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接触氧化法：将生物膜的优势引入到悬浮生长污水处 理系统而形成组合工艺，充分发挥两者的优点。
今后发展趋势
进一步探讨微生物在载体表面的固定机理， 开发工程中普遍适用的微生物固定技术，优化 生物膜结构及各种反应器工艺系统； 进一步提高各种生物膜反应器的净化功能； 深入研究生物膜微生物的增长及底物去除动
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a
载体
水流
b
载体
c
载体
d
An overview of biofilm attachment
Maturation
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2)生物膜的脱落
3)生物膜脱落的原因 • 内因 厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很 快脱落； 气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生态 的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化； 气态产物的积累，将膜顶起。 • 外因 水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大
• 2.生物的食物链长；
• 3.能够存活世代时间较长的微生物，硝化菌； • 4.分段运行与优势菌种。
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生物膜和活性污泥上出现的微生物比较（类型、种属和数量）
微生物种类
活性污泥 法
生物膜法
微生物种类 活性污泥 法
生物膜 法
细菌 真菌 藻类 鞭毛虫 肉足虫
生物膜法：附着生长系统或固定膜工艺。
生物膜法的基本流程
初沉池作用： 去除大部分悬 浮固体物质； 防止生物膜反 应器堵塞；
进 水 初沉池 生物膜 作用是什 么？ 出 水 二沉池 作用：去 除脱落的 生物膜， 提高出水 水质。
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回流
Water Quality Engineering
水质工程学
排水工程 第三章 生物膜法
环境与市政工程系给水排水工程教研室 天津城市建设学院
第三章 生物膜法
• 概述
• 3.1 生物膜法的基本概念
• 3.2 生物膜的增长及动力学 • 3.3 生物滤池 • 3.4 生物转盘 • 3.5 生物接触氧化法 • 3.6 生物流化床 • 3.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺 • 3.8 生物膜法的运行管理
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3.1.2
生物膜的载体
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为生物膜提供附着生长固定表面的材料称为填料(载体), 在生物膜法的发展和性能特征方面填料有着重要的影响。
滴滤池，生产中最早，以 碎石为填料。 碎石比表面积小，负荷小， 占地大，喷洒废水布水方式 不卫生。 所以生物膜法一直未被重 视。
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概 述
生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ膜法和活性污泥法一样，都是利用微生物来去除废水 中有机物的方法，两者是平行发展起来的污水好氧处理工艺。
生 物 膜 法 和 活 性 污 泥 法 的 区 别
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活性污泥法：悬浮生长系统；
20世纪20～30 年代，生物滤池。
20世纪40～50年代， 生物滤池逐渐被活性 污泥法取代的趋势。
20世纪60年代， 新型有机合成材料开始 大量生产， 波纹板状、列管状和蜂 窝状等有机人工合成填料， 使生物膜反应器获得新 的发展。
对生物膜有关特征的认识和基础理论研究逐步加深， 实际应用工艺如生物滤池和生物转盘等更趋完善， 出现生物流化床和微孔膜生物反应器等新型生物膜 法工艺与系统。
(2)
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3.1.3.3 生物膜法的不足
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（1）需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建投资
超过活性污泥法；
（2）出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细 小悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低； （3）活性生物量较难控制，在运行方面灵活性差； （4）载体材料的比表面积小，BOD容积负荷有限； （5）采用自然通风供氧，在生物膜内层往往形成厌氧层， 从而缩小了具有净化功能的有效容积。
对数期或动力学增长期
在适应期形成的分散菌落开始迅速增长，逐渐覆盖载 体表面。在此阶段由于有机物、溶解氧及其它营养物的供
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给超过了消耗的需要，附着微生物以最大速度在载体表面
生长。一般在动力学增长期末，生物膜厚可达几十个微米。 在动力学增长期，通常可观察到如下现象：生物膜多聚糖 及蛋白质产率增加；底物浓度迅速降低，即有机污染物降 解速率很高；大量的溶解氧被消耗，在此阶段后期，供氧
• 1.耐冲击负荷，对水质、水量变动适应性较强； • 2.微生物量多，处理能力大、净化功能强，活性 污泥法的5～20倍； • 3.剩余污泥量少，沉降性能良好，易固液分离； • 4.能处理低浓度的污水，使BOD5=20~30mg/L的污 水降至5~10mg/L，活性污泥法进水BOD不能长 期低于50mg/L； • 5.一般不需污泥回流，易于维护运行、节能 ，无 污泥膨胀。
纤毛虫缘毛虫
纤毛虫吸管虫
++++ + + 一 ++ ++ +++ + +
++++ +++ ++ +++ +++ ++++ +
其他纤毛 虫
++
+++ +++ ++ ++ +
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+ 轮虫 + 线虫 寡毛类 一 其他后 一
生动物
昆虫类 一
++
3.1.3.2 生物膜法工艺特征
Mb 环 境 与 市 政 工 程 系 给 水 排 水 工 程 教 研 室
Sf
Ma
暂时性/Mb
生物膜增长期
潜伏期
O 永久性/Mb 2
减速 稳定
时 间
指数
线形
Ma动态阶段
Ma稳定阶段
永久性/Ma
暂时性/Ma
潜伏期或适应期
对数期或动力学增长期
线形增长期 减速增长期 生物稳定期
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1、生物膜的形成及其净化过程 2、生物膜的载体 3、生物膜法的特征 4、生物膜法反应器
3.1.1 生物膜的形成及其净化过程
生物膜的形成及其生长是实现废水有效处理的前提；形成性能良好的
生物膜是关键；
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定义：好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生
物粘附在生物滤池滤料或粘附在生物转盘盘片上的一层粘性的微生物混 合群体薄膜。 是生物膜法净化行〔废）水的工作主体 普通滤池的生物膜厚度约2 －3mm。
微生物量以每平方米滤料上干燥生物膜的重量或每立方米滤料上的生
物膜污泥重量表示
生物膜的构造
生物膜
厌氧 好氧
滤 料
附 流 着 动 水 水 CO2 层 层 BOD O2 H2O NH3 BOD
生物膜反应器
二沉池 排 泥
排 泥 出水回流作用： 稀释进水有机物浓度； 提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对 生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜 的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合 适的膜厚度； 出水回流不是必不可少的。
3.1 生物膜法的基本概念
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足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力作用； 优良的稳定性，包括生物、化学和热力学稳定性； 亲疏水性及良好的表面带电特性，带正电荷的载体有 利； 无毒性或抑制性； 优越的物理性状，如载体的形态、相对密度、孔隙率 和比表面积等； 就地取材、价格合理。
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Biofilm on rough surface Biofilm on smooth surface
载体1
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载体2
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载体3
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塑料工业发展， 塑料填料引入生物 膜处理系统，推动 生物膜法发展。
载体材料：无机和有机两大类
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无 机 类 载 体 有 机 类 载 体
沙子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、陶瓷类、 碳纤维、矿渣、活性炭等。 机械强度高，化学性质相对稳定，比表面积较大。 不足：密度较大，在悬浮生物膜反应器中应用受限。
微生物代谢有机物。
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O2
生物膜的构造（剖面图）
生物膜的生长与脱落
1) 生物膜的生长 • 生物膜的形成: 在载体 表面生长繁殖、数量不 断增长，向载体表面外 伸展，形成好氧层 2mm；厚度不断增加， 膜内侧深部转变为厌氧 层。 水流 • 生物膜的成熟：P454