床的总面积可以算出。当总面积不 大时，可采用2个滤池。 目前生物滤池的最大直径为60m，通常是在35m以下。 最后应该核算滤速，看它是否合理。回流生物滤池池深浅，滤速一般 不超过30m/d，其滤率的确定与进水BOD5有关，如下表所示。
四、影响生物滤池性能的主要因素
生物滤池中有机物的降解过程 同时发生着多过程
有机物在污水 和生物膜中的 传质过程
有机物的好氧 和厌氧代谢过 程
氧在污水和生 物膜中的传质 过程
生物膜的生长 和脱落等过程
这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化污水的性能。影 响这些过程的主要因素有：