生物膜的形成过程： 生物膜的形成及其生长是实现污水有效处理的前提，生物膜的 形成过程经历了产生、成熟、脱落及更新；
2020/11/2
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产生：当含有营养物质于接种污泥的污水均 匀地淋洒在介质表面时，一部分废水被吸附 于滤料四周，成为滤料的附着水层(薄膜)。 滤料间隙中的空气可溶入水层作为溶解氧。 由于条件适宜，附着于水层中的微生物可吸 附污水中的有机物，通过迅速分解有机物而 大量繁殖。此外，滤料表面也可吸附胶体物 质和截留悬浮物质，逐渐在介质表面形成黏 液状的、含有较多微生物的膜，即生物膜， 此过程也叫挂膜。
二、生物膜法
主要内容
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概述
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典型生物膜处理工艺
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工艺计算
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概１述、生物膜法概述
➢ 生物膜法定义
生物膜法, 又称为固定膜法, 是通过废水同固着于载体（如滤料）表面 的微生膜接触，生物膜吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质 交换，从而使废水得到净化的过程。
➢ 生物膜法与活性污泥法的异同
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在处理过程中，生物膜总是不断地进行如下循环 繁殖
脱落
更新
2、生物膜的结构
好氧层：1－2mm，承担降解有机物的主要任务 厌氧层 一般认为，生物膜厚度为2－3mm时较为理想。太厚会影响通风， 甚至造成堵塞。
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3、生物膜中微生物的组成
成熟： 随着微生物的不断繁殖增长，生物 膜的厚度会不断增加，形成由好氧微生物和 兼性微生物组成的好氧层（1-2mm)。而后 随着膜厚度的继续增加，营养物质和溶解氧 的供应条件变差，微生物生长受到限制，从 而在好氧层内形成了由厌氧微生物和兼性微 生物组成的厌氧层，厌氧层是在生物膜达到 一定厚度才出现的。当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 有机物的降解功能达到了平衡和稳定，标志 着生物膜已经成熟。生物膜从开始形成到成 熟，一般需要30天左右(城市污水，20C)。 右图为生物膜及其外围结构示意图，从外至 内的顺序为污水－流动水层－附着水层－生 物膜（分为好氧层和厌氧层）－滤料
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➢基本原理：
1、生物膜的形成与脱落
生物膜形成的必要条件： 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；在接触氧化工艺中称为填料；在好氧生物流化床中称 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。
生物膜结构和有机物降解的示意图
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生物膜的脱落与更新： ①脱落： 膜成熟以后，由于继续生长而不断加厚，当厌氧层厚度增加到一 定程度时，厌氧层的微生物得不到营养而进入内源呼吸期，厌氧 分死解亡产、生脱大落量。H2S、氨气等对生物活动有抑制作用，使生物膜老化、 造成 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; ——气态代谢产物不断逸出, 减弱了生物膜在填料上的附着能力 外因 ——水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大 ②生物膜的更新： 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来； 新生生物膜的净化功能较 强，从而保持生物膜的活性。
CO2 H2S NH3
水层
空气
（4）厌氧层与好氧层的关系 厌氧层不厚时，与好氧层平衡，稳定； 厌氧层增厚时，代谢产物高于好氧层，平衡被破坏。
（5）理想生物膜法的状况——减缓老化，避免厌氧层过分生长，加快 好氧层更新，不使膜集中脱落。
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➢生物膜处理工艺的特点
微生物学特性
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4、净化有机物机理
（1）生物膜表面积大，能大量吸附水中有机物； （2）有机物降解是在生物膜表层0.1-2mm的好氧生物膜内进行； （3）生物膜中主要发生三种物质的传递过程：空气、污染物及微
生物代谢产物:
空气
流动水层
附着水层
生物膜
微生物呼吸
污染物 微生物 代谢产物
流动水层
附着水层
生物膜
生物降解
水
附着水层 流动水层
共同特点：活性污泥法均属于好氧生物处理技术，均是在有氧的条 件下，利用好氧微生物来氧化分解废水中溶解性的和胶体状的有机 污染物；
不同之处：微生物在处理构筑物中的生存方式不同 活性污泥法：曝气池中微生物以絮状体形式，悬浮于曝气池混合液 中不断生长繁殖（悬浮生长） 生物膜法：反应器中微生物附着在载体的表面上形成一种生物膜， 当废水流经其表面时，生物膜、水和空气相互接触，发 生生物化学反应（附着生长），是土壤自净过程的人工 化和强化；
③微型动物： 原生动物：捕食细菌，净化废水的指示性生物； 后生动物：线虫及其幼虫、轮虫等，有软化生物膜、促使生物膜脱落、 保持生物膜活性的作用。
④滤池蝇： 一种昆虫，其产卵、幼虫、成蛹、成虫过程全部在池内进行，以生
物膜和有机物为食，抑制膜的过速生长，保持好氧状态。
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a、参与净化反应微生物多样化； 生物膜内不仅存在世代时间短、比增殖速度大的微生物，世
代时间长、比增殖速度小的微生物，如硝化菌等也可大量存在， 可实现脱氮的目的。此外，丝状菌，藻类众多，线虫、纤毛虫、 轮虫以及昆虫等也都较广泛地存在。 b、食物链长，污泥产率低；
生物膜的生物中动物性营养所占比例较大，能栖息高营养水 平的生物，其在捕食性纤毛虫，线虫之上还栖息有寡毛类和昆虫， 因而污泥少，仅为生物膜法的3/4。 c、能够存活世代较长的微生物； 可以增在殖生（物特膜别法是中在，冬θC季与低污温水）的。停留时间无关，因此硝化细菌等 d、可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。
细菌（好氧、 真 厌氧、兼性） 菌
藻 原生 后生 一些肉眼可见的蠕 类 动物 动物 虫、昆虫的幼虫
①细菌： 包括好氧菌、厌氧菌和兼性菌，由于微生物以附着的状态存在，泥龄 长，使得生物膜中既有世代时间短，比增长速率大的微生物，又有世 代时间长、比增长速率小的微生物，如硝化菌。
②真菌及藻类 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；藻类众多；