废水好氧生物处理工艺 ——生物膜法

生物膜法污水处理技术摘要：本文首先分析了生物膜法污水处理的类型及优势，接着分析了生物膜法在污水处理过程中的研究进展。

希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：生物膜法；污水处理技术引言：随着国家对于生态环境重视程度的提高，人们对于污水处理技术的关注度也逐渐增加，推动了生物膜法处理污水的技术的发展。

除了技术方面的限制，在实际的生产过程中还存在执行困难的问题。

与活性污泥法处理污水的过程相比，生物膜法虽然能够满足目前的污水处理需求，但不具备其他突出优势，不是最好的选择。

生物膜法仍需不断优化，尽可能的借助科技手段发挥其最大优势。

1生物膜法污水处理的类型及优势生物膜法具有多样性，主要分为生物接触氧化法、生物流化床技术、移动床生物膜反应器三种，其中对污水处理效果最好的是移动床生物膜反应器。

生物接触氧化法是根据曝气池和生物滤池产业所产生的一项综合性污水处理技术。

生物膜法相较于其他污水处理技术有突出优势。

第一，生物膜法污水处理技术主要是利用微生物进行污水处理，可供选择的微生物种类较多，且微生物具有繁殖能力强的优点，因此，能够达到较好的污水处理效果。

第二，由于厌气菌对于好氧过程中合成的污泥有非常好的降解作用，因此，采用生物膜法进行污水处理所产生的污泥的产率也会较低。

2生物膜法在污水处理过程中的研究进展2.1生物膜法工艺与类别生物膜法在当前工业废水或者是城市生活污水的处理中都是比较常用的污水处理方法之一。

该方法能够在特定时间之内将生活或者工业污水中的微生物进行过滤，在一段时间之后，这些微生物会直接被吸附在生物膜表面，从而进行繁殖，长时间下来便会形成生物膜，起到净化污水功能。

在此期间所形成的生物膜上面会附着很多的微生物，其能够讲解污水中的污染物，并起到和活性污泥一样的净化水源的效用。

因为污水中的营养物质和微生物能够在生物膜载体中进行快速繁殖，从而给生物膜增加厚度，氧气无法透入，在生物膜内也会形成一个较小空间的厌氧状态，从而不断的产生反应，对于有机物进行降解，并且达到污水净化性能，并让厌氧膜的厚度增加。

污水处理主要工艺生物处理法原理：微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。

根据参与代谢的活动的微生物对溶解氧的需求不同，污水生物处理技术分为好氧生物处理。

厌氧生物处理和缺氧生物处理。

好氧生物处理是城镇污水处理采用的主要方法，高浓度的有机污水的处理常用到厌氧设备无处理法。

根据微生物生长方式的不同，生物处理法又分成悬浮生长法和附着生长法。

悬浮生长法的典型代表是活性污泥法，附着生长法的则是生物膜法。

2.2.1、活性污泥法原理：向废水中连续通人空气，经一定时间后因好氧活性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物，其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养形成活性污泥，并利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流，多余部分则排出活性污泥系统。

作用：能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和一些其他的物质，无机盐类也能被部分去除。

优点：BOD5去除率高（90~95%），构造简单，管理方便。

缺点：占地面积大，投资高，产泥多且稳定性差，抗冲击能力较差，运行费用较高，活性污泥法会排放出大量剩余污泥，这些污泥中饱含着各种污染物，所以处理和处置这些污泥也是一大难题。

适用条件：适于出水要求高的大中型污水厂典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。

2.2.1.1、传统推流式（传统活性污泥法）原理：液流有回流的推流式。

初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，大约曝气6小时，进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合。

流动过程中，有机物经过吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。

一般地，从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的25～50%返回曝气池（即污泥回流比为25～50%）优点：曝气时间比较长，BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。

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。

生物膜法在医药废水处理中的应用摘要：以往对医药废水的处理，主要是采用物理方法或者化学方法，但是上述两种方法存在一定缺陷，而采用生物技术对医药废水的处理，经济投入小，处理效率高。

将生物技术与医药废水处理结合，是因为制药产生的污水污染物多，结构复杂、有毒、有害以及含有各种生物难以降解的有机物质，非常容易对水体造成严重污染。

同时工业污水还呈明显的酸、碱性，部分污水中含有过高的盐分。

本次研究重点探究生物膜法在医药废水处理中的应用。

关键词：生物膜法；医药废水；处理引言医药废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。

其废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，且间歇排放，属难处理的工业废水。

生物膜法是属于好氧生物处理的方法，它是将废水通过好氧微生物和原生动物、后生动物等在载体填料上生长繁殖形成的生物膜，吸附和降解有机物，使废水得到净化的方法。

根据装置的不同，生物膜法可分为生物滤池、生物转盘、接触氧化法和生物流化床等四类。

1.医药废水的类型和特性目前处理医药废水难度特别大，特别是生产精密化工产品过程中排放的构造复杂、生物难以降解和有毒有害的有机物质[1]。

在生产常用药的过程中，可分为四大类型的废水：一是药品生产过程中排放的废水；二是辅助生产过程中排放的废水；三是生产过程中排放的冲洗水；四是员工生活中产生的污水。

医药废水有其根本特性，主要有四点：一是副产物多，水质成分复杂，参与反应的原料中多为环状构造化合物或溶剂类物质；二是污染物在废水中含量高；三是有毒有害物质多，特别是精密化工废水中的有机污染物对微生物的危害很大；四是有很多生物难降解物质。

目前我国医药废水的达标排放依然不理想，开发低成本、高效的新工艺和新技术来处理医药废水，已成为各国科学家的研究重点。

2.国内外常用的医药化工废水处理办法2.1物理处理法过滤法、气浮法和重力沉淀法等是常用的物理法。

生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。

随着新型环保填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。

由于生物膜法具有处理效率高，耐冲击负荷性能好，产泥量低，占地面积少，便于运行管理等优点，在城市生活污水处理中极具竞争力。

1、生物膜法污水处理：生活污水的有机污染物主要包括：蛋白质(40%-60%)，碳水化合物(25%-50%)和油脂(10%)，此外还含有一定量的尿素。

生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。

生物膜附着在载体的表面，是高度亲水的物质，在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层附着水层。

生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机污染物→细菌→原生动物(后生动物)组成的食物链。

生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。

其中细菌一般有：假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属，原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。

后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现，且主要为线虫。

污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的降解。

生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成，通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反应器的正常运行。

生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上，实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离，水处理填料的存在，对水流起到强制紊动的作用，同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触，从实质上强化了传质过程。

污水的生物处理方法及其特点利用微生物的新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物质转化为稳定的无害物质。

方法有∶好氧生物处理方法（广泛用于处理城市污水和有机性生产污水，包括活性污泥法和生物膜法）和厌氧生物处理方法（用于处理高浓度有机污水与污泥）。

常见的好氧处理工艺有普通好氧活性污泥工艺、A2/O工艺、间歇式活性污泥工艺（SBR）、曝气生物滤池（BAF）等。

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。

在传统厌氧接触法（AC）技术基础上，出现了厌氧生物滤池（AF）、升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧膨胀床（AE- BR）、厌氧流化床（AFBR）、厌氧生物转盘（ARBC）、厌氧挡板反应器（AFR）以及厌氧复合反应器（AHR）等高效厌氧反应器等。

生物处理法的优点∶处理污水的范围广泛、费用低廉，运行管理较为方便。

缺点是占地面积大，污水停留时间长，容易受气候等因素的影响，处理效果不稳定。

生物膜法biofilm process;bio-membrane process生物膜法是一大类生物处理法的简称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、曝气生物滤池及生物流化床，其共同的特点就是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。

污水与生物接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化。

微生物细胞在水环境，能在适宜的载体表面牢固附着，生长繁殖，细胞胞外许多的聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，称之为生物膜。

污水生物处理的生物是指：以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。

提供微生物附着生长的惰性载体称之为滤料或填料。

污水流过生物膜生长成熟的虑床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解、从而得到净化。

生物膜表层生物的是好养和兼性微生物，在这里有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终产物是水、二氧化碳等。

由于氧在生物膜表层基本被耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态，在这里进行的是有机物的厌氧代谢，终产物有有机酸。

乙醇、醛、和硫化氢等。

由于微生物的不断繁殖，生物膜不断增厚，超过一定厚度后，吸附的有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。

此时内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附滤料上的性能，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。

生物膜的脱落速度和有机负荷、水利负荷等因素有关。

填料表面的生物膜中的生物种类相当丰富，一般有细菌、真菌、原生动物、后生动物、藻类以及一些肉眼可见多的蠕虫、昆虫的幼虫等组成生物膜法的净化过程，生物膜法去除污水中的污染物是一个吸附、稳定的复杂的过程，包括污染物在液相中的紊流扩散、污染物在膜中的扩撒传递，氧向生物膜内部的扩散和吸附，有机物的氧化分解和微生物的新陈代谢等过程。

生物膜的表面容易吸取营养物质和溶解氧，形成由好养和兼性微生物组成的好氧层，而在生物膜内层，由于微生物利用和扩散阻力，制约了溶解氧的渗透，形成由厌氧和兼性微生物组成的厌氧层。

生物膜法好氧池汽水比生物膜法好氧池是污水处理中常见的一种方法，其中一个关键参数是汽水比。

汽水比是指进入好氧池的污水与曝气所需空气的比值。

合理的汽水比可以有效地提高生物膜法好氧池的处理效果。

汽水比的大小对生物膜法好氧池的运行有着重要的影响。

过大的汽水比会导致氧气过剩，造成能量的浪费；而过小的汽水比则会导致氧气不足，影响生物膜的正常生长和污水处理效果。

因此，确定合适的汽水比是优化生物膜法好氧池运行的关键之一。

确定合适的汽水比需要考虑好氧池的尺寸和工艺设计。

好氧池的尺寸决定了其处理能力，而工艺设计则确定了曝气所需的空气量。

根据好氧池的尺寸和设计要求，可以计算出合理的汽水比范围。

应根据进水水质和处理要求来调整汽水比。

进水水质的不同会对好氧池的处理效果产生影响，而处理要求的不同则对好氧池的运行参数提出了不同的要求。

根据具体情况，可以适当调整汽水比以达到最佳的处理效果。

生物膜的生长情况也是确定汽水比的重要因素之一。

生物膜是好氧池中的关键组成部分，通过附着在填料表面形成生物膜，生物膜中的微生物可以进行有氧降解。

而生物膜的生长需要适当的氧气供应，因此汽水比的大小也会对生物膜的生长产生影响。

为了确定合适的汽水比，可以通过监测好氧池的溶解氧浓度和污水的COD浓度来进行调整。

溶解氧浓度的变化可以反映汽水比的合理性，而COD浓度的变化则可以反映处理效果。

通过监测这些指标的变化，可以逐步调整汽水比，以实现最佳的处理效果。

在实际操作中，可以采用逐步递增汽水比的方法来确定合适的数值。

首先，可以将汽水比设定为一个较小的值，然后根据处理效果和监测指标的变化逐步增加汽水比。

在逐步增加汽水比的过程中，需要及时监测好氧池的处理效果和运行参数，并根据监测结果进行调整，直至找到最佳的汽水比。

汽水比是生物膜法好氧池中一个重要的运行参数，合理的汽水比可以提高处理效果。

确定合适的汽水比需要考虑好氧池的尺寸和工艺设计、进水水质和处理要求以及生物膜的生长情况。

污水处理主要工艺生物处理法原理：微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。

根据参与代谢的活动的微生物对溶解氧的需求不同，污水生物处理技术分为好氧生物处理。

厌氧生物处理和缺氧生物处理。

好氧生物处理是城镇污水处理采用的主要方法，高浓度的有机污水的处理常用到厌氧设备无处理法。

根据微生物生长方式的不同，生物处理法又分成悬浮生长法和附着生长法。

悬浮生长法的典型代表是活性污泥法，附着生长法的则是生物膜法。

2.2.1、活性污泥法原理：向废水中连续通人空气，经一定时间后因好氧活性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物，其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养形成活性污泥，并利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流，多余部分则排出活性污泥系统。

作用：能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和一些其他的物质，无机盐类也能被部分去除。

优点：BOD5去除率高（90~95%），构造简单，管理方便。

缺点：占地面积大，投资高，产泥多且稳定性差，抗冲击能力较差，运行费用较高，活性污泥法会排放出大量剩余污泥，这些污泥中饱含着各种污染物，所以处理和处置这些污泥也是一大难题。

适用条件：适于出水要求高的大中型污水厂典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。

2.2.1.1、传统推流式（传统活性污泥法）原理：液流有回流的推流式。

初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，大约曝气6小时，进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合。

流动过程中，有机物经过吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。

一般地，从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的25～50%返回曝气池（即污泥回流比为25～50%）优点：曝气时间比较长，BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。

生物膜法主要工艺类型及其优缺点比较摘要：生物膜法技术具有很强的抗冲击负荷能力，且处理效果理想，运行维护简单，不会产生污泥膨胀的现象，因此在污水处理中有着广泛的应用。

本文介绍了生物膜技术的概念、分类和特点,对生物膜技术在污水处理中的应用状况做了简要的分析。

关键词：生物膜；污水处理随着我国经济的高速增长，工业化和城市化的步伐加快，对水资源的需求也日益增加，进而产生了大量污水，加剧了对环境的污染，因此，不断地寻求效率高、投资少、运行费用低、治理效果好的污水处理技术是研究工作的主要任务。

在污水处理的二级生化处理工艺中，活性污泥法和生物膜法占主导地位，而生物膜法处理工艺凭借其处理效率高、剩余污泥产泥量少、运行管理方便等特点得到快速发展，越来越得到人们的关注，发展十分迅速，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。

生物膜主要由微生物细胞和它们所产生的胞外多聚物组成。

微生物生长在载体的表面且分布不均匀、不连续。

生物膜法是近十几年来发展的新型微生物处理技术，为提高生物膜的处理能力。

一、生物膜法概述1. 生物膜法处理污水的发展进程生物膜法是一种古老又在不断发展中的处理技术，1865年德国科学家发现生物过滤作用，1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器的生物滤池问世，2O世纪二三十年代建造了许多生物膜反垃器，四五十年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势，70年代新的反应器以独特的优势受关注[1]。

2.生物膜法的概念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污水处理工艺。

生物膜是指附着在惰性载体表面上生长的，具有较强的吸附和生物降解性能的结构，以微生物为主(包含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)，其中提供微生物附着生长的惰性载体称之为滤料或填料。

生物膜法是模拟了自然界中土壤自净的一种污水处理法，它使微生物群体附着于固体填料的表面，形成生物膜。