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【《排水工程》第42講】

重要指數(shù)：★★★

上一節(jié)主要講解活性污泥法的工藝設(shè)計(jì)中的生物反應(yīng)池容積計(jì)算、污泥回流系統(tǒng)、二沉池設(shè)計(jì)與校核設(shè)計(jì)，詳見。

本節(jié)主要講解生物膜法水處理工藝的相關(guān)知識，包括生物膜法概述、生物膜的構(gòu)造、生物膜中的生物相3部分內(nèi)容。

第13章生物膜法知識框架

01

生物膜法概述

關(guān)于生物膜法，是污水處理的一種方法。該法采用各種不同載體，通過污水與載體的不斷接觸，微生物細(xì)胞在載體表面生長和繁殖，由細(xì)胞自內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成孔狀結(jié)構(gòu)，稱之為生物膜。利用生物膜的生物吸附和氧化作用，以降解去除污水中的有機(jī)污染物。

生物膜法分類方式也有很多種，基本是側(cè)重點(diǎn)不同時(shí)所分類方式不同，大體可以按照以下幾種方式分類：

1. 根據(jù)其載體是否被所需要處理的污水淹沒，分為三種形式：浸沒式生物膜法、半浸沒式生物膜法和非浸沒式生物膜法。
2. 按生物膜生物反應(yīng)池的供氧方式劃分，可以分為自然供氧和人工供氧兩種形式。
3. 按照生物膜是否需要氧氣又能夠分為好氧生物膜和厭氧生物膜。
4. 按照生物膜反應(yīng)池中的載體形態(tài)又可以分為固定床和流化床兩種形式。

生物膜法與活性污泥法的比較

生物膜法處理前應(yīng)該經(jīng)過除渣、沉砂、沉淀處理，按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，生物膜法適用于中小規(guī)模污水處理。那如何界定污水處理廠的規(guī)模呢？

• 處理量＞10萬m3/d的規(guī)模則為大型污水處理廠；
• 處理量處于5萬~10萬m3/d的規(guī)模則為中型污水廠；
• 處理量＜5萬m3/d的規(guī)模則為小型污水廠。

如果按類別劃分的話，生物膜法目前國內(nèi)均用于四類及以下規(guī)模的二級污水廠，普通生物濾池一般適用于處理日污水量不大于1000m3的小城鎮(zhèn)污水或有機(jī)工業(yè)廢水。那如何按照類別劃分污水廠規(guī)模？（注：以下類別劃分方式，包含下限值，不包含上限值）

• 一類污水廠：50~100萬m3/d處理量；
• 二類污水廠：20~50萬m3/d處理量；
• 三類污水廠：10~20萬m3/d處理量；
• 四類污水廠：5~10萬m3/d處理量；
• 五類污水廠：1~5萬m3/d處理量。

02

生物膜的構(gòu)造

生物膜就是一層由不同種類微生物附著在填料載體上形成的薄膜，從形成到成熟，經(jīng)過潛伏、生長兩個(gè)階段，如果所處理污水為城市污水，在20℃條件下，大約經(jīng)過30d左右形成，其主要構(gòu)成物質(zhì)均為高度親水物質(zhì)，主要分為厭氧層和好氧層兩層，構(gòu)造如下圖所示。

生物膜結(jié)構(gòu)

對于活性污泥法和生物膜法中的微生物相，都有絲狀菌，那為什么生物膜法不易發(fā)生污泥膨脹而活性污泥法容易發(fā)生污泥膨脹，原因在于生物膜法都是生長在填料載體之上的，即使絲狀菌長得再多，也不會脫離載體漂浮的。另外對于活性污泥法和生物膜法控制微生物量穩(wěn)定的方法也不一樣，對于活性污泥法，是通過排放剩余污泥的形式保持池內(nèi)活性污泥濃度一致，而生物膜法是通過水力沖刷老化生物膜的方式保持生物膜量處在一個(gè)動態(tài)平衡的范圍內(nèi)。

03

生物膜中的生物相

對于構(gòu)成生物膜的微生物種類，有小到大、由簡單到復(fù)雜依次為細(xì)菌（分為好氧、厭氧和兼氧）、真菌（包括絲狀菌）、藻類（數(shù)量少，對污水凈化作用小）、原生動物（鞭毛蟲、肉足蟲、纖毛蟲等，在種屬和個(gè)數(shù)上，纖毛蟲占比例較大）、后生動物（輪蟲、線蟲、寡毛類）。

由此可知，生物膜上的微生物相十分豐富，形成了由細(xì)菌、真菌、藻類到原生動物、后生動物組成的復(fù)雜生態(tài)體系，這些微生物的出現(xiàn)及是否占優(yōu)勢常與污水水質(zhì)和生物膜所處的環(huán)境條件相關(guān)。

1. 當(dāng)負(fù)荷適當(dāng)時(shí)：常出現(xiàn)獨(dú)縮蟲屬、聚縮蟲屬、累枝蟲屬、集蓋蟲屬和鐘蟲屬等；
2. 當(dāng)負(fù)荷過高時(shí)：真菌類增加，纖毛蟲類消失，可以看到的只有性滴蟲屬、波豆蟲屬、尾波蟲屬等鞭毛類；
3. 當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)：可觀察到盾纖蟲、尖毛蟲屬、表殼蟲屬和鱗殼蟲屬等；
4. 當(dāng)厭氧層減少時(shí)：后生動物如輪蟲和線蟲大量出現(xiàn)時(shí)，能使生物膜快速更新，生物膜中厭氧層減少，不會引起生物膜過厚，且生物膜脫落量也少；
5. 當(dāng)厭氧層增厚時(shí)，如果扭頭蟲屬、新生態(tài)蟲屬和貝日阿托氏菌屬等出現(xiàn)時(shí)，表明生物膜中厭氧層增厚。

可見，生物膜上的生物相起指標(biāo)作用，可用以判斷生物膜反應(yīng)器的運(yùn)行情況及污水處理效果。

04

本節(jié)總結(jié)

本節(jié)內(nèi)容作為生物膜法入門知識介紹，在考試中大多出現(xiàn)在知識選擇題當(dāng)中，案例不會出現(xiàn)，需要特別注意的是以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

1. 生物膜法的浸沒式、半浸沒式和非浸沒式分類方法及代表工藝（后面會講）；
2. 生物膜法適合于中小規(guī)模處理廠應(yīng)用；
3. 生物膜構(gòu)造（厭氧層和好氧層，且兩者有一個(gè)動態(tài)平衡）；
4. 生物膜法生物相要比活性污泥法生物相豐富。

本節(jié)內(nèi)容就到此為止，如果有任何疑問歡迎在下方留言區(qū)留言交流。

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