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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(jiàn)。

本節(jié)主要講解生物膜法水處理工藝的相關(guān)知識(shí)，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(shí)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(guò)污水與載體的不斷接觸，微生物細(xì)胞在載體表面生長(zhǎng)和繁殖，由細(xì)胞自?xún)?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(chēng)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(lèi)方式也有很多種，基本是側(cè)重點(diǎn)不同時(shí)所分類(lèi)方式不同，大體可以按照以下幾種方式分類(lèi)：

1. 根據(jù)其載體是否被所需要處理的污水淹沒(méi)，分為三種形式：浸沒(méi)式生物膜法、半浸沒(méi)式生物膜法和非浸沒(méi)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(guò)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(chǎng)的規(guī)模呢？

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

如果按類(lèi)別劃分的話(huà)，生物膜法目前國(guó)內(nèi)均用于四類(lèi)及以下規(guī)模的二級(jí)污水廠(chǎng)，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(lèi)別劃分污水廠(chǎng)規(guī)模？（注：以下類(lèi)別劃分方式，包含下限值，不包含上限值）

• 一類(lèi)污水廠(chǎng)：50~100萬(wàn)m3/d處理量；
• 二類(lèi)污水廠(chǎng)：20~50萬(wàn)m3/d處理量；
• 三類(lèi)污水廠(chǎng)：10~20萬(wàn)m3/d處理量；
• 四類(lèi)污水廠(chǎng)：5~10萬(wàn)m3/d處理量；
• 五類(lèi)污水廠(chǎng)：1~5萬(wàn)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(lèi)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(guò)潛伏、生長(zhǎng)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(guò)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(duì)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(zhǎng)在填料載體之上的，即使絲狀菌長(zhǎng)得再多，也不會(huì)脫離載體漂浮的。另外對(duì)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(duì)于活性污泥法，是通過(guò)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(guò)水力沖刷老化生物膜的方式保持生物膜量處在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的范圍內(nèi)。

03

生物膜中的生物相

對(duì)于構(gòu)成生物膜的微生物種類(lèi)，有小到大、由簡(jiǎn)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(lèi)（數(shù)量少，對(duì)污水凈化作用小）、原生動(dòng)物（鞭毛蟲(chóng)、肉足蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)等，在種屬和個(gè)數(shù)上，纖毛蟲(chóng)占比例較大）、后生動(dòng)物（輪蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)、寡毛類(lèi)）。

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(lèi)到原生動(dòng)物、后生動(dòng)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(shì)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(chóng)屬、聚縮蟲(chóng)屬、累枝蟲(chóng)屬、集蓋蟲(chóng)屬和鐘蟲(chóng)屬等；
2. 當(dāng)負(fù)荷過(guò)高時(shí)：真菌類(lèi)增加，纖毛蟲(chóng)類(lèi)消失，可以看到的只有性滴蟲(chóng)屬、波豆蟲(chóng)屬、尾波蟲(chóng)屬等鞭毛類(lèi)；
3. 當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)：可觀(guān)察到盾纖蟲(chóng)、尖毛蟲(chóng)屬、表殼蟲(chóng)屬和鱗殼蟲(chóng)屬等；
4. 當(dāng)厭氧層減少時(shí)：后生動(dòng)物如輪蟲(chóng)和線(xiàn)蟲(chóng)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(huì)引起生物膜過(guò)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(chóng)屬、新生態(tài)蟲(chóng)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(jiàn)，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(mén)知識(shí)介紹，在考試中大多出現(xiàn)在知識(shí)選擇題當(dāng)中，案例不會(huì)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(méi)式、半浸沒(méi)式和非浸沒(méi)式分類(lèi)方法及代表工藝（后面會(huì)講）；
2. 生物膜法適合于中小規(guī)模處理廠(chǎng)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(dòng)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(wèn)歡迎在下方留言區(qū)留言交流。

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