3-1 生物膜法的基本原理在线视频

好，同学们好，欢迎大家来到水处理MOOC课堂

我们在前面介绍完第二章，废水好氧生物处理工艺的第一部分

活性污泥的基础上呢，我们今天开始来介绍

废水的好氧生物处理工艺的第二部分，也就是生物膜法

或者呢，我们有的时候也会称为附着生长法

主要的内容呢，分成这样的五节，第一部分

是来介绍生物膜法的一些基本原理，随后介绍四个

生物膜法的主要工艺，那么生物滤池，生物转盘

生物接触氧化法和生物流化床，那当然特指的是

好氧的生物流化床。我们首先来看，什么是生物膜

或者说，什么是生物膜法。首先看呢，什么是生物膜

生物膜呢，实际上是指附着生长在固体状的材料表面的

由多种微生物形成的一种膜状的生物聚集体

这里面所提到固体状材料呢，我们在生物膜法中间

针对不同的工艺呢，它有不同的名称，好比说呢

在生物滤池中间，我们把它称为滤料，在生物接触氧化工艺中间

我们把它称为填料，在生物转盘中间呢

当然它就是转盘，在生物流化床中间，我们把它称为载体

这些物质呢，可以由不同的材料来做成

好比说滤料呢，由石土，石块或者卵石，填料可以是塑料的

也可以是一些块状的，这种填料。转盘呢，当然可以用塑料制成

甚至是用一些这个轴片，或者是木材做成

而载体呢，通常是细小颗粒的无机的一些颗粒，那如何能够形成生物膜呢

我们首先需要有三个前提条件，第一呢，是需要有载体

那也就是我们前面提过的填料或者滤料或者是载体

第二呢，要有充足的，或者是足够的营养物质

像有机物、N、P，以及其它的一些微量或者是

宏量的一些金属元素。一般呢，在生物膜法中间呢

是由这个污水来提供。第三呢，是接种的微生物

通常呢，也是由这个废水中间或者污水中间

本来存在的一些微生物自行来接种，或者是自行来提供

必要的时候呢，我们也可以直接采用接种的方法

如从别的污水处理厂甚至是从活性污泥的

曝气池中间接种一些微生物过来呢，作为接种的微生物

那么有了这三个前提条件以后呢，我们就来研究一下

这个生物膜的形成过程，当含有营养物质和接种微生物的污水

在填料的表面流动，经过一定时间以后呢，污水中的微生物

会在填料的表面附着增殖，并且生长，形成一层薄的生物膜

在生物膜上，由于细菌及其他各种微生物逐渐增多

它形成了一个良好的生态系统

生物膜呢，对废水中间的有机物进行降解，最终呢

达到了一定的平衡和稳定以后，这样的一种状态呢

我们称为是生物膜的一种成熟状态，通常情况下呢

这个生物膜从最开始接种，生长，到最终形成成熟

所需要的时间，一般是在20°C下

如果是处理城市污水呢，需要大概一个月左右，30天

好，这个图给出了生物膜的结构示意图

我们可以看到呢，生物，这个固体载体

滤料或者是填料或者是载体呢，它作为一个固体的附着材料

在它的表面呢，会附着成长一层薄的生物膜

生物膜通常呢，由好氧膜和厌氧膜共同来组成

在生物膜的外侧呢，是一个流动的水层

这个指的是这个污水呢，从上到下

缓慢地在载体的表面流动，在这个流动过程中间呢

它有很多物质的传递，最简单的来说呢，污水中间带入的氧气

会向生物膜内部传递，污水中间带入的这些有机物

或者说是其他的污染物，像用COD或者BOD来表示的有机物

也会向生物膜内部传递

传递进到好氧膜和厌氧膜中间，会发生好氧的反应

和厌氧的反应，有机物被降解，被转化成二氧化碳

二氧化碳会被释放到流动水层，随着水层的流动会带走

或者是其他的一些氮，硫，磷，会相应的发生一些变化

也会随着这个流动水层呢，而被带走

而在这个过程中间呢，生物膜会不断地增厚

导致氧气的传递受到限制，而在这个填料的底部会形成厌氧膜

厌氧膜的厚度呢，可能还会逐渐的增加

最终呢，会导致这个生物膜的脱落，所以的话呢

我们可以看到，在这样的一种条件下呢，形成的生物膜呢

它的性质呢，主要是，第一，它是高度的清水承载着一个附着水层

在生物膜中呢，微生物高度的密集

有各种的细菌，以及各种的微型动物

形成了有机污染物，被细菌利用，然后细菌又被原生动物

或者后生动物作为食物的这样的一个完整的食物链

随后呢，又会出现刚才已经讲过的厌氧膜

厌氧膜的出现是由于生物膜的厚度不断增加

氧气的传递呢，不能够传到生成的生物膜

而导致，厌氧膜的出现

成熟的生物膜通常都由好氧膜和厌氧膜来组成

而厌氧膜逐渐的增厚，会导致生物膜在填料表面的附着能力的下降

但是通常起作用的是好氧膜的这一部分

我们称为呢，好氧膜是有机物降解的主要的场所

它的一般的厚度呢，是在2mm左右

在整个生物膜的形成过程中间呢，还会涉及到一个生物膜的更新和脱落

那我们前面已经讲过的，随着生物膜中间的厌氧膜厚度的增加

生物膜会处在一种老化的状态

它的净化的功能会变差，也容易从填料的表面脱落

厌氧的代谢产物也会增多，减弱生物膜在填料表面的附着能力

因此的话，我们要设法

促进这个老化膜的脱落，促进新生膜的增长

这就是涉及到生物膜的更新

新生的生物膜具有更强的净化能力

第二个问题是什么是生物膜法

从定义上来看呢，就是以生物膜作为去除废水中间污染物的

主体的这样的工艺，我们就把它统称为生物膜法

相应的，我们有的时候也会称为固定膜法

或者说是附着生长法，那么这是跟，前面我们第二章中

介绍的活性污泥法相对应。在活性污泥法中间呢

微生物都是悬浮生长在整个曝气池的混合液中间的

我们把那种方法呢，有的时候也称为悬浮生长法

而这种生物膜法呢，我们也称为附着生长法

它的起源呢，实际上可以追溯到土壤的自净过程

在早期，污水没有修建这样专门的设施来进行处理

而废水直接倒到土壤中间

在土壤的自净的作用下呢

就可以呢，实现废水的净化，这个过程

实际上是由土壤自净过程的人工化，或者是强化

生物膜法的处理对象呢，跟活性污泥法一样

也是处理的是废水或者污水中间溶解性的

或者胶体状的有机物污染物，以及氮素污染物

它的处理对象，主要的废水的对象

是生活污水，或者是城市污水，以及一些工业废水

从分类上来看，它可以分为生物滤池

生物转盘，生物接触氧化法，或者是生物流化床

根据这个生物膜的特点，我们可以总结一下

生物膜法的运行原则，是这样的四条

第一个，我们希望能够减少生物膜的老化进程

要控制厌氧膜的厚度，要设法加快好氧膜的更新

要对进水水质或者运行条件进行精细的控制

确保生物膜不会发生集中脱落的现象

相应的生物膜法的主要特点呢，我们可以看

有这样的两个方面，第一个是从微生物的方面来看

微生物的特征，我们跟活性污泥相比的话呢

生物膜法中微生物的种类呢，更加的多样化

我们在这呢，有这样的一张表，可以来看到呢

这个活性污泥和生物膜法相比，它的细菌的数量

真菌的数量，以及藻类，以及各种原生动物或者后生动物

相应的来说呢，在生物膜法中间

原生动物和后生动物的种类，都会要多一些

这主要的原因呢，是由于生物膜法是一个相对稳定的

适合于多种生物生长的这样一个微环境

第二呢，它还不用担心这个污泥的膨胀

因为在这个上面呢，丝状菌也可以大量生长

它不会出现这种污泥膨胀的问题，而且丝状菌的生长

还有利于生物膜法处理低浓度的废水

第三呢，是一些原生动物，或后生动物的种类也会多

因此，它能够大量的以一些细菌作为食物

因此总体来说呢，生物膜法的剩余污泥的量

会稍微的少一些，在这个生物膜法中间

甚至在某一些特别的工艺中间，有的时候还会出现藻类

甚至是些昆虫的幼虫

从工艺角度来看，它也有这样的一些特点

第一个特点呢，就是它的适应性强

主要是指的对于废水的水质和水量的变化呢

它具有较强的适应性

第二呢，是剩余污泥的沉降性能比较好

而且呢，易于实现泥水的分离

第三是能够处理比较低浓度的污水，刚才前面已经特别讲过

在生物膜中间，可以存在大量的丝状菌

而丝状菌比表面积比较大，在低的基质浓度下

它仍然能够高效的利用这个有机基质

第四呢，是整个系统易于维护运行，运行的费用比较少

这一节的内容到这，谢谢大家