第十三章生物膜法

生物膜法的原理
生物膜法是一种利用微生物膜对水进行处理的生物技术方法。

它利用微生物的代谢活动和生长来去除水中的有机物、氮、磷等污
染物，是一种环保、高效的水处理技术。

生物膜法的原理主要包括
微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用。

首先，微生物的生长代谢是生物膜法能够有效去除水中污染物
的基础。

微生物在水中生长繁殖，通过代谢活动将有机物、氮、磷
等污染物转化为无害的物质，从而起到净化水质的作用。

微生物的
代谢活动需要适宜的温度、pH、氧气等条件，因此在生物膜法中需
要对水体进行适当的调控，以提供良好的生长环境。

其次，生物膜的形成是生物膜法能够高效去除污染物的关键。

微生物在水中通过自身的黏附能力和分泌物质的作用，形成生物膜。

这种生物膜能够有效地吸附和富集水中的有机物和微粒，为微生物
的代谢活动提供了良好的环境。

同时，生物膜还能够阻隔水中的有
害物质，起到过滤和隔离的作用，确保水质得到有效净化。

最后，微生物与底物之间的相互作用是生物膜法能够去除污染
物的重要环节。

微生物通过酶的作用将水中的有机物、氮、磷等底
物降解分解，释放出能量和新的生物体。

这种相互作用不仅能够去除水中的污染物，还能够促进微生物的生长繁殖，增加生物膜的活性和稳定性。

综上所述，生物膜法利用微生物的生长代谢、生物膜的形成和微生物与底物之间的相互作用，去除水中的有机物、氮、磷等污染物，是一种环保、高效的水处理技术。

通过合理调控水体环境、优化生物膜结构和提高微生物活性，可以进一步提高生物膜法的净化效果，为水质治理和环境保护提供更多有效手段。

高廷耀《水污染控制工程》第4版下册名校考研真题第十三章生物膜法一、填空题1．生物滤池一般可分为三种：______、______和______。

[中国地质大学（武汉）2009年研]【答案】高负荷生物滤池；塔式生物滤池；曝气生物滤池2．影响生物滤池通风的主要因素是______，______。

[中国地质大学（武汉）2011年研]【答案】滤床自然拔风；风速【解析】影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。

自然拔风的推动力是池内温度与气温之差，以及滤池的高度。

温度差愈大，通风条件愈好。

若池内外无温差时，则停止通风。

正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量。

3．生物滤池的供氧主要是靠______。

[中国地质大学（武汉）2010年研]【答案】自然通风供给【解析】生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。

影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。

二、名词解释1．有机负荷[中国科学技术大学2013年研]答：有机负荷是指单位体积滤料（或池子）单位时间内所能去除的有机物量。

通常以污水中有机物的量（BOD5）来计算，单位为kgBOD5／[m3（滤床）·d]。

提高有机负荷，出水水质相应有所下降。

对于有机负荷高的生物滤池，生物膜增长较快，需增加水力冲刷的强度，以利于生物膜增厚后能适时脱落。

2．生物膜[中国地质大学（武汉）2013年研]答：生物膜是指附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。

生物膜在载体表面分布的均匀性，以及生物膜的厚度随着污水中营养底物浓度、时间和空间的改变而发生变化。

三、简答题1．试分析生物膜的主要特征。

[中国地质大学（武汉）2010年研]答：生物膜法是以固着在载体表面的生物膜对污水起净化作用的一种方法，污水经过生物膜反应器被净化。

就生物膜的工作状况分析生物膜法的主要特征如下：（1）参与净化反应微生物多样化，有一定的脱氮作用；（2）污泥产量低，沉降性能好；（3）对进水水质、水量变化适应性较强；（4）易于维护运行，节能。

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。

什么是生物膜法生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。

生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。

生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。

生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。

因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名。

废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理。

其基本机理见水的生物处理法。

生物膜法的典型流程流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。

前三种用于需氧生物处理过程，后一种用于厌氧过程。

最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池（满盛碎块的水池）。

它们的运行都是间歇的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周期。

它们是污水灌溉的发展，是以土壤自净现象为基础的。

接着就出现了连续运行的生物滤池。

新型塑料问世后，又有了新的发展。

生物膜法中的微生物构成及特点在污水处理构筑物内设臵微生物生长聚集的载体（一般称填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧(充氧装臵由水处理曝气风机及曝气器组成)的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。

当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。

随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使污水得到净化。

微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度浓度比进水要低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。