生物膜法的基本原理

第一节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。

(3) 生物膜的更新：

① 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；② 新生生物膜的净化功能较强。

(4) 生物膜法的运行原则：

① 减缓生物膜的老化进程；② 控制厌氧膜的厚度；③ 加快好氧膜的更新；

④ 尽量控制使生物膜不集中脱落。

二、生物膜处理工艺的特点

1、微生物方面的特征

(1) 微生物种类多样化：

① 相对安静稳定环境；② SRT相对较长；③ 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④ 线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤ 藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥ 生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。

表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较

微生物种类活性污泥生物膜法微生物种类活性污泥法生物膜法

细菌 ++++ ++++ 轮虫 + +++

真菌 ++ +++ 线虫 + ++

藻类 - ++ 寡毛虫 - ++

鞭毛虫 ++ +++ 其它后生动物 - +

肉足虫 ++ +++ 昆虫类 - ++

纤毛虫 ++++ ++++

(2) 生物膜上微生物的食物链较长：

① 动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；② 食物链长；③

污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。

(3) 能够存活世代时间较长的微生物¾¾有利于硝化作用的进行。

2、在处理工艺方面的特征

(1) 对水质、水量变动又较强的适应性；

(2) 剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离；

(3) 能够处理低浓度污水；

(4) 易于维护运行，运行费用少。

第二节生物滤池工艺

一、生物滤池的基本原理

生物滤池是在污水灌溉的实践基础上发展起来的人工生物处理法；首先于1893年在英国试验成功，从1900年开始应用于废水处理中；主要有以下几种形式：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、活性生物滤池等。

1、基本结构

图2 生物滤池示意图

2、工艺流程

图3 生物滤池的基本流程

与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理。

3、生物滤池的工作原理：

含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得

以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。

二、生物滤池的构造与组成

生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料)、布水装置和排水系统等三部分组成，下面将分别予以说明。

1、池体

在20世纪30、40年代以前，生物滤池的池体多为方形或矩形；在出现了旋转布水器之后，则大多数的生物滤池均采用圆形池体，主要是便于运行；高负荷生物滤池通常是圆形；

池壁可有孔洞或不带孔洞的两种：有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影响；

一般要求池壁高于滤料0.5m；在寒冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施。

2、滤料

生物滤池中的滤料是生物膜赖以生长的载体，其主要特性有：① 大的表面积，有利于微生物的附着；② 能使废水以液膜状均匀分布于其表面；③ 有足够大的孔隙率，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证良好的通风；④ 适合于生物膜的形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长；⑤ 有较好的机械强度，不易变形和破碎。

(1) 普通生物滤池的滤料：

① 一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；② 工作层的滤料的粒径为25~40mm，承托层滤料的粒径为70~100mm；③ 同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率；④ 滤料的粒径愈小，比表面积就愈大，处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；⑤ 一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约为65~100m2/m3。

(2) 高负荷生物滤池的滤料：

① 滤料粒径较大，一般为40~100mm，其中工作层滤料的粒径为40~70mm，承托层则为70~100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；② 滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑的卵石为好；③ 目前常采用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，其特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率都较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。

表3 两种塑料滤料的性能

型式孔径(mm) 比表面积(m2/m3) 孔隙率(%) 重量(kg/m3)

立体波纹板 30´65 198 >90 70

40´85 150 >93 60

50´100 113 >96 50

蜂窝式 19 201 >98 36~38

25 153 »99 26~28

32 122 »99 21~23

36 98 >99 20~22

(3) 塔式生物滤池的滤料：

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

100~220 m2/m3，孔隙率一般大于94%。

3、布水装置

布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料上；主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置；普通生物滤池多采用固定式布水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装置：

图7 固定式布水装置图8 旋转布水器

4、排水系统

排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出处理后的废水和保证良好的通风；一般由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成；渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔的总面积应不小于滤池表面积的20%；渗水顶板的下底与池底之间的净空高度一般应在0.6m以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。

三、影响生物滤池功能的主要因素

1、滤床的比表面积和孔隙率

生物膜是生物膜法的主体；滤料表面积愈大，生物膜的表面积也愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强；孔隙率大，则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧；滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有利于提高净化功能。

2、滤床的高度

滤床的不同高度，生物膜量、微生物种类、去除有机物的速度等方面都是不同的；滤床的上层，废水中的有机物浓度高，营养物质丰富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以细菌为主，有机污染物的去除速度高；随着滤床深度的增加，废水中的有机物量减少，生物膜量也减少，微生物从低级趋向高级，有机物去除速度降低；有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速率却随深度的增加而降低。

表4 滤床高度与处理效率之间的关系和滤床不同深度处的生物膜量

离滤床表面的深度(m) 污染物去除率（%）生物膜量(kg/m3)

丙烯晴异丙醇 SCN- COD

(156mg/l) (35.4mg/l) (18.0mg/l) (955mg/l)

2 82.6 31 6 60 3.0

5 99.2 60 10 6

6 1.1

8.5 99.3 70 24 73 0.8

12 99.4 91 46 79 0.7

3、有机负荷与水力负荷

有机负荷-----kgBOD5/m3.d；

水力负荷：① 水力表面负荷----m3/m2.d，或m/d；----滤速；② 水力容积负荷---- m3/m3.d

在有机负荷较高时，生物膜的增长也会较快，可能会引起滤料堵塞，此时就需要调整水力负荷，当水力负荷增加时，可以提高水力冲刷力，维持生物膜的厚度，一般是通过出水回流来解决。

4、回流

对于高负荷生物滤池与塔式生物滤池，常采用回流。其优点：① 不论原废水的流量如何波动，滤池可得到连续投配的废水，因而其工作较稳定；② 可以冲刷去除老化生物膜，降低膜的厚度，并抑制滤池蝇的孳生；③ 均衡滤池负荷，提高滤池的效率；④ 可以稀释和降低有毒有害物质的浓度以及进水有机物浓度。

5、供氧

生物滤池一般时通过自然通风来保证供氧的；影响生物滤池自然通风的主要因素有：① 池内温度与气温之差；② 滤池高度；③ 滤料孔隙率及风力等；④ 滤池堵塞也会影响通风。

四、生物滤池与活性污泥法的比较

生物滤池早于活性污泥法；活性污泥法的发明之初是以生物滤池的替代工艺出现的；但生物滤池至今仍有大量应用。

表5 生物膜法与活性污泥法的比较

项目生物膜法活性污泥法

基建费低较低

运行费低较高

气候的影响较大较小

技术控制较易控制要求较高

灰蝇和臭味蝇多、味大无

最后出水负荷低时,硝化程度较高,但悬浮物较高悬浮物较少,但硝化程度不高剩余污泥量少大

泡沫问题很少较多

五、生物滤池的设计计算

生物滤池的设计内容主要包括滤床容积、布水系统、排水系统等三个部分。

1、普通生物滤池

(1) 主要设计参数

① 工作层填料的粒径为25~40mm，厚度为1.3~1.8m；承托层填料的粒径为

70~100mm，厚度为0.2m。

② 在正常气温条件下，处理城市废水时，表面水力负荷为1~3 m3/m2.d，BOD5容积负荷为0.15~0.30kgBOD5/m3.d，BOD5的去除率一般为85~95%；

③ 池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的1%；

④ 滤池数不应小于2座。

(2) 计算公式

表6 生物滤池计算公式

设计内容计算公式参数意义及取值

滤料总体积(V) V = QS/LvBOD V¾¾滤料总体积，m3

Q¾¾进水平均流量，m3/d

S¾¾进水BOD5浓度，mg/l

LvBOD¾¾容积负荷，一般取0.15~0.3kgBOD/m3.d

滤床有效面积(F) F = V/H F¾¾滤床的有效面积，m2

H¾¾滤料高度，1.5~2.0m

表面水力负荷校核(q) q = Q/F q¾¾表面水力负荷，应为

1~3m3/m2.d。

2、高负荷生物滤池

(1) 主要设计参数

① 以碎石为滤料时，工作层滤料的粒径应为40~70mm，厚度不大于1.8m，承托层的粒径为70~100mm，厚度为0.2m；当以塑料为滤料时，滤床高度可达4m；

② 正常气温下，处理城市废水时，表面水力负荷为10~30 m3/m2.d，BOD5容积负荷不大于1.2kgBOD5/m3.d，单级滤池的BOD5的去除率一般为75~85%；两级串联时，BOD5的去除率一般为90~95%；

③ 进水BOD5大于200mg/l时，应采取回流措施；

④ 池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的2%；

⑤ 滤池数不应小于2座。

(2) 计算公式：

表7 高负荷生物滤池的计算公式

设计内容计算公式参数意义及取值

滤池高度(H) 以碎石为滤料时，H = 0.9~2.0m

用塑料滤料时，H = 2~4m

滤料总体积(V) V = QS/LvBOD V¾¾滤料总体积，m3

Q¾¾废水量，m3/d

S¾¾未经回流稀释时的BOD5浓度，mg/l

LvBOD¾¾容积负荷，一般不大于1.2kgBOD/m3.d

滤池面积(F)与直径(D) F = V/H n¾¾滤池个数

F¾¾滤池面积，m2

D¾¾滤池直径，m

回流比(R) R = Fq/Q - 1 R¾¾回流比

q¾¾表面水力负荷，通常在10~30m3/m2.d之间

（3）高负荷生物滤池的流程

(4) 出水水质与滤池高度和水力负荷之间的关系

高负荷单级生物滤池的出水水质与滤池高度以及水力负荷之间存在如下的关系：

式中：——出水BOD5浓度，mg/l；

——进水浓度；mg/l；

H——滤池高度，m；

q——水力负荷，m3/m2.d;

K——常数，min-1；

n——常数。

3、塔式生物滤池

(1) 主要设计参数：

① 一般常用塑料滤料，滤池总高度为8~12m，也可更高；每层滤料的厚度不应

大于2.5m，径高比为1：6~8；

② 容积负荷为1.0~3.0kgBOD5/m3.d，表面水力负荷为80~200 m3/m2.d，BOD5的去除率一般为65~85%；

③ 自然通风时，塔滤四周通风口的面积不应小于滤池横截面积的7.5~10%；机械通风时，风机容量一般按气水比为100~150：1来设计；

④ 塔滤数不应小于2座。

(2) 主要计算公式：

表8 塔式生物滤池的计算公式

设计内容计算公式参数意义及取值

滤池高度(H) H¾¾滤料高度，常取8~12m

滤料总体积(V) V = QS/LvBOD V¾¾滤料总体积，m3

Q¾¾废水量，m3/d

S¾¾未经回流稀释时的BOD5浓度，mg/l

LvBOD¾¾容积负荷，一般不大于1~3kgBOD/m3.d

塔滤面积(F)与直径(D) F = V/H n¾¾滤池个数

F¾¾滤池总面积，m2

D¾¾滤池直径，m

水力负荷校核 q=Q/F q¾¾表面水力负荷，应在86~200m3/m2.d 之间，否则应考虑回流

表2 普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池的比较

普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池

表面负荷(m3/m2.d) 0.9~3.7 9~36(包括回流) 16~97(不包括回流)

BOD5负荷(kg/m3.d) 0.11~0.37 0.37~1.084 高达4.8

深度(m) 1.8~3.0 0.9~2.4 8~12或更高

回流比无 1~4 回流比较大

滤料多用碎石等多用塑料滤料塑料滤料

比表面积(m2/m3) 43~65 43~65 82~115

孔隙率(%) 45~60 45~60 93~95

蝇多很少很少

生物膜脱落情况间歇连续连续

运行要求简单需要一定技术需要一定技术

投配时间的间歇不超过5min 一般连续投配连续投配

剩余污泥黑色、高度氧化棕色、未充分氧化棕色、未充分氧化

处理出水高度硝化,BOD5£20mg/l 未充分硝化,BOD5³30mg/l 未充分硝化,BOD5³30mg/l

BOD5去除率(%) 85~95 75~85 65~85

六、生物滤池的运行与管理

1、生物滤池的挂膜阶段

2、生物滤池的日常运行与管理

① 日常水质检测；② 能量消耗统计；③ 机电设备养护与维修

3、常见问题及对策

① 滤池积水；② 臭味；③ 灰蝇；④ 表面结冰；⑤ 蜗牛，苔藓；⑥ 旋转布水器；⑦ 生物膜的异常脱落；等。

第二节生物转盘

一、生物转盘的净化机理与构成

1、净化原理：

图1 生物转盘净化机理

废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.1~0.5mm。

2、构成与系统组成

生物转盘的转速一般为18m/min；有一轴一段、一轴多段、以及多轴多段等形式；废水的流动方式，有轴直角流与轴平行流。

图2 多段式生物转盘

3、生物转盘的主要特征：

① 节能，即运行费用较低；

② 生物量多，净化率高，适应性强，出水水质较好；

③ 生物膜上生物的食物链长，污泥产量少，为活性污泥法的1/2左右；

④ 维护管理简单，功能稳定可靠，无噪音，无灰蝇；

⑤ 受气候影响较大，顶部需要覆盖，有时需要保暖；

⑥ 所需的场地面积一般较大，建设投资较高。

二、生物转盘的组成

生物转盘的主要组成单元有：盘片、接触反应槽、转轴与驱动装置等，下面分别予以说明。

1、盘片：

① 盘片的形状：外缘：圆形、多角形及圆筒形；盘面：平板、凹凸板、波形板、蜂窝板、网状板等以及各种组合。

② 盘片的厚度与材质：要求质轻、薄、强度高，耐腐蚀，同时还应易于加工、价格低等；一般厚度为0.5~1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃钢等。

③ 转盘的直径：一般直径为2.0、2.5、3.0、3.5m等，常用的是3.0m。

④ 盘片间的间距：一般为30mm，高密度型则为10~15mm。

2、接触反应槽：

① 一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形；

② 槽内水位一般达到转盘直径的40%，超高为20~30cm；

③ 转盘外缘与槽壁之间的间距一般为20~40cm。

3、转轴与驱动装置：

三、生物转盘的工艺流程与组合

1、生物转盘为主体的工艺流程

① 以去除BOD为主要目的的工艺流程

② 以深度处理（去除BOD、硝化、除磷、脱氮）为目的的工艺流程

2、生物转盘与其它工艺的组合流程

3、生物转盘的新进展

① 空气驱动的生物转盘图6

② 与沉淀池合建的生物转盘图7

③ 与曝气池合建的生物转盘图8

三、生物转盘的运行与维护管理

1、试运行

2、维护管理

第四节生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池。

一、基本原理与特点

1、基本流程

图9 生物接触氧化法的基本流程

2、主要特点：

① 生物接触氧化池内的生物固体浓度（10~20g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达3.0~6.0kgBOD5/m3.d）；

② 不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单；

③ 对水量水质的波动有较强的适应能力；

④ 污泥产量略低于活性污泥法。

二、生物接触氧化池的构造

由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m左右，填料层上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的高度一般为0.5~1.5m之间；

根据曝气装置与填料的相对位置，可以分为两大类：

① 曝气装置与填料分设：

填料区水流较稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；较适用于深度处理。

② 曝气装置直接安设在填料底部：

曝气装置多为鼓风曝气系统；可充分利用池容；填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；检修较困难。

三、填料

填料是微生物的载体，其特性对接触氧化池中生物量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；分为硬性填料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等：

四、生物接触氧化池的计算与设计

1、一般原则

一般采用有机负荷法进行设计；

有机负荷最好通过试验确定，一般处理城市废水时可采用1.0~1.8kgBOD5/m3.d；

废水在池中的水力停留时间不应小于1.0h（按填料体积计算）；

进水BOD5浓度过高时，应考虑出水回流；

2、设计计算方法

① 生物接触氧化池的有效容积(即填料体积)V：

式中Q——均日流量，m3/d；

Si——进水BOD5浓度，mg/l；

Se——出水浓度，mg/l；

LvBOD——有机容积负荷，kgBOD5/m3.d

② 有效接触时间(t)

③ 池深(H0)

H0 = H + h1 + h2 + h3

式中：H——填料高度，m；

h1——超高，一般取0.5m；

h2——填料层上部水深，一般为0.4~0.5m；

h3——填料至池底的高度，在0.5~1.5m之间。

五、生物接触氧化池的运行与管理

1、启动调试：

启动调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥的培养，可间歇或连续进水；注意营养平衡(C、N、P)、pH值、抑制物浓度等；应对生物膜的生长情况经常观察，并及时调整运行条件。

2、日常运行管理

一般应控制溶解氧浓度为2.5~3.5mg/l；避免过大的冲击负荷；防止填料堵塞：1) 加强前处理，降低进水中的悬浮固体浓度；2) 增大曝气强度，以增强接触氧化池内的紊流；3) 采取出水回流，以增加水流上升流速，以便冲刷生物膜。

第五节生物流化床

生物流化床是70年代开发的一种新型生物膜法处理工艺；以比重大于1的细小惰性颗粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等为载体；废水以较高的上升流速使载体处于流化状态；生物固体浓度很高，传质效率也很高，是一种高效的生物处理构筑物。

一、载体颗粒流化原理

载体颗粒的流化，是由于上升的水流(或水流与气流)所造成的。一般可以有以下三种状态：1) 固定状态；2) 流化状态；3) 流失状态

二、生物流化床的工艺类型

根据供氧方式、脱膜方式及床体结构等的不同，可分为两相生物流化床和三相生物流化床。

1、两相生物流化床

在生物流化床外设充氧设备和脱膜设备，在床体内只有液、固两相；进入反应器之前，废水中的DO可达8~9mg/l(以纯氧为气源时，可达30~40mg/l)。

2、三相生物流化床

直接向反应器内充氧，床体内有气、固、液三相共存；气体搅动剧烈，载体颗粒之间摩擦剧烈，可使表层的生物膜自行脱落，因此一般无需体外脱膜装置。

三、生物流化床的构造

主要包括反应器、载体、布水装置、充氧装置和脱膜装置等。

1、反应器：

一般呈圆柱状；高径比一般采用3~4:1；若采用内循环三相生物流化床时，升流区截面积与降流区面积之比应在1左右。

2、载体

主要性能：① 比重略大于1；② 表面比较粗糙；③ 对微生物无毒性；④ 不与废水物质反应；⑤ 价廉易得。

常用载体有：砂粒、无烟煤、焦炭、活性炭、陶粒及聚苯乙烯颗粒；

生物固体浓度与载体投加量有直接关系。

2、布水设备

对两相生物流化床，布水均匀十分关键；对三相生物流化床，由于有气体的搅拌，布水设备不十分重要。

4、充氧装置

5、脱膜装置

一般三相生物流化床不需设置专门的脱膜装置；在两相生物流化床系统中常设的脱膜装置有：① 振动筛② 叶轮脱膜装置③ 刷式脱膜装置

四、生物流化床的优点及存在的问题：

① 生物固体浓度高(10~20g/l)，因此容积负荷较高(7~8kgBOD5/m3.d以上)，水力停留时间可大大缩短，基建费用较小；

② 无污泥膨胀或其它生物膜法中的滤料堵塞；

③ 能适应不同浓度范围的废水，能适应较大的冲击负荷；

④ 由于容积负荷和床体高度较大，占地面积较小；

⑤ 实际生产运行的经验较少，对于床体内的流动特征尚无合适的模型描述，在进行放大设计时有一定的不确定性。

刍议环境保护中全膜法水处理工艺技术探讨

刍议环境保护中全膜法水处理工艺技术探讨 发表时间：2019-01-17T11:44:52.890Z 来源：《防护工程》2018年第30期作者：董丽娜王晓岩刘娜 [导读] 进一步提高相关工作人员对全膜法水处理工艺技术应用的认识。 陕西省环境监测中心站陕西省西安市 710054 摘要：全膜法水处理工艺技术是一种新型水环境处理保护的应用措施,它没有繁琐的操作步骤,却能保证水质的纯净和稳定,在各项工业水系统应用中都有较高的使用效率,下面本文对传统水处理工艺和全膜法水处理工艺分别进行分析,对比全膜法水处理技术的优点,同时对全膜法水处理技术在水环境处理中的应用进行探讨,进一步提高相关工作人员对全膜法水处理工艺技术应用的认识。 关键词：全膜法水处理；工艺技术；环境保护 引言 可大幅降低耗水量的有效手段有：回收利用工业污水、市政污水，废水零排放，循环水处理等方式。“全膜法”水处理工艺不仅水处理效率高，而且效果显著，同时，具有经济性的新技术，可有效地解决不断严重的脱盐工艺中酸碱的使用及排污问题。 1 分析全膜法水处理工艺技术 通过超滤或微滤预处理原水，然后进行反渗透处理，最后通过电渗析除盐（简称EDI）形成高纯水，即“全膜法”（IMS）水处理技术的流程。 1.1 膜法预处理 采取膜法预处理，可将水中的微粒、胶体、细菌及高分子有机物等有效地去除，其过滤精度一般是0.005μm—0.01μm之间，大幅提高了下游脱盐系统的进水水质。超滤过程具有较好的耐氧化性、耐温性、以及耐酸碱性，且无相转化。超滤膜的材料和工艺设计，根据不同的水质条件和分离功能，选择了相应的孔径以及截留分子量。 1.2 反渗透 反渗透又叫RO，主要由两部分组成，一是高压泵，二是反渗透膜。在高压的情况下，水中的微生物、有机物、矿物质、以及其它物质等都会被阻截在膜外，且会受到高压水流的冲击，而渗透到另一面的水则是纯净的、安全的，卫生的。利用反渗透的分离特性能够将水中的细菌、有机物、溶解盐、及胶体等杂质有效的去除，实现低能耗、零污染，从而使反渗透出水水质达到EDI设备的进水要求。 1.3 EDI技术 EDI技术是一种高新技术，它有机相结合了电渗析技术与离子交换技术，因此，又被称为“填充床电渗析”或“电混床”。它的应用不需要酸碱参与，摒弃酸碱对树脂的再生作用，而持续提取高纯水的一种先进技术。由于二级除盐加上反渗透的系统或者是混床加反渗透系统的废液排放较繁琐以及再生操作的问题，EDI成功克服了其缺点，彻底解决了其酸碱排放的问题。 EDI技术的应用机制是在模堆里添加能够改善膜发生极化的树脂，利用电极促使模堆发生电位差，借助通过离子交换膜吸附作用，吸附并去除源水中的离子。操作中，将直流电连接模堆两侧电极，通电后模堆发生电位差，促使水中的阳离子物质移向发生阴极作用的阳离子交换膜，促使水中的阴离子物质移向产生阳极作用的阴离子交换膜，不同极吸附的阴阳物质聚集，同时利用树脂防止极化作用，升高电阻率将其再次分解进行电离再生作用，形成H+与OH-，从而反复进行水质盐离子聚集和电解，最终电渗析生产高纯水。EDI技术在运行过程中，水电导率可达到0.057us/cm—0.062us/cm，这基本上相同于纯水电导率的理想探讨值0.055us/cm，另外，EDI技术不需要酸碱的使用，通过树脂电离再生，不断脱盐，进而生成高纯水，充分体现了全膜法的显著优势。 2 在环境保护中，全膜法水处理工艺技术的应用 全膜法水处理工艺已越来越多的推广施予在工业水污染处理中，现在，电子产品生产企业、半导体生产厂商等许多企业，在水处理中都已使用了全膜法技术，根据相关研究证明，在小于25℃以下的水中，电阻率都比较稳定在18MΩ以上。另外，在全膜法水处理技术的流程中，通过仔细观察超滤系统，NAHSO灭菌剂的使用，可有效杀灭细菌，避免超滤使用中发生断丝或膜被污染的现象，另外，为了提高膜的使用效率，避免膜被氧化，需加装ORP表以此优化设置。 在进行反渗透过程中，为了高效阻滞各分子杂质，需选择特殊材质的反渗透膜，其不仅要具备较高的细腻度较、较强融水性，还需有效阻截水质中杂质，以防止膜被污染，另外，还需有利于水分子的透过，并可高效处理矿物质及微生物等杂质，为避免单纯高压泵的直接冲击力，可通过高压泵变频进行加压。在全膜水处理工艺中，其最关键的一个流程即是反渗透，它对EDI膜起着有效的保护作用，所以，在该过程中，为了阻滞镁及钙等不溶于水的物质形成污垢，需添加适当的阻垢剂，以促进反渗透作用。另外，企业为了提高水质的纯度，实现环境保护，在全膜法反渗透中还利用了双极反渗透。双极反渗透使用的是抗污染性能强、脱盐效果好的低压复合膜，其利用率超过了97%，而且该膜具有较长的生命周期，一般使用寿命在五年以上。 在EDI技术的应用中，利用电极作用，结合离子交换技术，对树脂进行再生作用，反复对水质进行电解脱盐，因此，使水的纯度大幅提高，在加上抛光床技术的使用，有效的排除了水质中含有的浓度较低的离子，充分发挥了EDI技术的作用，从而大幅提高了水的质量以及纯净度，确保了水质的安全性。抛光床的使用是不可再生的，每年可定期更换一次，它的作用就是加强微粒的释放，从而弥补树脂再生达不到的要求，更进一步提纯水质。而在锅炉补给水的工艺中，传统的过滤净化是先进行混凝澄清，再通过砂滤过滤较大悬浮物，之后利用交换技术去除水中的盐，该过程不仅操作复杂，而且会产生大量的酸碱污水。 近年的化学水处理通过有效结合应用超滤技术、反渗透技术与EDI技术，能够大幅提高水处理水质。同时为了进一步提高水质处理的精度，降低水环境污染，仍需不断研究和优化全膜法水处理工艺技术，以及其操作流程，以不断提高其水处理技术水平。 3 结语 全膜法水处理工艺技术是集超滤、反渗透技术及EDI技术为一体的综合运用，该技术操作简单、方便，其通过过滤、脱盐及持续净化等过程，净化了水质，提高了水的质量、纯度、以及安全性，另外，在水处理过程中不会排出酸碱废液，可实现所有有害物质的回收利用，有效的保护了环境，因此，该技术被广泛地应用于水处理中。

生物膜的应用(精选.)

生物膜组成细胞膜组成似可分为1膜的骨架 ( 主要是脂质)o期在骨架上的物质 ( 蛋白质等)。其化学成分一般由类脂 (磷脂、胆固醇)、蛋白质、糖类(糖蛋白、糖脂)、少量的核酸、无机离子以及水分所组成。而类脂和蛋白质则是组成细胞膜的主要成分。膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来，并进行选择性的物质交换；核膜将遗传物质保护起来，使细胞核的活动更加有效；线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来，更好地进行能量转换。膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上，大多数生化反应也是在膜表面进行的，膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离，效率更高。另外，膜结构体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道，保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来，而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜，所以通常称此系统为生物膜系统。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。此外，研究细胞生物膜系统在医学和生产过程中都有很广阔的前景。 生物膜结构如今所认知的生物膜结构为流体镶嵌模型。在提出后又有多次补充，它们都是以流动镶嵌模型为前提。如晶格镶嵌模型强调了膜蛋白分子对磷脂分子流动性的限制作用，认为内在蛋白周围结合的磷脂分子为界面脂，界面脂只能随内在蛋白运动，并与内在蛋白构成晶格；板块模型则认为在流动的脂双层中存在着结构和性质不同，但有序又可独立移动的镶嵌板块，板块内不同组分的相互作用以及不同板块间的相互作用，使生物膜具有复杂的生物学功能。膜蛋白和膜脂结构研究的最新进展主要是以下几个方面：（１）膜蛋白三维结构研究。膜蛋白可分为外周蛋白和内在蛋白，后者占整个膜蛋白的７０％～８０％，它们部分或全部嵌入膜内，还有的是跨膜分布，如受体、离子通道、离子泵以及各种膜酶等等。第一个水溶性蛋白质———肌红蛋白的三维结构的解析是由英国人Ｋｅｎｄｒｅｗ于１９５７年用Ｘ射线衍射法完成的，他因此获得了诺贝尔奖。迄今蛋白质解析出具有原子分辨率的三维结构已达２００００个左右。（２）膜脂结构研究进展。膜脂主要包括甘油脂（即磷脂）、鞘脂类以及胆固醇。对于甘油脂研究较多，它们不仅是生物膜结构的骨架，其中有些成员还参与了信号转导的过程。生物膜作用细胞膜主要功能有（1）分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境，膜的面积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能；（2）屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过；（3）选择性物质运输，伴随着能量的传递；（4）生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。（5）识别和传递信息功能（主要依靠糖蛋白）（6）物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的转运功能实现的不同的生物膜有不同的功能。细胞膜和物质的选择性通透、细胞对外界信号的识别作用、免疫作用等密切相关；神经细胞膜与肌细胞膜是高度分化的可兴奋膜，起着电兴奋、化学兴奋的产生和传递作用；叶绿体内的类囊体薄膜与光合细菌膜、嗜盐菌的紫膜起着将光能转换为化学能的作用，而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出的能量用于合成三磷酸腺苷；内质网膜是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质的生物合成场所。因此，生物膜在活细胞的物质、能量及信息的形成、转换和传递等生命活动过程中，是必不可少的结构。 细胞膜的应用 ２．脂质体的发展和应用１９６５年，英国学者Ｂａｎｇｈａｍ将磷脂分散在水中，然后

生物膜法的基本原理

第一节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。 (3) 生物膜的更新： ① 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；② 新生生物膜的净化功能较强。 (4) 生物膜法的运行原则： ① 减缓生物膜的老化进程；② 控制厌氧膜的厚度；③ 加快好氧膜的更新； ④ 尽量控制使生物膜不集中脱落。 二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征 (1) 微生物种类多样化： ① 相对安静稳定环境；② SRT相对较长；③ 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④ 线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤ 藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥ 生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。 表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较 微生物种类活性污泥生物膜法微生物种类活性污泥法生物膜法 细菌 ++++ ++++ 轮虫 + +++ 真菌 ++ +++ 线虫 + ++ 藻类 - ++ 寡毛虫 - ++ 鞭毛虫 ++ +++ 其它后生动物 - + 肉足虫 ++ +++ 昆虫类 - ++ 纤毛虫 ++++ ++++ (2) 生物膜上微生物的食物链较长： ① 动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；② 食物链长；③

污水的生物处理方法生物膜法

污水的生物处理方法生 物膜法 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

污水的生物处理方法——生物膜法 教学要求： 1)掌握生物膜法的微生物学特征和工艺特征 2)掌握高负荷生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物滤池以及生物转盘三 相传质和工艺运行特点。 3)掌握生物接触氧化特点及其工艺设计 第一节概述 生物膜——是使细菌、放线菌、蓝绿细菌一类的微生物和原生动 物、后生动物、藻类、真菌一类的真核微生物附着在滤料或某些载体上 生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥。 生物膜法：污水经过从前往后具有细菌→原生动物→后生动物、从 表至里具好氧→兼氧→厌氧的生物处理系统而得到净化的生物处理技 术。 一、生物构造及其对有机物的降解 1 生物膜的构造特征 生物膜(好氧层＋兼氧层＋厌氧层) Array＋附着水层(高亲水性)。 2 降解有机物的机理 1)微生物：沿水流方向为细菌—— 原生动物——后生动物的食物链 或生态系统。具体生物以菌胶团 为主、辅以球衣菌、藻类等，含

有大量固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、独缩虫等）和游泳型纤毛虫（楯纤虫、豆形虫、斜管虫等），它们起到了污染物净化和清除池内生物（防堵塞）作用。 2) 污染物：重→轻(相当多污带→α中污带→β中污带→寡污带). 3) 供氧：借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动，向生物膜表面供 氧。 4) 传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进行，部分难降解有机物经 兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的H 2S ，NH 3等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中，好氧层形成的NO 3－－N 、NO 2－－N 等经厌氧层发生反硝化，产生的N2也向外而散入大气中。 5) 生物膜更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新（DO 及污染物），维持 生物活性（老化膜固着不紧）。 二、生物膜的主要特征 1 微生物相方面的特征 1) 参与净化反应微生物多样化； 2) 食物链长，污泥产率低； 3) 能够存活世代较长的微生物； 4) 可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。 2 工艺方面的特征 1) 对水质水量变动有较强适应性； 2) 污泥沉降性能好，宜于固液分离； 3) 能处理低浓度污水；

全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用

全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用 经济飞速发展的同时，也带来了日益严峻的环境问题，在这个越来越重视对环境污染治理的时代，一些利用新兴的技术来进行污染治理的方式正被越来越多的人接纳。水污染治理属于污染治理过程中的一大重头戏，不管是工业、农业还是建筑业，在日常生活的方方面面，都离不开水。全膜法作为一种新兴的污水处理法，与常见的污水处理相比，具有许多的优点，本文将从全膜法污水处理工艺技术的优点以及它在环境保护中的应用两个方面来论述。 标签：全膜法；污水处理；应用；环境保护 1、前言 常见的环境污染问题主要是水污染、大气污染、白色污染等，而水污染作为环境污染问题中比较突出的一种污染，造成其的原因也是多种多样的，比如工业废水的随意排放，城市居民生活污水的随意排放等。全膜法作为一种水处理组合工艺技术，通过将不同的膜工艺有机地组合在一起，以常规水源或经生化、过滤等常规处理后达标排放的市政污水、工业废水为进水，采用组合工艺，以达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的，满足各种用途的水质要求。 2、全膜法水处理工艺技术 2.1、传统水处理工艺技术的基本介绍： 要清楚的理解什么是全膜法水处理工艺技术，首先要先了解传统的水处理工艺技术是怎样的。知己知彼，方百战不殆。一般来说，生物学上，将水分成地下水、地表水和污水。所谓地下水，顾名思义，就是埋藏在地底下的水，这种水由于深居地底，所受的污染较小，因而水质是比较高的。而地表水，因其裸露在地表，在各种适宜条件的作用下，浮游生物、微生物等繁殖多且快，这就从一定程度上干扰了水质。而所谓的污水，就是指工业生产过程中所产生的水中含有大量有害物质，以及城市居民用水中所含有的有害物质。 传统的污水处理一般有两种方式，即物理方式和化学方式。物理方式主要是通过蒸馏、萃取、吸附、力场分离、电力及电磁法等简单的将污染物从水中分离出来，并没有从根本上净化水质。而化学方法主要是通过酸碱处理、酸碱中和、光化作用，热分解等方式来将有害的水质转换成另一种无害的液体，然而在化学反应的过程中，很容易产生其他污染，比如空气污染。传统的水处理方式可行但是不符合可持续发展的战略也不利于建设资源节约型环境友好型的社会。 2.2、全膜法水处理工艺技术的基本介绍： 全膜法水处理工艺技术是指通过将不同的膜工艺有机的组合在一起，从而达到高度除污染和深度净化盐的效果。经过全膜法水处理工艺技术处理过的水，可

悬浮填料生物膜工艺的研究与进展

悬浮填料生物膜工艺的研究进展1 摘要悬浮填料生物膜工艺又称为移动床生物膜反应器工艺，是上世纪九十年代初发展起来的一种新型水处理工艺，发展十分迅猛。它既可以作为独立的生物处理系统，也能够与活性污泥法组合以增加后者的处理效能，还可以作为中高浓度工业废水的生物预处理手段。本文总结了悬浮填料生物膜工艺的流体力学、生化动力学规律、悬浮填料的开发现状，探讨了工艺在市政生活污水、工业废水、低污染物浓度的水处理领域的研究和应用进展。进一步开发高效、廉价的功能型悬浮填料，提高填料的有效比表面积，优化与确定工艺和运行参数将推动悬浮填料生物膜工艺在我国的全面应用。 关键词悬浮填料生物膜生物处理生活污水工业废水 Progress of the Study on Suspended Carrier Biofilm Process Abstract Suspended carrier biofilm process(SCBP), also named as moving bed biofilm reactor (MBBR), developed very fast since it is invented in early years of 1990s, which can not only be an independent biological treatment system, or combined with activated sludge process(ASP) to increase the capacity and efficiencies of ASP, but also be used as a biological pretreatment unit of moderate- or high-strength industrial wastewater. In this article, the characteristics of the hydromechanics and biochemical dynamics of SCBP are summarized, the development of suspended carrier, study and application of SCBP treating different kinds of wastewater are discussed in detail. To broaden the application of SCBP, it is necessary to develop large effective specific surface area, high-efficient and cheap functional suspended carrier，optimize the design and operation parameters. Keywords:Suspended Carrier, biofilm, biological treatment, municipal wastewater, industrial wastewater. 悬浮填料生物膜工艺（suspended carrier biofilm process，SCBP）又称移动床生物膜反应器（moving bed biofilm reactor, MBBR），由挪威Kaldnes Mijecpteknogi公司与

“全膜法”水处理工艺及应用

“全膜法”水处理工艺及应用- 污水处理 【摘要】介绍全膜法水处理工艺，与传统水处理工艺相比的各种优势，阐述了目前在高新企业水处理系统中制备超纯水的工艺流程。【关键词】全膜法；水处理；超滤；反渗透；EDI；抛光床当前我国工业生产发展迅速，而水资源却不能满足生产发展的需要，水污染状况日益严重。我国每万元产值耗水量为90吨，是发达国家的3～7倍。国家要把工业耗水量年增长率控制在1.1%以内，计划投资44亿元用于节水项目。循环水处理，工业污水、市政污水回用处理，零排放等都是大量减少耗水量的有效方式，随着脱盐工艺中酸碱的使用及排污问题的日益突出，水处理需要效率更高、效果更好、更经济的新技术，”全膜法”水处理工艺就可以解决以上问题。 一、传统水处理工艺及新型“全膜法”工艺 在中国90年代以前，传统的水处理工艺系统流程是：原水预处理→阴阳离子交换器→混合离子交换器→除盐水。这种水处理方式的缺点非常明显：运行人员操作频繁，劳动强度大；对环境的污染大，制水成本高；设备运行小时数多，检修频繁，特别是酸、碱系统；这种水处理方式已经逐渐被淘汰，新建项目已经很少使用（我们也称之为第一代水处理）。 1.1传统预处理工艺 根据原水水质不同，可以分为地下水、地表水或污水，地下水水质较稳定，通常微生物、有机污染物含量很少，浊度和污染指数低，比较洁净，可能含有较高的硬度及硅等元素。地表水往往含有较高的

有机物、微生物和藻类，浊度和污染指数较低。但水质在丰水期和枯水期变化较大，受其他污染排放源影响较大，特别是工业污染物和生活污染物。污水则包括生活污水、工业污水及被污染的雨水，在污水中往往含有特定的专项污染物。 传统预处理方法往往可以应对地下水或地表水，但是对于污水的解决方法不多。传统预处理一般都采用多介质+活性碳吸附组成，那么多介质过滤器对有机物去除主要依靠絮凝作用加以捕获，只对呈颗粒状或者胶体状的大分子物质有效。对于呈溶解状态的天然有机物和许多工业有机污染物无效。活性碳吸附可以通过吸附作用，部分去除小分子的有机物。 1.2新型“全膜法”工艺 近几年，新型的水处理技术开始应用，那就是“全膜法”（IMS）的水处理技术，（我们称之为第三代水处理）。它的系统流程为：原水预处理（超滤或微滤）→反渗透→电渗析除盐（简称EDI）→高纯水。 在全膜法工艺中，以超滤、微滤代替砂滤、活性碳过滤，去除水中的悬浮物胶体和有机物，降低浊度、SDI（污染指数）、COD（化学耗氧量）等，可以实现反渗透装置对污水回用的安全、高效运行；以反渗透代替离子交换脱盐，去除水中的溶解盐，进一步去除有机物、胶体、细菌等杂质；以EDI代替混床深度脱盐，利用电而不是酸碱对树脂进行再生，可以彻底避免酸碱，真正实现关键性突破。 1.2.1膜法预处理 膜法预处理为下游的脱盐系统提供可靠的进水水质保证。过滤精

电极-生物膜法的基本理论

电极-生物膜法的基本理论 1电极-生物膜法的基本反应原理 (1) 2电极一生物膜法脱氮的影响因素 (3) 1电极-生物膜法的基本反应原理 电极-生物膜法是一种由电化学和生物膜技术相结合的处理含硝酸盐氮微污染水的新型水处理技术。它把脱氮菌作为生物膜固定在以碳为材料的电极上，称之为固定化微生物电极，通过在电极间通电产生的电解氢作为脱氮的电子供体。在生物电极脱氮过程中既有化学反应，又有微生物参与的生物化学反应，这是一个典型的具有非线性、时变性、随机性和模糊性的复杂系统。有研究结果表明，电极生物膜法相对于相同生物量的单纯生物膜法而言，有更高的反硝化效率，并能很好抑制水中亚硝酸盐氮的生成，对后续深度处理极为有利。 电极生物膜法充分结合了电化学法和生物膜法。目前国内此项技术尚处在初期研究发展阶段。电极生物膜法的基本原理包括电化学原理和生物原理。 电化学原理: 电极生物膜法充分利用了电化学作用，其基本过程是:在电极之间通入一定的电流，在阴极产生氢气，在阳极产生二氧化碳，产生的气体分别为反硝化菌提供氢源和碳源。这一过程，俗称电解。电解是环境对系统作电功的电化学过程。在电解过程中电能转变为化学能，例如水的分解反应: 2H2O=2H2+O2(1) 因为△rG (298.15)=237.19KJ?mol-1>0,所以在没有非体积功的情况下，反应不能自发进行，但是，根据热力学原理△rG≤w知道，如果环境对上述系统做非体积功时，就有可能进行水的分解反应，所以可以认为电解是利用外加电能方法迫使反应进行的过程。电解的一些基本理论知识是这样的:与直流电源的负极相连的电极叫做阴极，相反就叫做阳极。电子从电源的负极进入阴极，阴极上有大量的电子过剩，溶液中的氧化态物质得到电子而被还原，从而完成放电过程。另一方面，电子从阳极离去回到直流电源的正极，阳极上缺电子，溶液中还原态物质便失去电子而被氧化，从而完成发电过程。对于本次试验来说，就是基于这一原理。电化学原理所要处理的对象为硝酸盐溶液中所含基本离子: H+,OH-,Cl-,Ca2+,Mg2+,Na+,NO3-

生物膜法

6 污水的好氧生化处理（II） ——生物膜法 生物膜法和活性污泥法一样，同属好气生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。 与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点： （1）固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。 （2）不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。 （3）由于微生物固着于固体表面即使增值速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池。因此，生物膜中的生物相更为丰富，且沿水流方向，膜中生物种群具有一定分布。 （4）因高营养级的微生物存在，有机物代谢时较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。 （5）采用自然通风供氧。 （6）活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。 （7）由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。国外的运行经验表明，在处理城市污水时，生物滤池处理厂的处理效率比活性污泥法处理厂略低。50%的活性污泥法处理厂BOD去除率高于91%，50%的生物滤池处理厂BOD去除率为83%，相应的出水BOD分别为14和28MG/L。 生物膜法设备类型很多，按生物膜法与废水的接触方式不同，可分为填充式和浸渍式两类。在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘。在浸渍式生物膜法中，生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床。 目前所采用的生物膜法多数是好氧装置，少数是厌氧形式，如厌氧滤池和厌氧流化床等。本章主要讨论好氧生物膜法。 ６.1 基本原理 生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化。同时，生物膜内微生物不断生长与繁殖。生物膜在载体上的生长过程是这样的：当有机废水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体

全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用 徐远

全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用徐远 发表时间：2020-01-13T14:38:16.537Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：徐远 [导读] 摘要：近年来，现代化建设的发展迅速，人们对环境保护的意识也逐渐的加强。 江苏泗阳海峡环保有限公司江苏泗阳 223700 摘要：近年来，现代化建设的发展迅速，人们对环境保护的意识也逐渐的加强。经济的发展带动着我国各项科学技术的进步，推广全膜法水处理工艺技术已成为我国目前生态环境保护工作中不可忽视的一部分。将全膜法水处理工艺技术应用在环境保护中，不仅可以提高水质的纯度，还能实现水资源的循环利用，确保水资源利用效率的提高，具有非常大的价值。随着我国社会经济的不断发展，人们愈发认识到环境保护的重要性，开始积极控制和治理环境污染。污水对环境危害较大，人们需要重点研究，提升污水处理效果，避免污水危害周围环境。全膜法水处理工艺应用较为理想，在环境保护中具有积极作用。 关键词：全膜法水处理工艺技术；环境保护；应用 引言 水污染是环境污染中最为重要的类型，其会影响到人们的生命安全，其中污染的源头来自工业废水排放、市政居民废水等多个方面。随着国家经济的不断发展，人们逐渐将目光集中到了对水污染的治理上，并且开始探寻解决水污染的技术和方案。将新近研发的科技应用于水污染的处理上，能够促进科技与环境保护的共同发展。传统的水资源处理技术的效果十分有限，使得水资源污染状况持续恶化，而全膜法技术的出现，使得这一难题得到有效解决。其不需要对污水进行酸碱脱盐处理就能使水资源得到净化，从而使得大量的水源能够得到二次利用，下面将对这一技术进行分析。 1全膜法水处理工艺概述 通常情况下全膜法工艺就是将多种膜分离技术进行统一整合，将单一过滤综合成为整套水处理流程。目前我国废水、污水种类较多，其中微生物、大分子形态并不固定，各种膜分离技术也各有缺陷，所以通过一体化过滤流程能够实现全方位的处理，保证水质纯度较高，实现资源高效回收利用。全膜法也被成为“第三代水处理工艺”，其工艺流程为预处理（超滤）——反渗透——EDI，全方位保障水质的可靠性，解决传统工艺一直以来有待解决的盐分物质分离问题，为实现环境保护起到不可忽视的作用。随着研究力度的加大，其应用范围与领域也在持续拓宽，不仅是水处理行业，科技研究也开始应用膜技术，部分企业还开始加入灭菌物质与氧化还原专职，保证效率的持续提升。全膜法水处理工艺技术属于一种新型水处理技术，主要是利用超滤、微滤、反渗透和EDI技术等，对工业废水、市政污水等水质当中的微生物、大分子、矿物质等杂质进行处理。该技术不仅可以实现杂质的高度去除，还可以进行深度脱盐处理，属于一种高强的水处理技术。该技术还可以结合电渗析与离子交换技术，实现高纯度水质的提取，保证水质的完全循环利用，提高处理和利用效率。另外，该技术还能有效降低废水对环境的污染率。全膜法水处理工艺技术，不仅是一种排污高效，脱盐深度的先进工艺技术，还可以直接应用到锅炉水补给、工业用水等领域，也能够满足电子超纯水、循环用水等的高标准和高要求。 2全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用与优化措施 2.1完善规章制度 在应用全膜法水处理工艺时，人们应当加强管理，构建完善的管理制度，有效保证全膜法各个子系统的应用效果。依据全膜法工艺流程，人们要明确细节，制定上岗制度，让工作人员自觉依据相关规范进行操作。同时，要建立监督制度，定期检查各个子系统运行情况，查看技术人员操作的规范性，保证污水处理系统参数处于合理范围内。要定期维护保养设备，以免出现设备损坏，影响整体污水处理效果。要填写保养日记，方便及时发现系统潜在的问题。 2.2膜法预处理 膜法预处理能够对污水的净化处理工作得到有效落实，其主要是将待处理的污水使用超滤膜对其展开过滤操作，能够将污水中含有的各种颗粒较大的杂志全部得到有效清除，从而保证对应的膜处理效果可靠有效。通过使用该种膜法预处理技术，能够将旧式的活性炭处理技术得到有效的落实，而且净化效率也非常高，不但可以显著提升污水的净化速度，而且能够使得处理得到的水资源的清洁度具有高标准的优化质量，从而为下一阶段的污水净化工序提供良好的基础。 2.3?EDI技术 EDI技术也可以称之为“电混床”“填充床电渗析”等，该技术操作原理就是将电渗析和离子交换两种技术进行高效融合，从而实现协同应用。在该工艺使用过程中并不需要酸碱的加入，避免出现酸碱对已净化水质的二次再生污染，保证全膜法提取的水资源更加纯净、安全。该技术发展时间较短，但科技含金量较高。EDI技术在全膜水处理流程中应用效果较为显著，是提纯水质的最后也是最关键的一个环节，EDI设备占地面积小、可持续生产、续航性能稳定、能够保证水质安全性，且操作起来更加简便，成本投入较少。最重要的是经过EDI提纯后的水质不会发生二次化学污染，实现了对生态环境的精准保护，也有效降低了污水再次处理的资金投入。具体操作时，技术人员需要把直流电连接模堆两侧电极，通电后模堆发生电位差，从而使废水污水中的阳离子物质在内部发生阴极作用，最终与阳离子交换膜，促使水中的阴离子物质移向产生阳极作用的阴离子交换膜，不同极吸附的阴阳物质聚集，形成氢离子与氢氧离子，从而反复进行水质盐离子聚集和电解，最终电渗析生产高纯水。EDI技术最终实际应用效果的水电导率可达到0.052～0.069us/cm，该数值与纯净水电导率基本持平。另外EDI技术还能够实现电离再生效果，可以对污水进行持续脱盐处理，进而生产出高纯度的水，在整个工艺流程中完全不需要酸碱操作，充分表现出全膜法的科学性。 2.4连续电解除盐技术 连续电解除盐技术对污染水进行处理时应该要应用专业的系统，包括EDI膜堆、交换树脂、交换膜等，其中EDI膜堆是由很多夹在两个电极间的单位所构成的，各个单位中都包括浓水室和淡水室两个部分，其中淡水室中含有阴、阳离子均匀混合的交换树脂，树脂在阴离子交换膜和阳离子交换膜之间填充。该技术的原理是:污水中的杂质离子经过树脂进入交换膜，再进入到浓水室中，但是交换膜会阻止杂质离子向对应电极上移动，并且在浓水室中富集起来，然后再统一将杂质离子排出系统之外，达到净化水资源的目的。目前连续电解除盐技术的应用也很广泛，因为该技术所需要的结构比较紧凑，占地面积较小，运行以及维护费用都比较低。 2.5强化全膜法水处理工艺在水环境保护中的作用 为了积极改善环境污染问题，必须要采取各种先进的技术对污染问题进行处理，污水处理是环境保护中的重要内容之一，必须要加强

生物膜法

第七章 一、名词解释： 生物膜法接触曝气池 二、填空： 1，生物膜法是将微生物固定在______________上用于处理废水。 2，高负荷生物滤池在运行中将_______回流，_______以提高_________,提高生物膜、更新速度，防止滤池________。 3，生物转盘的基本构造有：_________、________、__________、__________等。 4，生物膜脱落的原因主要有：__________________________。 5，普通生物滤池由________,___________,___________和___________等组成。 三、判断题： 1，与活性污泥相比，生物膜的泥龄更长。（） 2，活性污泥的产泥量比生物膜法少。（） 3，与活性污泥相比，生物膜法的处理负荷更高。（） 4，生物接触氧化法的反应器为接触氧化池，也称为淹没式生物滤池。（） 四、简答题： 1，简述生物膜结构及其工作原理。 2，生物膜处理法的运行特征是什么？ 3，生物转盘的工作原理是什么？ 4，接触氧化池对填料的要求是什么？ 5，生物接触氧化池的特点是什么？ 6，生物接触氧化池的优、缺点是什么？ 7，生物膜脱落的原因是什么？ 五、计算题： 1，某住宅小区人口10000人，排水量标准100L/（人?d），经沉淀处理后BOD5值为135mg/L,处理水的BOD5值不得大于15mg/L。拟采用生物转盘处理，试进行生物转盘设计。 答案 一：名词解释 1，微生物固定于载体的表面形成所谓生物膜，当废水流经其表面时，互相接触，成为附着生长。 2，生物接触氧化处理技术在处理过程中，采用与曝气池相同的相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。 二：填空 1，载体的表面 2，二次沉淀池表面负荷堵塞 3，盘片接触反应槽转轴及驱动装置 4，进水中含有过量毒物或抑制生物生长的物质。 5，池体滤料布水装置排水系统 三：判断题 对错对对 四：简答题 1，结构：好氧层、厌氧层、附着水层和流动水层 工作原理：当流动水流经滤料表面时，有机物会从流动着的雾水中通过扩散

生物膜法的基本原理

生物膜法的基本原理 1、生物膜在载体上的生长过程：当有机污水或由活性污泥悬浮液培养而成的接 种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。这层生物膜具有生物化学活性，有进一步吸附、分解污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。 2、生物膜的降解机理 (1)物质的传递 1）空气中的氧溶解于流动水层中，通过附着水层传递给生物膜； 2）有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜； 3）微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，并随其排走； 4）CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3以及CH4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。 (2)膜的生长与脱落 1）生物膜降解有机物的过程，也是膜生长的过程； 2）好氧层与厌氧层的平衡稳定关系； 3）厌氧层加厚，生物膜老化、脱落。 二、生物膜的主要特征 1、生物相方面的特征： （1）微生物多样化 （2）生物的食物链长 （3）能够存活世代时间较长的微生物 （4）分段运行与优占种属 2、处理工艺方面的特征： （1）对水质、水量变动有较强的适应性 （2）污泥沉降性能良好，宜于固液分离 （3）能够处理低浓度的污水 4）易于维护运行、节能 三、生物滤池 1、生物滤池法的特征： 生物滤池法是在砂滤池的基础上发展起来的一种生物膜处理方法，它利用滤料表面形成的一层生物膜来净化污水。在滤池内，污水由于重力作用自上而下地连续流经滤料，滤料表面的微生物借助酶的作用，使被吸附和吸收的有机物在氧气的参与下进行氧化分解，同时微生物又以有机物为营养进行自身繁殖。老化的微生物附着力差，在污水冲刷会不断脱落，脱落后随水流出滤池，同时新的生物膜不断生长，因而处理可连续进行。 2、典型构造 生物滤池主要由池壁、池底、滤料、布水器等部分组成。 滤料：组成滤层的过滤材料。常以花岗石、安山岩、闪绿岩等较硬的岩石以及无烟煤等材料制成。

全膜法水处理工艺

全膜法水处理工艺 全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种水处理工艺。全膜法处理后的出水可直接满足锅炉补给水、工艺用水、电子超纯水、回用水、循环用水等要求。 反渗透处理装置 EDI电渗析水处理设备 该工艺已成功应用于电力、冶金、石化等多个领域。该工艺的关键技术EDI系电渗析（ED）和离子交换技术（DI）有机结合，达到连续除盐、运行维护简单、无酸碱排放污染。而超/微滤、反渗透已广泛应用于海水（苦咸水）淡化及废水回用。 1、膜分离技术及其优势 膜分离技术是一大类技术的总称。和水处理有关的主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。目前在经济、技术等方面占主导地位是高分子材料类的产品。 这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。在压力驱动下，尺寸较小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，而尺寸较大的物

质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同大小组分的目的。 其过滤的精度和滤膜本身的孔径大小有关。通常习惯把孔径较大的称为微滤（Microfiltration），而较小的称为超滤（Ultrafiltration），而“孔径”更小则是钠滤和反渗透。 上图显示了水中各种杂质的大小和去除它们所使用的分离方法。反渗透主要用来去除水中溶解的无机盐；而超滤则可以去除病毒、大分子物质、胶体等；微滤一般能够去除水中的细菌、灰尘，具有很好的除浊效果。这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质过滤等）无法实现的。 这些膜分离的产品从功能上可以分为反渗透、超滤、微滤等；从形式上分为中空纤维、管式、卷式、平板式等；从材质上分PP、PE、PS、PVDF、Nylon、PAN等多种；从操作方式上分为错流过滤和终端过滤两种，或者分为内压式、外压式等。这些膜产品能够具备优异的分离能力，是和它的结构及材料密不可分的。下面几张图显示了聚合物膜材料的结构。

生物膜法净水的机理

生物膜法净水的机理 时间：2012-08-16 来源：阿里学院作者： 生物膜（Biofilm）是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。相对于活性污泥来说，在单位体积生物膜中所含的微生物数量更高、比表面积更大。生物膜比活性污泥具有更强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各种污染物，具有速度快、效率高的特点。在使用生物膜法处理污水时，要求在处理系统的构筑物中装填一定数量的填料，这些填料一方面可以扩大处理系统的比表面积，另一方面为微生物提供附着固定的载体。生物膜处理系统的性能、效率取决于其中微生物活性的高低和所装填料的多少及其比表面积。一般来说，生物膜法较多应用于特殊行业的废水处理中，如印染废水等。 根据生物膜法处理系统中所用的填料的不同，生物膜法又可以分为以下几种类型： 滴滤系统（Trickling filter system） 该系统是一种简单且相对便宜的膜式好氧处理装置。在该处理系统中，通过转动的栅栏喷淋装置将污水均匀分布于多孔处理床（例如由石子等铺成）上。在多孔处理床上可生长多种微生物群落和原生动物。当污水缓慢地流过处理床时，微生物就吸收并降解了其中的有机成分，使得污水得到处理。在这样的处理系统中，天然形成了食物链，微生物利用有机物生长繁殖，原生动物等以微生物为食，从而维持在一个动态平衡中。如果污水中的营养（BOD）过高，就会导致微生物的过量生长繁殖从而引起多孔处理床的堵塞，这样便会降低处理效果。 旋转生物接触氧化系统（Rotating Biological Contactor，RBC）或生物转盘 在这样的处理系统中，一系列圆盘结构装置部分浸没于污水中，部分在空气中并不断地旋转，这样便保持了良好的通气效果及与污水的接触，从而在圆盘上形成了“生物膜”。这样的“生物膜”是由各种微生物、原生动物等构成的微生物群落。在扫描电镜下，典型的生物转盘的“生物膜”有两层结构，外层主要由丝状菌等好氧微生物组成，内层由包括脱硫弧菌在内的厌氧微生物构成。因此这样的“生物膜”具有去除BOD及无机物（主要是硫酸盐）

高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(下册)章节题库-第十三章 生物膜法【圣才出品】

第十三章生物膜法 一、选择题 介于活性污泥法和生物膜法之间的是（）。 A．生物滤池 B．生物接触氧化池 C．生物转盘 D．生物流化床 【答案】B 【解析】生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有下列优点：①填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，具有较高的容积负荷；②不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；③生物固体量多，水流属完全混合型，对水质水量的骤变有较强的适应能力；④有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。 二、填空题 1．滤料应有一定的______强度，良好的______稳定性，能提供大量的______和足够的______率。 【答案】机械；生物化学；表面积；孔隙 【解析】滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：①能为微生物附着提供大量的表面积；②使污水以液膜状态流过生物膜；③有足够的孔隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；④不被微生物分解，也不抑制微生物生

长，有良好的生物化学稳定性；⑤有一定机械强度；⑥价格低廉。 2．曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的______和______，一般选用______作承托层。 【答案】机械强度；化学稳定性；卵石 【解析】曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的机械强度和化学稳定性，一般选用卵石作承托层，其级配自上而下为：卵石直径2～4mm，4～8mm，8～16mm；卵石层高度分别为50mm，100mm，100mm。 3．生物膜反应器可分为______、______和生物接触氧化池等。 【答案】生物滤池；生物转盘 【解析】生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同的特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。 4．生物滤池的主要组成部分包括：______、______和排水系统。 【答案】滤床及池体；布水设备 【解析】生物滤池是生物膜法处理污水的传统工艺，主要由滤床及池体、布水设备和排水系统等部分组成。 5．生物转盘的级数一般不超过______级。 【答案】4