悬浮填料生物膜工艺的研究与进展_secret讲解

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

SINTEF研究所共同开发，目的是在原有活性污泥处理系统的基础上提高负荷率、增加脱氮除磷的能力[1,2,3]。经过十多年的发展，悬浮填料生物膜处理工艺无论是理论研究还是在水处理领域的应用均取得了快速发展，成为当今水处理领域的热点。

本文从技术原理、动力学、填料开发以及不同水处理领域的研究与应用等方面探讨工艺的特点与发展趋势。

1、工艺原理

悬浮填料生物膜工艺是指在水处理构筑物中直接投加密度与水相近的轻质填料，利用附着生物量或者生物膜与活性污泥共同除污染。填料在池内能够停留于任何位置，曝气时随水流动或自由流化，这种现象又称为“移动的生物膜”。悬浮填料生物膜工艺本质上仍属于生物膜法，但是在运动特性、运行方式以及生物膜状况等方面具有独特的性质和特点。

1.1 运动特性

悬浮填料生物处理池的构筑物与曝气池相同，曝气方式以穿孔管曝气或微孔曝气为主，仅在出水端设置筛网或栅栏防止填料流失。池内一定范围内水、气、固之间混合充分 [4,5]：在曝气管的周围，水、气和悬浮填料呈现漩流状态，出气孔的上方的空气推动填料和水快速上升，并将上方的填料推向周围区域，随着填料体积的增多，部分填料被推向池底，参与第二轮循环。其流态和流场的变化可用N-S二维方程来解析，数值模拟与实测结果基本吻合[6]。池内的漩流区域大小以及填料的流化程度与曝气强度、填料的投配率（即填料的投加体积占池体有效容积的比例）、池体结构和曝气管的间距均有密切关系。朱文亭认为反应器的长深比为0.5有利于填料的流化[5]。对于填料粒径不大于15mm的小型悬浮填料，投配率受曝气方式、曝气管间距以及曝气强度的影响较小，只要不超过70％则易于流化；随着填料粒径增大，曝气管的间距、曝气强度以及填料的形状对流化的影响也愈大。孙华[7]研究了Ф50×50mm的圆柱状填料的投配率对流化和充氧的影响，填料的投配率达到60％时流化就存在困难，充氧效率反而不如投配率为50％。笔者同样采用Ф50×50mm的圆柱状悬浮填料试验发现，穿孔曝气管的间距为40cm时填料无法流化；管间距达到60cm，即使曝气强度仅有2.80m3/m2.h，填料就开始移动。悬浮填料合理的投配率和曝气管间距，能够仅根据微生物代谢所需要的空气量来确定曝气强度，而不需要额外的空气量维持填料的流化。

可见,与生物流化床相比，在达到同样传质的条件下悬浮填料生物膜工艺能大大降低能耗。

1.2 曝气和充氧

池内投加悬浮填料后，空气泡上升过程中被填料切割、穿刺和分散，而且由于填料的流

态变化，增大了固、液、气之间的掺混和传质效果，使氧的利用率有显著的增加。金冬霞[8]利用自制的Ф11mm×11mm中空圆筒状悬浮填料试验，发现投配率达到30％的氧利用效率最高。课题组[7,9]利用Ф50mm柱状悬浮填料研究穿孔管曝气不同投配率的充氧效率，当投配率为50％时充氧效率最高，达到了9.7％，比不加任何填料提高了1倍多。朱文亭[5]利用ф25mm 的球齿状填料，投配率达到55％时微孔曝气的充氧效率可达到13.65％。穿孔管曝气能够以较低的气水比实现填料流化，但对填料冲刷力度大，填料的碰撞和摩擦剧烈，不利于填料外层生长生物膜；微孔管曝气的气泡直径小，对填料的冲刷和碰撞相对温和，但是微孔曝气盘容易堵塞，而且检修困难，生产应用中采用哪种曝气方式需要根据废水的性质和曝气量等因

素综合考虑。

1.3 生化动力学

悬浮填料生物膜工艺的生化动力学以生物处理池填料投加后附着生物量作为探讨对象，

分别从有机物去除和生物硝化两方面来阐述。

1.3.1 有机物

悬浮填料的总生物量与填料的比表面积和投配率有关，有机物降解动力学具有复杂性。当以附着生物量为主运行时，有机去除负荷率（OLR）随着生物膜量的增加而上升，生物量相对稳定时，有机去除负荷率与进水的负荷率在一定范围内呈线性关系[10,11]。进一步研究溶解性COD（COD s）的去除机理发现，COD s的去除负荷率与进水的COD s呈线性关系，但去除率与出水的COD s相关性不大；颗粒状COD的去除则是生物吸附和解吸附的净效应[12,13]。曹斌等人利用人工配制的废水研究有机物的降解速率与生物膜量的关系，两者仍可以用Monod公式来拟合[11]。

研究者在不同比表面积条件下得出有机物降解速率的K值与μmax 不尽相同。笔者认为这是由于曝气强度和废水的性质不同，因而悬浮填料上的异养细菌数量处于动态变化中，以比表面积来表征悬浮填料的有机物降解速率有待进一步研究。

1.3.2 生物硝化

悬浮填料是硝化细菌生长的理想场所，这为SCBP或MBBR工艺研究硝化动力学提供了有效手段。硝化细菌的生长速度慢，在同一工况条件下细菌的数量相对稳定，以单位面积来表征硝化速率是可行的，国内外在这方面的研究很多[12～21]。

硝化速率与悬浮填料的生物膜量、温度、

碱度、DO 、进水的氨氮浓度以及有机负荷率

等均密切相关。G.Pastorelli [12]研究表明，

如果MBBR 反应器的溶解性COD 负荷率达到

3～4gCOD/m 2填料.d 、且DO 小于2～3mg/L ，则生

物硝化不易出现。Anette Aes ?y 利用纯氧曝

气研究MBBR 工艺DO

与硝化速率的关系，如果DO 大于12mg/L ，则NH 4-N 的去除负荷率与进水负荷率完全正相关，硝化速率呈零级反应，最大比硝化速率可以达到55kgNH 3-N /kgO 2.d ；而当DO 浓度在5～12mg/L 的范围内，呈现典型的一级反应模式。见图1(15)。

有研究者指出，KMT 型悬浮填料的硝化速率与进水NH 3-N 浓度的关系介于零级和一级之间，可表示为：R NH3-N ＝0.21C

0.59，R 的单位是kgNH 3-N/m 3.d 。 Lars.J.Hem (16)利用人工配制污

水和中试系统研究悬浮填料的生物硝化过程，当进水的碱度充足、有机负荷率低时，进水的NH 3-N 浓度与DO 成为硝化反应的限制因素；当池内的DO 与NH 3-N 的比例小于2时，DO 成为限制因子，如果池内的DO 达到4.5mg/L 左右，硝化速率可以达到0.7～1.6gNH 3-N/m 2.d ；硝化速率与进水NH 3-N 的浓度符合一级反应动力学模式；当有机负荷率达到5gBOD 7/m 2填料.d 以后，硝化过程受到抑制。徐斌(16,17)分析了悬浮填料处理微污染源水的生物硝化动力学，指出当池内的DO 达到7.5mg/L 以上，则进水NH 3-N 成为限制因子，硝化反应动力学呈近似一级反应，硝化速率常数为0.72/h 。

挂膜成熟的悬浮填料单位面积硝化速率可以达到1.0gNH 3-N/m

2填料.d ，最多可以达到1.4～1.6gNH 3-N/m 2填料.d (4)。U.Welander 指出，生物硝化的NH 3-N 去除负荷率与填料比表面积

呈比例关系，但过高的比表面积也有不利之处(18,19)。

液膜扩散系数对悬浮填料生物膜工艺的生物硝化也有一定影响。如果液膜传质无障碍，生物膜系统的基质反应速率常为半级，但由于生物膜生长于悬浮填料的内壁，这些微区域不可能形成强烈的紊流和极薄的液膜层，因此，实际运行时液膜扩散系数仍是较重要的参数，反应级数n ＝0.7（4）。

有研究者认为(4,20)

，温度对悬浮填料生物膜工艺的生物硝化影响不明显。U.Welander 研究表明，即使在5℃低温条件下，悬浮填料的硝化去除负荷率仍可以达到20℃的77％左右，图1 硝化速率与溶解氧(DO)的关系 Fig 1, correlation between Do and nitrifying rate

传质速率而不是酶活性在低温时起主导作用；B.Rusten 也发现，7～18℃的范围内，温度的差异性不突出，低温条件下DO 浓度高，可以部分抵低温效应。实际上，研究者均采用有效比表面积大于300m 2/m 3的小粒径填料得出了上述结论。由于试验系统的HRT 足够长、室温下填料的去除负荷率远未达到饱和值，温度降低后，这部分容量被释放出来，因此温度的影响不明显。而从已有的许多试验来看，如果室温条件下的硝化负荷率已经接近最大值，则温度降低后去除效率的变化将十分明显。

2、悬浮填料

悬浮填料是工艺的核心，在固定式填料和粒状硬质填料的基础上发展而来。固定式填料和硬质填料在水处理中均存在缺陷，20世纪90年代初，新型轻质可自由移动的悬浮填料开发成功，揭开了一个新的水处理方向。悬浮填料的材质以聚乙烯、聚丙烯为主

(21)，适当添加辅助成分，密度一般控制为1.0g/cm 3左右。也有采用多孔塑料材料或者聚氨酯泡沫材料

(22,23)。

根据形状与大小的差异，悬浮填料可分为几类： （1）、多孔泡沫填料：以德国LINDE 公司所开发的多孔泡沫块悬浮填料为代表。材质多为聚氨酯泡沫块，密度小于水，形状为小方块，大小不超过15mm ，填料呈多孔状，表面和内部均长满微生物，既可以生物膜法为主独立运行，也可投加到活性污泥处理池以提高处理效率。

（2）、Kaldnes 填料：由挪威Kaldnes Mijecptek-nogi 公司与SINTEF 研究所联合开发，其中KMT 型系列填料应用最多和最广。大小不超过11mm ，呈外棘轮状，内壁由十字筋连接，

见图2。由于填料碰撞和摩擦剧烈，微生物主要生长于填料的内侧。为防止填料流失，需要在出水端利用筛网或者做成楔形出水挡墙。目前，国内开发的部分种类的悬浮填料均由此演图2 Kaldnes KMT 型悬浮填料

Fig 2, Kaldnes KMT suspended carrier 图3 球状或柱状悬浮填料

Fig3, Sphere-,cylinder-type suspended carrier

化而来(5,6,8,21)。

（3）、大型球状或柱状悬浮填料：由课题组90年代中期开发成功，现已在水处理工程中应用(24)。填料形状为球状或圆柱状，粒径由25mm、50mm和100mm等，见图3。由翼板和套环组成，密度为0.95～0.98g/cm3，比表面积为100～440m2/m3。在处理池的出水端设置栅栏就可以防止填料流失。

此外，还有其它类型的填料(25,26)。

悬浮填料的投加方式非常灵活，在池内几乎没有水头损失，无需反冲洗，维护简单，投配率根据所处理水的水质或工艺而定。以KMT型悬浮填料为例，最高投配率可以达到有效池容的70％；课题组开发的大粒径悬浮填料，最佳投配率为50％(9,27)。悬浮填料的有效比表面积是常规固定式填料的数倍，附着生物量大且微生物的活性高，因而能够在较短的时间内将污染物去除。

悬浮填料的挂膜速度较快。金冬霞(21)采用非织造布开发出的悬浮填料6天就可以全部挂

膜，表面有一层薄薄的黄色生物膜。课题组试验表明，经过3～4周生物膜培养成熟。

3、悬浮填料生物膜工艺的研究与应用

悬浮填料生物膜工艺开发成功以后，逐渐在市政生活污水、工业废水、低污染浓度水的处理等领域得到研究与应用,具体介绍如下。

3.1 市政污水处理

悬浮填料生物膜工艺用于市政生活污水处理，能够在很短的时间内实现去除有机物和生物硝化，负荷率高，具有稳定和良好的出水水质。刘霞(28)研究了悬浮填料高投配率（75％）处理市政污水的效率，水力停留时间（t HRT）仅1h，出水就可以达到二级排放要求，BOD5的负荷率达到了5.5kg/m3.d。季民 (29)利用自主开发的悬浮填料处理生活污水，尽管t HRT只有2～4h，但COD Cr去除率达到70～80％，出水的COD Cr小于60mg/L。H.?degaard、B.Rusten(1,2,64)以MBBR 结合化学除磷处理小型社区污水，出水的COD、TP、TN均达到欧盟排放标准，装置运行非常稳定，已在挪威等国家推广应用。杨殿海(30)对生活污水采用化学——生物联合絮凝处理后再经过悬浮填料生物硝化除NH3-N，t HRT为2.2h，NH3-N从21mg/L降低到8.5mg/L。研究表明(4,18,31)，MBBR用于生活污水的前置和后置反硝化，能够在低温下保持良好的反硝化能力，悬浮填料可富集和培养大量的耐寒微生物，即使温度低至3.5℃，仍具有可观的反硝化能力；15℃、t HRT 为1.5h的反硝化率达到了2.7gNO X-N/m2填料.d。G.Andreottola(32)对比了MBBR和活性污泥工艺处理市政污水的差异性，发现两者具有相近的除污染效率，但MBBR没有污泥膨胀和流失的现象。

利用悬浮填料生物膜工艺除磷是生物法除磷的新尝试。H.Helness(33)和G.Pastorelli(34)将MBBR按照SBR方式运行，当总的COD负荷率足够多以维持生物量的净增长、厌氧时段释磷充分和有机碳吸收量充足时，生物膜法除磷才能实现；投加外碳源如乙酸，生物膜的吸磷能力可以达到7.5gTP/100gTSS。目前，关于生物膜法除磷还有许多技术细节需要深入研究，但该领域的探索为生物除磷提供了新的思路。

在常规二级处理活性污泥系统中直接投加悬浮填料，不仅可以增加装置的处理容量、提高装置的运行稳定性，而且世代时间长的硝化细菌等能够在填料上大量生长，实现硝化、反硝化(7,11,36)。E.V.Münch(26)在常规二级污水处理厂的曝气池投加悬浮填料以提高硝化细菌数量，同时将池的前1/3改造成缺氧区，出水的TN降低到2.0mg/L，二沉池的SVI值大幅度降低，污泥的沉降性能非常好。活性污泥系统投加悬浮填料后强化了脱氮能力，冬季低温条件下提高DO还可以保证系统稳定的硝化效果(37)。D.S.Parker(38)在MBBR的基础上开发出BASIN工艺，利用悬浮填料选择性生长异养细菌以去除有机物，t HRT仅为1.4h；后续活性污泥处理的容积减少了一半，硝化负荷率高达38.1mg/gMLSS.h，远超过普通活性污泥系统1.9mgNH3-N/ gMLSS.h的水平。

现有污水处理系统直接改造为MBBR工艺，不仅可以提高处理能力和效率，而且投资费用省，占地面积减少。挪威FREVAR污水厂由常规二级处理进一步改造为具有脱氮功能的中试研究表明，10℃的硝化负荷率达到了190gTKN/m3.d，即使每年有3个月水温只有4～5℃，但是TN的去除率仍达到了70％以上。另一个污水处理厂改造后增加MBBR作为后反硝化池，设计反硝化负荷率为1.2gNO3-N/m2填料.d（10℃），一年多运行结果表明，总出水的TN不超过10mg/L(39)。笔者课题组在城市污水脱氮除磷的研究中将悬浮填料投加到处理池的后段，总投配率不超过20％，硝化细菌聚集于填料而聚磷细菌主要分布在活性污泥，解决了活性污泥系统短的水力停留时间和固体停留时间下脱氮除磷的泥龄矛盾，TN、TP都达到了排放要求(40)。

3.2 工业废水

工业废水不仅水量和水质波动大，而且一些废水的营养物质缺乏或含有毒或有害物质，对废水处理工艺的要求高。研究者或以悬浮填料生物膜工艺为主体处理单元，或作为生物预处理手段，分别在纸浆废水、有机中高浓度污水、化工、制药、油田等行业的水处理领域获得试验或应用成功。有关的研究结果见表1。

表1 悬浮填料生物膜工艺在工业废水处理领域的研究与应用

table 1, study and appicaton of suspended carrier biofilm process in the field of

industrial wastewater

殷渝强(25)

中试

杨二辉(54)

由表可见，悬浮填料生物膜工艺作为生物处理主体，除污染效率和负荷率均显著优于普通活性污泥法。李锋、龚云华在上海桃浦工业区处理化工废水的中试结果说明，相同工况的悬浮填料生物膜工艺对有机物的去除能力优于SBR，且出水的水质稳定，抗冲击性能优异。孙华以MBBR工艺处理染料化工废水，t HRT为16h的COD Cr、BOD5和NH3-N去除效率与活性污泥法HRT 为32h的结果相近，而抗冲击性能更优。MBBR处理石化废水的对比研究结果也反映出，t HRT 为10h的效果与原活性污泥处理池t HRT为23h的结果相近，但是NH3-N的去除效果更好(27,52,53)。悬浮填料生物膜工艺用于高含盐和高水温的油田采出水、中高浓度化工废水、纸浆白水、以及低温处理含较高浓度酚和甲酚废水，均取得了试验成功(41,54,56,57)。

此外，MBBR工艺在高含氮污泥发酵上清液、垃圾渗滤液的硝化反硝化以及原尿高NH3-N 浓度的硝化稳定等方面也表现出良好的性能，最大反硝化负荷率达到了55gN/m3.h的效果(19,20,45)。

可见，MBBR所需的HRT很低，大大了节省了处理构筑物的面积；工艺的适应范围广，能够胜任高含盐、高温或低温条件的工业废水生物处理。

悬浮填料生物膜工艺作为中高浓度工业废水的预处理手段或与其它工艺组合应用的研究表明(43,44,47,50,55),工艺可快速降解溶解性有机物污染物，有机负荷率高达30～45kgCOD/m3.d，单位填料的面积负荷率达到了53g/m2填料.d。预处理的最短t HRT仅有6h。废水经过预处理后大大降低了后续处理的难度，提高了污泥的沉降性能，出水的水质优于传统方法。

3.3 低浓度污水和废气处理

水中的污染物浓度过低，采用生物膜法处理具有比较优势。悬浮填料生物膜工艺能够很快培养出足够的生物量，在极短的时间内将污染物彻底氧化或分解，而且工艺可以按照活性污泥工艺运行，适合于不同的处理规模。徐斌(16,17)利用悬浮填料床处理微污染源水，现场中试表明，t HRT不大于1h、气水比不高于0.75，对不同进水NH3-N浓度均能保持75％以上的去除效率，出水的NH3-N小于1.0mg/L。悬浮填料生物处理工艺用于污染河道的就地净化(9)，t HRT 为1.0h，COD可以从44～232mg/L降低到平均34.1mg/L，BOD5从19～101mg/L降低到平均9.1mg/L；如果t HRT增加到为1.5h，NH3-N也有较好的去除效果。悬浮填料生物膜工艺处理低浓度生活污水的小试、中试和生产性应用结果表明(58～61)，t HRT为1～3h，COD Cr可从100mg/L左右降低到30mg/L，BOD5小于5mg/L，出水经过简单处理后就能够回用。

此外，郭静等人采用悬浮填料复合式生物反应器处理恶臭气体也有突出的效果(62,63)，气体温度为11～15℃，H2S和COD的去除率分别达到了90％和80％。

4、小结与展望

悬浮填料生物膜工艺虽距今只有十多年的历史，但其发展十分迅猛，在生活污水、工业废水、低浓度水处理和恶臭气体的除臭等领域均表现出优良的性能，特点总结如下：

①工艺所用悬浮填料比表面积远高于常规固定式填料，为微生物提供了更多的生长空间，大大提高了处理负荷率，缩短了水力停留时间，可减少池体的容积，节省工程投资。

②传质速率快，生物膜活性高。悬浮填料在很小的气水比条件下，即可形成流化状态；填料的流化及与气泡的碰撞切割，极大地提高了生物处理三要素之间（微生物、溶解氧和污染物）的传质效率；填料的挂膜和脱膜速度快，生物膜很薄，活性高。

③填料在随水流不断循环流动的同时，自身也不断地旋转，不会结团堵塞，老化的生

物膜可及时通过水力紊动自动脱落，有效地防止了填料积泥问题，生物处理池无需专门的反冲洗设施。

④改善了生物处理池的通气和过水性能，水头损失小，对处理构筑物的要求简单。

⑤工艺既可以单独运行，也可以投加到曝气池增加微生物量，提高除污染能力和处理水量；还可以作为预处理手段选择性地去除某些污染物，为后续处理创造最佳条件。

悬浮填料生物膜处理工艺的生化动力学和微生物研究也有较快的发展，比如PCR技术应用分析MBBR生物膜的多样性(57)。全世界已有数百个成功的工程实例，随着研究的深入，其应用范围和速度将进一步加大。

悬浮填料生物膜处理工艺也存在一定的缺陷。由于碰撞、摩擦和冲刷等原因，填料的有效比表面积只有全部表面积的60％甚至更低，降低了使用效能；填料的价格过高制约了其推广应用的速度，工程应用中的填料流失和堵塞问题仍需解决。

开发高效、廉价的功能性悬浮填料、提高有效比表面积以及工艺和运行参数优化等领域的研究将推动悬浮填料生物处理工艺的快速发展。

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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。

生物膜的研究进展

第7卷第5期1998年10月 环境科学进展 ADVANCESINENVIRONMENTALSCIENCE Vol.7,No.5 Oct.,1999生物膜的研究进展Ξ 王文军1、2　王文华1　黄亚冰1　张学林2 (1中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室,北京100085) (2中国科学院长春地理研究所,长春130021) 摘　要 本文综述了近年来生物膜研究成果,包括生物膜的发育形成、形态结构、组成、物理-化学特征、抗性等;生物膜在污水处理方面的作用和微生物组织腐蚀性的负效应。 关键词:生物膜　特征　作用 生物膜在天然水环境中和工程处理过程中起着重要的作用[1-3]。在天然水环境中,绝大部分矿物颗粒表面覆盖着有机外壳[4],这些有机外壳由腐殖酸物质和生物膜组成,它们将强烈地改变矿物颗粒的吸附行为,这种表面吸附作用在河水污染物的迁移过程中起着决定性作用。在工业应用中,生物膜的作用表现在废水处理,以及酸性矿物排泄物的生物修复等方面,例如在水和废水处理系统中,生物膜反应器比悬浮生长反应器具有更大的优势,能提高生物量在反应器中的滞留程度,促进对污染物降解效率。生物膜的破坏性作用表现在清洁水系统中,以及微生物诱导的腐蚀等方面[5,6]。随着对生物膜在自然环境(如水、土、生物环境)中和工业应用方面的重要性的不断认识,在过去的二十多年,人们对生物膜的兴趣极大地增加[7]。美国、德国、日本、英国、法国等国家对生物膜进行了大量的研究[1-31],取得了一些初步的研究成果。 一、生物膜的形成及影响因素 生物膜形成于自然环境和人工环境中。在自然环境条件下,生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上,代表了一类微生物群体,其中有各种寄居者如固着细菌、原生动物、真菌和藻类[4-9]。这些微生物细胞及非生物物质镶嵌在微生物分泌的有机聚合物基质(Matrix)中,聚合物基质由细菌胞外聚合物质和腐殖质等其它有机物质组成。即生物膜代表了一种稳定的由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统,细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中,并且附着到固体表面。生物膜发育形成的条件和时间序列大致为[9]: (1)存在着清洁的可用于聚居的固体表面;(2)一种有机分子膜快速形成;(3)聚结的细胞 Ξ1国家自然科学基金资助项目:29777027 2中国科学院武汉水生所淡水生态与生物技术国家重点实验室开放基金资助

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

悬浮生物填料在城镇生活污水处理中的应用

悬浮生物填料在城镇生活污水处理中的应用 一．前言 采用BM悬浮生物填料的生物移动（流化）床工艺（MBBR）在国际和国内正在蓬勃兴起。在国内，我们实地考察了由威立雅水务改造的山东兖州污水处理厂。该厂日处理水量6万m3，吨水电耗0.21-0.25元。采用的工艺为粗格栅-进水泵房-细格栅-曝气沉砂池-初沉池-厌氧缺氧池-曝气池-终沉池-出水南四湖。进水主要为生活污水，进水COD200mg/L左右，进水氨氮20mg/l；出水COD30mg/L 以下，氨氮2mg/l以下。曝气池池容5400m3，HRT=2.16h，悬浮填料投加在曝气池，在出水处加设不锈钢筛网截留以免填料随出水外溢，填料投加量2400m3。曝气池以活性污泥和填料混合方式运行，夏天曝气池的MLSS为4000mg/l左右，冬天曝气池MLSS为3500mg/l左右。 由此可看出，兖州污水厂的处理效率非常高，效果远超过设计指标—国家02年一级B标准，而且冬季运行也非常稳定，氨氮去除效果好。

图一兖州污水厂曝气池 图二填料阻隔器 湖北科亮生物工程有限公司采取“科利尔生物接触氧化”工艺建造了湖南龙山污水厂，处理能力为25000吨/日，出水各项指标达到国家02年一级B标准。由于污水厂准备提标至国家02年一级A标准，氨氮达标的压力很大。科亮公司通过业内人士对我司BM悬浮生物填料各方面性能的介绍，尤其是对氨氮去除能力的介绍后，非常高兴，马上采用我司BM-1填料，开展中试。令人吃惊的是，在实验进水后的第11天，曝气池的出水氨氮即下降到1.7mg/L，远低于国家02年一级A标准。由此可见，BM填料在老旧污水厂的升级改造上也有良好的应用空间。 目前，生物移动（流化）床工艺和悬浮填料已在国内多个污水厂的改造和新建项目上采用，如： 1.张家口主城区污水处理厂规模为10万吨/日，该污水处理厂原出水 水质为国家二级排放标准。该厂运用MBBR工艺对其原有的工艺进行升级改造，达到一级A排放标准。

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

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；

【CN209740928U】一种悬浮生物填料城镇污水处理装置【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920244078.6 (22)申请日 2019.02.27 (73)专利权人 江苏南大生态环境建设有限公司 地址 211100 江苏省南京市江宁经济技术 开发区将军大道20号翠屏国际城6幢 708室 专利权人 南京大学环境规划设计研究院股 份公司 (72)发明人 顾文柳　潘红澈　田漫　吴益飞　 (74)专利代理机构 北京华识知识产权代理有限 公司 11530 代理人 汪浩 (51)Int.Cl. C02F 9/14(2006.01) (54)实用新型名称一种悬浮生物填料城镇污水处理装置(57)摘要一种悬浮生物填料城镇污水处理装置，本实用新型属于污水处理技术领域，包括基座，所述基座的顶部设置有污水处理池，所述污水处理池的一侧外壁上开设有进水孔，另一侧外壁上开设有出水孔，所述污水处理池的一侧内壁上设置有滑轨，所述滑轨的外壁上滑动连接有滑座，所述滑座的一侧外壁上设置有支撑架，本实用新型通过深度可以调节的网袋可以将悬浮生物填料球放置在不同深度的污水处理池中，进而可以将不同深度的污水进行处理，提高处理的全面性和均匀性，另外，通过内球在悬浮生物填料球内的转动可以保证内球上的物生物与污水充分接触，避免悬浮生物填料球接触挤压造成背对水流的微生物与水流接触不充分造成处理效果变差的问 题。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 209740928 U 2019.12.06 C N 209740928 U

权　利　要　求　书1/1页CN 209740928 U 1.一种悬浮生物填料城镇污水处理装置，包括基座（1），所述基座（1）的顶部设置有污水处理池（9），所述污水处理池（9）的一侧外壁上开设有进水孔（5），另一侧外壁上开设有出水孔（11），其特征在于：所述污水处理池（9）的一侧内壁上设置有滑轨（7），所述滑轨（7）的外壁上滑动连接有滑座（6），所述滑座（6）的一侧外壁上设置有支撑架（8），所述支撑架（8）的一侧内壁上设置有网袋（3），所述污水处理池（9）的内部靠近网袋（3）的一侧位置处设置有悬浮生物填料球（10），所述悬浮生物填料球（10）的一侧内壁上设置有第一转杆座（20），所述第一转杆座（20）的内部设置有第一转杆（19），所述第一转杆（19）的一端设置有内球（21）。 2.根据权利要求1所述的一种悬浮生物填料城镇污水处理装置，其特征在于：所述污水处理池（9）的一侧外壁上靠近出水孔（11）的上方位置处设置有电控箱（16），所述电控箱（16）的一侧外壁上设置有电源开关（18），且电控箱（16）的内部设置有气泵（17），所述污水处理池（9）的顶部设置有固定架（12），所述固定架（12）的底部通过螺栓固定连接有气缸（13），所述气缸（13）的一端设置有压板（14），所述污水处理池（9）的一侧内壁上设置有滤板（15），所述气泵（17）与电源开关（18）电性连接。 3.根据权利要求1所述的一种悬浮生物填料城镇污水处理装置，其特征在于：所述滑轨（7）的一侧外壁上开设有螺纹孔（2），所述滑座（6）的一侧外壁上通过螺纹旋合连接有调节螺母（4），所述调节螺母（4）与螺纹孔（2）旋合连接。 4.根据权利要求1所述的一种悬浮生物填料城镇污水处理装置，其特征在于：所述悬浮生物填料球（10）上远离第一转杆座（20）的一侧内壁上设置有第二转杆座（23），所述内球（21）上远离第一转杆（19）的一侧外壁上设置有第二转杆（22）。 5.根据权利要求1所述的一种悬浮生物填料城镇污水处理装置，其特征在于：气缸（13）与气泵（17）通过气管连接，滤板（15）的内部嵌入有过滤网。 2

细菌生物膜研究进展 (1)

306 中国医学文摘耳鼻咽喉科学 NEWS AND REVIEWS/November 2009, Vol.24, No.6 专题论坛 抗生素的合理应用 EATURE 1 生物膜的概念 细菌生物膜是指在多聚糖、蛋白质和核酸等组成的基质内相互粘连粘附于物体表面的细菌群体[1]。生物膜可以由一种或几种细菌混合生长而成。乳酸乳球菌与萤光假单胞菌混合形成的生物膜就是一个典型的例子。乳酸乳球菌自身不易形成生物膜，但可以提供给萤光假单胞菌乳酸作为养料，而萤光假单胞菌帮助乳酸乳球菌固定在物体表面，并且消耗氧气为乳酸乳球菌这一厌氧菌提供更合适的生长环境[2]。 生物膜的生命周期分为附着、生长和分离3部分。附着阶段，物体表面的血清蛋白和其他物质作为连接物介导细菌的附着；生长阶段，细菌通过分裂并在物体表面定植，生成聚合物基质，使得生物膜形成三维结构，并形成隧道，这些隧道帮助营养物质的交换以及废物的排出，并调节生物膜内的pH 值。生物膜中的细菌对氧气和营养的需要有所减少，废物通过其内的管道得以排出。生物膜内细菌间的紧密接触为携带耐药基因的质粒的交换和对密度感应分子的交流提供了良好环境。生物膜内的细菌间更利于质粒、酶和其他分子的交换，通过化学信号进行交流。生物膜的形成需要细菌间的化学信号进行协调。使得细菌能感知到周围细菌的存在并对环境变化作出相应的反应。这一过程称为密度感应（quorum-sensing ）。虽然不同细菌的生物膜有其特异性，但均具有一些普遍的结构特征。生物膜中细菌形成的微菌落间具有间隙空位（interstitial voids ），液体可在这些间隙中流动，使得营养物质、气体和抗菌药物得以扩散。生物膜的结构随着外部和内部的改变而持续变化。 2 生物膜与临床 99%的细菌以生物膜的形式生活，美国疾病控制与预防中心估计至少65%的人类细菌感染与生物膜有关[3]。生物膜已经被证实与慢性中耳炎、中耳胆脂瘤、慢性腺样体炎[1]等疾病相关。Pawlowski 等[4]于2005年在耳蜗植入体上发现了细菌生物膜。Cryer 等[5]于2004年发现一些慢性鼻窦炎手术治疗后症状仍持续 细菌生物膜研究进展 郑波 [关键词]　生物膜（Bio ?lms ）；抗药性，细菌（Drug Resistance ，Bacterial ） 郑波 北京大学第一医院临床药理研究所，北京　100034 广东人，副教授，副主任医师，主要从事细菌耐药机制和抗菌药物合理应用的研究工作。Email ：doctorzhengbo@https://www.sodocs.net/doc/f51218628.html, 的患者鼻窦中存在生物膜，这些患者主要为铜绿假单胞菌感染。Ramadan 等[6]于2005年对5位慢性鼻窦炎患者进行黏膜活检，对标本进行扫面电镜检查均发现有生物膜的存在。此外，生物膜已被证实与下列感染有关：慢性前列腺炎、导管相关感染、人工关节感染、牙周病、心内膜炎以及囊性纤维化患者的假单胞菌肺炎等。 3 生物膜与抗菌药物耐药 生物膜内细菌对抗菌药物的敏感性较游离状态时显著降低，最低可降低1000倍。其原因包括生物膜的结构阻止了药物的传输或生物膜中的细菌的生理学改变等。以前一直认为生物膜介导的对抗菌药物耐药的原因是抗菌药物难以渗透入生物膜。但一些研究否认了这一假设。研究显示喹诺酮类可以很快的渗透到铜绿假单胞菌和肺炎克雷白杆菌生物膜的深部[7，8]，四环素可很快的渗透到大肠埃希菌生物膜内，万古霉素可以很快渗透到表皮葡萄球菌生物膜内。目前唯一得到证实的是氨基糖苷类药物，由于生物膜中的基质带负电荷，而氨基糖苷类带有正电荷，因此氨基糖苷类药物难以渗透到生物膜的深部[9]。 生物膜对β内酰胺类耐药性增加的机制之一是细菌产生的β内酰胺酶在生物膜表面基质内聚集，可达到很高的浓度，能迅速的将渗透进生物膜内的β内酰胺类抗生素水解掉，有效保护深部细菌不被β-内酰胺类抗菌药物灭活[10]。有研究证实氨苄西林会被肺炎克雷白杆菌生物膜表层中聚集的β内酰胺酶快速水解。 生物膜造成的缺氧环境也增加了对抗菌药物耐药性。一项在囊性纤维化患者生成的铜绿假单胞菌生物膜的研究显示氧气仅能渗透到生物膜的25%深度。铜绿假单胞菌在厌氧条件下比在有氧条件下对抗菌药物的敏感性明显降低[11]。 由于很多抗菌药物对繁殖期细菌杀伤作用更强大，如青霉素类、头孢菌素类和碳氢霉烯类等。在生物膜深部的细菌受氧气、营养物质缺乏的影响及可能存在的密度感应系统的调控，使得细菌的生长、繁殖速度下降，影响抗菌药物对其作用。因此在抗菌药物作用下，生物膜中相对敏感的细菌会被杀死，但耐药菌会持

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

“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

支原体生物膜研究进展_叶晓敏

·综述·支原体生物膜研究进展 叶晓敏，陆春 (中山大学附属第三医院皮肤科，广东广州510630) ［摘要］近几年，支原体生物膜研究逐渐受到研究人员的关注。多种支原体都被证实具有生物膜形成 能力，生物膜形成后支原体耐药性增加，研究生物膜对于防治临床支原体感染有着重大意义。本文从 目前报道的几种支原体生物膜的形成及结构、生物膜形成的影响因素、生物膜形成对支原体药物敏感 性的影响及可能机制等几个方面综述了目前对支原体生物膜的研究进展。 ［关键词］支原体;生物膜 ［中图分类号］R759［文献标识码］A［文章编号］1674－8468(2011)01－0060－04 生物膜(Biofilm，BF)是微生物在生长过程中附着于物体表面而形成的由微生物的细胞及其分泌的聚合物等所组成的膜样多细胞复合体［1］。生物膜的存在可以增强病原微生物对宿主免疫攻击及抗菌药物的抵抗力。目前对大量支原体的研究已发现很多支原体都具有形成生物膜的能力。生物膜形成后增强了支原体对环境压力如热、干燥、缺氧、高渗透压等［2-3］及对抗菌药物的抵抗力［4］。本文从支原体生物膜的形成及结构、生物膜形成的影响因素、生物膜形成对支原体药物敏感性的影响及可能机制等几个方面对目前支原体生物膜的研究进展作一综述。 1支原体生物膜的鉴定及其形成和结构 生物膜是微生物细胞不断粘附、聚集，并包裹在自身生成的胞外基质中形成的多聚复合物，体积上15%由细胞组成，85%由胞外基质组成。目前生物膜的培养多以玻片、细胞爬片、滤膜为载体，可在液体中或固体培养基表面培养，依靠扫描电镜或共聚焦显微镜观察，通常认为观察到多层复合结构即为生物膜结构［5-6］。 生物膜的形成是一个动态过程，先后包括5个步骤［7］:可逆性粘附、不可逆性粘附、早期形成阶段、成熟及消散阶段。虽然很多研究认为支原体培养24小时生物膜即已形成，并以此期生物膜为对象研究其对抗菌素等的抵抗力。但Laura McAuliff等［2］在研究了牛支原体生物膜时有不同的发现。作者利用共聚交显微镜结合SYTO9/PI 荧光探针对牛支原体生物膜形成的动态过程进行观测，发现形成的24及48小时大部分细胞是活的，而通过共聚交显微镜的观察及三维重构发现牛支原体生物膜在最初的24小时仅有一层细胞粘附，48小时才发展成一个非匀质的框架结构，有近20um高，还有通道样结构，此时的生物膜才趋于成熟，同时研究发现培养24小时的牛支原体生物膜对达氟沙星，恩氟沙星，土霉素与游离状态的细胞同样敏感，证明牛支原体培养24小时尚未形成成熟生物膜。可见不同微生物生物膜成熟的时间是存在差异的，在对生物膜特性进行研究之前因先确定其成熟时间点。 支原体生物膜形态与其他微生物相似，可呈网络样、蜂窝状、柱状、蘑菇样、塔样，其间可见水通道，同一种微生物可形成不同结构的生物膜。如肺炎支原体的生物膜最初可形成蜂窝状的区域，在此基础上向外生长成蘑菇状或塔状，塔的直接从小的10um到大于50um，并在塔结构内可见到通道。随着生物膜生长时间的延长，蜂窝状结构中的空洞减少而塔的直径增加，生物膜的形成逐渐趋于成熟［8］。生物膜在不断成熟、丰厚的过程中对内层细胞保护作用不断增强，但由于其深部的细胞营养物质及氧份缺乏也会抑制其生长，正如Laura McAuliff的研究发现培养72小时的生物膜中近70%的细胞都死亡了，活的细胞主要位于生物膜中心。 2影响支原体生物膜形成的因素 生物膜的形成过程中粘附是第一步也是最关键的一步，某些胞外多糖及蛋白质物质是介导粘附的重要基质。如大肠杆菌的表多糖［9］，铜绿假单胞菌的藻酸盐［10］等都可促进生物膜的形成。有关支原体的研究也发现支原体的生物膜形成也与某些多糖及蛋白质物质有关。 2．1多糖与生物膜形成 野生型的肺炎支原体可形成一种胞外多糖，即表多糖(exopolysaccharide，EPS)-Ⅰ，它是由当量克分子的葡萄糖

悬浮填料在污水处理中的研究与应用

悬浮填料在污水处理中的研究与应用 文章总结了近年来悬浮填料在工程应用中的研究进展情况，悬浮填料的挂膜情况、污水处理中悬浮填料对污染物的去除效果及影响因素、脱氮的机理，以及悬浮填料在污水厂中的升级改造应用情况。文章为悬浮填料在污水处理的工程应用提供技术参考和理论支撑。 标签：悬浮填料；活性污泥；污水处理 近年来，以悬浮填料作为微生物载体的反应器在污水处理中大量应用，相比传统污水处理工艺，悬浮填料反应器更有利于细菌和微生物的富集，不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、沉降性能好、能承受高有机负荷，兼具好氧、缺氧和厌氧多种代谢活性特点，提高污水系统运行的稳定性。同时附着微生物的存在，使系统中微生物种类趋于多样化，增强了对难降解污染物质的去除能力。 文章通过其他学者的相关研究成果，总结近年来悬浮填料在污水处理中的研究情况，探讨悬浮填料在污水处理中的影响因素，为悬浮填料在污水处理中的应用提供技术参考。 1 悬浮填料的挂膜研究 王向英通过向A2/O好氧段投加聚丙烯悬浮填料，研究悬浮填料的挂膜启动过程，通过快速排泥法快速挂膜，试验采用人工模拟废水，悬浮填料填充比为50%，曝气量为0.55m3/h，好氧段DO为4.0，通过40天的培养，系统对污水的处理效果逐渐提高，COD、NH3-N的去除率分别达到73.6%和50%，表明反应器的挂膜启动过程完成。 张永祥等通过对好氧MBBR连续流与间歇流的挂膜试验的研究，反应器的最佳填充率为50%；间歇式進水的挂膜方法可以加快好氧移动床生物膜反应器的启动，30天后，对COD去除率能达到将近60%，氨氮去除率在90%左右，生物膜厚度大多在100-150um，启动时间明显少于采用连续式进水的挂膜方法；连续式进水的试验条件下，培养生物膜的最佳水力停留时间（HRT）为5h。 2 悬浮填料活性污泥法对污染物的去除效果及影响因素 何国富等通过向传统活性污泥法处理工艺中投加悬浮填料，研究考察了低温、填料投配比和生物膜量等因素对脱氮效果的影响，在停留时间为6.2h，添加悬浮填料后，系统对氨氮及总氮的去除效率明显增高。 高艳玲等通过对悬浮填料型活性污泥生物脱氮工艺的研究，试验采用生活污水为进水，反应器对COD的总平均去除率达到86.98%，氨氮平均去除率达到72.25%，氨氮平均出水浓度为8.15mg/L；总氮的平均去除率达到48.39%，出水浓度平均为17.63mg/L。整个系统对污染物的去除效果较好。

生物膜法在污水处理中的研究进展

泉州师范学院 学年论文 论文题目：生物膜法在污水处理中的研究进展指导老师：黄初龙 学院：资源与环境科学学院 专业班级：09级环境工程与管理 学号：090905001 姓名：刘姣

生物膜法在污水处理中的研究进展 摘要：生物膜法在污水处理工艺中是与活性污泥法并行的一种好氧型生物污水处理方法，广泛的应用于工业废水和城市污水处理的二级处理中，也是污水处理的关键环节。与活性污泥法相比，生物膜法具有一些特有优势，比如无需污泥回流，运行管理容易，无污泥膨胀问题，易于微生物生存，运行稳定等。文中简单介绍了生物膜法对磷、氮及一些重金属去除的研究进展。 关键词：生物膜法；污水处理；活性污泥法 Abstract：Biofilm and activated sludge is a parallel-ty pe aerobic biological treatment methods，in the sewage treatment process．They widely used in the secondary treatment of industrial wastewater and urban sewage treatment，and these methods are the key link in sewage treatment．Compared with the activated sludge process，biofilm has some unique advantages．For example，no sludge return，easy operation and management，no sludge expansion，ease of microbial survival，run stable，etc．The paper describes simply biofilm research on the removal of phosphorus，nitrogen and some heavy metals． Key words：B iofilm treatment；sewage treatment；activated sludge 引言 近年来，伴随着经济的快速发展，我国在追求GDP增长的同时也带来一系列的环境问题，其中淡水资源紧缺迫使城镇生活污水处理技术显得尤其重要。然而随着人们生活水平的提高，城镇生活污水中的氮、磷含量增加，有机成分复杂，传统的生物污水处理技术已无法紧随步伐，处理效果不佳，为此，在新型填料的不断开发和完善基础上，生物膜法处理工艺借其处理效率高、剩余污泥产泥量少、运行管理方便等特点得到快速发，在污水处理中有广阔的应用前景。生物膜可认为是由一种或是多种微生物群体组成的，并附着在一种载体表面上进行生长发育[1—2]。 1 生物膜法概述 1.1生物膜法的净水机理 生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中各种有机物的处

悬浮填料环境保护产品技术要求

悬浮填料环境保护产品技术要求 （HJ/T246-2006） 前言 为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》，保障水污染治理设施质量，制定本标准。 本标准规定了悬浮填料的技术要求、试验方法和检验规则。 本标准由国家环境保护总局科技标准司提出。 本标准起草单位：中国环境保护产业协会（水污染治理委员会）、杭州天宇环保工程实业有限公司、巩义市东方净水材料有限公司、上海石化环保器佬有限公司、浙江凯琪水业有限公司。 本标准国家环境保护总局2006年4月13日批准。 本标准自2006年6月1日起实施，自实施之日起代替《悬浮式填料》（HCRJ 053-1999）。本标准由国家环境保护总局解释。 1范围 本标准规定了悬浮填料的定义、分类与命名、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过村标准的引用而成为本标准的条款，其最新版本适用于本标准。

GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 6388 运输包装收发货标志 GB/T 8237 玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）用液体不饱和聚酯树脂GB/ 11115 低密度聚乙烯树脂 GB/ 11116 高密度聚乙烯树脂 GB 12670 聚丙烯树脂 HG/T 聚丙烯鲍尔环填料 3定义 下列定义适用于本标准。 悬浮填料 指使用时在被处理水体中处理悬浮、流化状态的填料。 4分类与命名 4.1分类 a)整体呈环形的悬浮填料，称为环状悬浮填料，标记为XH. b)整体呈空心柱状的悬浮填料，称为柱状悬浮填料，标记为XZ。 c)整体呈球形的悬浮填料，称为球形悬浮填料，标记为XQ。

d)由塑料注塑成笼架，内装丝状、条状材料等组合式的悬浮填料，称为组合悬浮填料， 标记为XQZ. 4.2命名 悬浮填料的命名和型号用汉语拼音字母和阿拉伯数字表示。 示例：XZ-50指外径为 50mm 的柱状悬浮填料。 5要求 基本要求 产品应符合本标准的规定，并按照经规定程序批准的图样及技术文件制造。 环状悬浮填料 鲍尔环状悬浮填料特性参数见表 1。 表1 鲍尔环状悬浮填料特性参数