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生物膜法废水处理
【摘 要】
使废水流过生长在固定支承物表面上的生物膜，利用生物氧化作用和各相间的物质交
换，降解废水中有机污染物的方法，是废水需氧生物处理法的一种。用生物膜法处理废水
的构筑物有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池等。
【关键词】生物膜、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化
【正 文】
生物滤池是由过滤田和灌溉田逐步发展而来的。过滤田和灌溉田是天然条件下的需氧
生物处理设施。废水流入过滤田和灌溉田后，水中的有机物滞留在土壤表层，由需氧微生
物氧化分解为无机物。这种作用只在土壤表层进行，占地面积大，而且受气候影响，只能
在适当条件下采用。19世纪末，进行了洒滴滤池试验。20世纪初洒滴滤池法得到公认，出
现了各种型式的生物滤池。用生物滤池处理废水的方法统称为生物膜法。
一、处理废水过程
生物滤池一般是长方形或圆形，池内填有滤料，滤料层上为布水装置，滤料层下为排
水系统。废水通过布水装置均匀洒到生物滤池表面，呈涓滴状流下，一部分废水呈薄膜状
被吸附于滤料周围，成为附着水层；另一部分则呈薄膜流动状流过滤料，并从上层滤料向
下层滤料逐层滴流，最后通过排水系统排出池外。
由于滤料间隙的空气不断地溶于水中，水层中保有比较充足的溶解氧；而流过的废水
中所含的大量有机物质，可作为微生物的营养源，因此水层中需氧微生物能够大量生长繁
殖。微生物的代谢作用使部分有机物质被氧化分解为简单的无机物，并释放出能量。这些
能量一部分供微生物自身生长活动的需要，另一部分被转化合成为新的细胞物质。另外，
废水通过滤池时，滤料截留了废水中的悬浮物质，并吸附了废水中的胶体物质，使大量繁
殖的微生物有了栖息场所，从而在滤料表面逐渐生长起一层充满微生物及原生动物的“生
物膜”。膜的外侧有附着水层，废水不断地从滤池上淋洒下来，就有一层废水不断沿生物
膜上部表面流下，这部分废水为流动水层。流动水层和附着水层相接触，附着水层由于生
物净化作用，所含有机物质浓度很低，流动水层通过传质作用把所含的有机物传递给附着
水层，从而不断地得到净化。同时由于生物膜上的微生物的增殖，膜的厚度不断增加，当
达到一定厚度时，生物膜层内由于得不到足够的氧，由需氧分解转变为厌氧分解，微生物
逐渐衰亡、老化，使生物膜从滤料表面脱落，随水流至沉淀池。生物滤池的滤料上再生成
新的生物膜，如此不断更新。
就部分滤料来说，处理废水效能呈周期性变化。在生物膜形成的初期，微生物的代谢
活动旺盛，净化功能最好；随着生物膜逐渐加厚,内部出现厌氧分解现象,净化的功能逐渐
减退；到生物膜脱落时为最低。但就整个滤池来说,滤料上生物膜的脱落是参差交替的。因
此,在正常情况下，整个滤池的处理效果是基本稳定的。
由于生物膜要不断更新,脱落的生物膜随水流出,因此必须在生物滤池后设置沉淀池。
这种池称为二次沉淀池。为保证生物滤池的正常工作，对含有较多悬浮物质和油脂等易于
堵塞滤料的废水，须设置初次沉淀池、浮选池和隔油池等，以进行预处理。
需氧生物膜上的微生物种类很多,有细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物,以及肉
眼可见的微型动物。生物滤池中上层、中层、下层构成生物膜的微生物，种类也有区别。
需氧生物膜上微生物的代谢产物主要是二氧化碳和水，在同流动水层接触时，被流动
水层带走。厌氧生物膜内的产物主要是硫化氢和氨。这些厌氧生化产物在透过需氧生物膜
时大部分被氧化，因此生物滤池在工作正常时基本上没有臭气。
二、构筑物
1、在生产中应用较早的有两种生物滤池：普通生物滤池和高负荷生物滤池。
普通生物滤池的水力负荷和有机物负荷都较低，往往采用间歇运行方式，废水中的有
机物被氧化分解得比较彻底，但占地面积大。
高负荷生物滤池的水力负荷和有机物负荷都较高，采用连续运行方式，废水在滤池中
停留时间短，只有易于氧化的有机物被分解，而较难氧化的有机物未及分解就被排出。因
此这种滤池的净化程度不如普通生物滤池彻底，而且二次沉淀池中沉淀的污泥量较多。但
它的水力负荷较高，水的冲刷力大，滤池不易堵塞。如进入滤池的废水中有机物浓度过高，
可采用回流运转方式，即将生物滤池的一部分出水回流到滤池前同进水混合。这样可以降
低进水浓度，保证水的冲刷力，还能增加滤池中的有用微生物，从而保证生物滤池的正常
工作。
2、选择合适的滤料十分重要。滤料必须机械强度好,耐腐蚀；表面积大，略呈粗糙，
但又不影响水的均匀流动；滤料间应有一定的空隙，以免堵塞，并使空气流通；能就地取
材，价格低廉。长期以来多以卵石、碎石、炉渣、焦炭等为滤料。近年来开始使用人工塑
料滤料，如波形板和列管式滤料。这种滤料质量轻，强度高，耐腐蚀性能好，表面积和空
隙率都较大。与活性污泥法比较，生物膜法对于进水负荷的变化适应性强，管理简便，基
本建设投资和运行费用都较低。但处理效率和卫生条件较差，占地面积较大。
3、生物膜法近年发展起来的几种新型构筑物有：
a.塔式生物滤池，简称塔滤。塔高7～24米，内部通风良好，水流紊动剧烈,水力冲刷
较强。因此，污水同空气和生物膜接触充分，生物膜更新速度快，各层生长有适应于废水
性质的不同的生物群，有利于有机物的生物降解。塔滤负荷较高，水力负荷每日每平方米
可达90～150米3，有机物负荷每日每立方米达1100～2400克(BOD5)。占地少，对冲击负
荷有较强的适应性。
b.生物转盘。由固定在一横轴上的若干间距很近的圆盘组成。圆盘面生长有一层生物
膜，作用与生物滤池中滤料相似。圆盘是用轻质耐腐蚀、坚固而不易挠折的材料，如泡沫
聚氯乙烯、泡沫聚苯乙烯、硬聚氯乙烯、玻璃钢等材料制成。圆盘有约一半的面积浸在一
个半圆形或矩形的水槽内。废水在槽中流过时，圆盘缓慢转动。圆盘的一部分浸入废水时，
生物膜吸附废水中的有机物，使微生物获得营养。当转出水面时,生物膜又从大气中直接吸
收氧气。如此循环反复,废水中的有机物在需氧微生物的作用下得到氧化分解。圆盘上的生
物膜也会因老化不断地自行脱落,随水流出,在二次沉淀池中沉淀下来。生物转盘能处理高
浓度废水,而不会发生堵塞现象。构造与生物转盘类似的还有生物转筒。主体装置是由固定
在一横轴上的若干圆筒组成，圆筒中装填料，生物膜生长在填料表面。
c.生物接触氧化池。
提高生物膜法的处理效率，主要是在单位时间内适当地加大生物膜同废水的接触面积
和充分供给所需要的氧气。为此，有些国家在试验研究一种流化床。这种设施以砂或活性
炭等比表面积大的材料作为生物膜担体，以沸腾状态在废水中分解氧化有机物。
三、生物膜法具有以下特点：
（1）对水量、水质、水温变动适应性强；
（2）处理效果好并具良好硝化功能；
（3）污泥量小（约为活性污泥法的3/4）且易于固液分离；
（4）动力费用省。
四、结论
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庆气层、好
气层、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。目前，各新型分离技术日新月异，已
逐步走向工业化，并在中药制药、农产品加工、环境治理与保护等多领域的综合技术。由
于受工艺技术和仪器发展水平的限制，我国对这些技术的应用研究还只是刚刚起步，要赶
上国际先进水平还有待于进一步的努力。

【参考资料】
[1]高新分离技术在中药制药工程中的应用，莫启武，广州美晨药业有限公司，广州医药
2006年两岸药学（羊城）论坛/沙龙；
[2]膜分离技术在传统中药生产中的应用，韩永萍，林强，何绪文，《时珍国医国药》，
2009年第20卷第8期，1983-1985页；
[3]面向21世纪的化工分离工程，朱家文，房鼎业，华东理工大学，《化工生产与应用》，
2000年第7卷第2期，1-6页；
[4]精细化工与高新分离技术，杨村，冯武文，刘玮，于宏奇，北京化工大学新特科技发展
公司，《精细与专用化学品》，2000年第23期，18-20页；
[5]化工新分离技术的应用，吴红卫，中石化上海石油化工股份有限公司化工事业部，上海，
《维纶通讯》，2004年6月，40-43页。

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如何在水样中同时测定微量铜和钴[论文]

如何在水样中同时测定微量铜和钴[论文]

浅谈如何在水样中同时测定微量铜和钴本实验将浊点萃取法与分光光度法相结合，测定环境样品中微量铜和钴。

这种分离富集技术与使用廉价的小型仪器可见光分光光度计检测手段相结合，实现没有大型分析仪器也能同时测定微量铜和钴的目的。

一、实验部分1.实验仪器722n型分光光度计，比色皿，比色管，离心管，移液器，离心机。

2.药品1.7%tritonx-100（聚乙二醇辛基苯基醚），2.28×10-3mmoll-1杯四磺酸钠溶液，铜标准溶液10ug/ml，钴标准溶液10ug/ml，0.2%双环己酮草酰二腙，ph=9氨-氯化铵缓冲溶液，ph=5.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液，1.5%二甲酚橙溶液。

3.实验原理浊点现象是指非离子表面活性剂溶解于水中时，亲水基团如非离子表面活性剂分子内的聚氧乙烯链中的醚键（co-）的氧原子与水分子形成氢键，但这个氢键不很稳定，当温度升高到某一点时，氢键开始断裂，此时溶液由澄清变浑浊，表面活性剂相与水相呈现上下两相。

这一点的温度即称之为浊点（cloudpoint）。

浊点是非离子表面活性剂的特征常数。

达到浊点温度的溶液经放置或离心分离，可分离出表面活性剂富集相，这一相所占体积很小，仅约占总体积的2%～5%。

当溶液中存在疏水性物质时，会与非离子表面活性剂的疏水基团结合，被萃取进入非离子表面活性剂相，而亲水性物质仍留在水相中，因此两相分离后，就可将样品中的目标物质分离出来，这种萃取分离方法就是浊点萃取法。

浊点萃取成功的关键取决于表面活性剂类型的选择和水相的物理化学条件，如浓度、溶液的ph值、加热温度和时间、离子强度等，这些是影响临界胶束形成的重要因素。

因此，只要控制适当的实验条件，就可以将金属鳌合物从水相中分离出来。

4.实验方法（1）铜和钴的分离试验验方法：向一个带塞的试管中分别加入一定量的含铜钴试样、杯四磺酸钠和tritonx-100，然后摇匀，放在80℃（tritonx-100的浊点高15℃）的水浴锅中加热一小时，然后以2000r/min离心3分钟，使两相分离，上面是水溶液相，上层的萃余液被取出，用分光光度法测出水溶液中钴离子的浓度。

大孔吸附树脂分离技术

大孔吸附树脂分离技术

化工分离工程课程论文摘要大孔吸附树脂是20世纪60年代发展起来的继离子交换树脂后的分离新技术之一，已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。

通过参考国内外的一些关于大孔吸附树脂的文献和书籍，对大孔吸附树脂的分离原理，最新研究进展和应用情况以及影响因素进行了总结。

并且列举了一些在中药分离纯化中的应用，表现出了其优越性，有着广阔的应用前景。

关键词：大孔吸附树脂；柱层析；分离原理；工业应用大孔吸附树脂分离技术1.大孔吸附树脂分离技术简介1.1大孔吸附树脂的简介和基本产品大孔吸附树脂是一类不含交换基团且有大孔结构的高分子吸附树脂，是一种不溶于酸、碱及各种有机溶剂的有机高分子聚合物，具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积，可以通过物理吸附从水溶液中有选择地吸附有机物。

是20世纪60年代发展起来的继离子交换树脂后的分离新技术之一，已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。

根据其骨架材料的不同可分为极性、中性和非极性3 种类型[1]美国的Kunin 教授发明了大孔网状聚合物吸附,并于1966 年研制成功了第一个大网格吸附剂,此后大孔吸附树脂材料成为一个崭新的技术领域,受到欧美及日本等国的高度重视,研制开发了一批类型不同的、性能良好的吸附树脂,并形成了商品供应。

目前,美、英、法、德及日本等国均有专业公司研究生产【1】。

我国在这方面也在逐步发展，也有很多性能优良的产品问世。

表1-1 常用国产大孔树脂的型号和主要特性【2】树脂极性结构粒径范围(mm) 比表面积(m2/g)平均孔径(nm)用途S-8 极性交联聚苯乙烯型0.3～1.25 100～120 28～30 有机物提取分离AB-8 弱极性0.3～1.25 480～520 13～14 有机物提取，甜菊糖、银杏叶黄铜提取X-5 非极性0.3～1.25 500～600 29～30 抗生素、中草药提取NKA-2 极性0.3～1.25 160～200 145～155 酚类、有机物去除NKA-9 极性0.3～1.25 250～290 15～16.5 胆红素去除，生物碱分离、黄酮类提取H103 非极性0.3～0.6 1000～85～95 抗生素提取分离，去除酚类，1100氯化物D-101非极性苯乙烯型0.3～1.25480～52013～14中草药中皂甙、黄酮、内酯、萜类及天然色素的提取HPD100 非极性 苯乙烯型 0.3～1.2 650 90 天然物提取分离，如人参皂苷、三七皂苷HPD400 中极性 苯乙烯型 0.3～1.2 550 83 中药复方提取、氨基酸、蛋白质提纯HPD600 极性 苯乙烯型 0.3～1.2 550 85 银杏黄酮、甜菊苷、茶多酚、黄芪苷ADS-5 非极性 500～600 20～25 分离天然产物中的苷类、生物碱、黄酮等ADS-7 强极性 含氨基 200 提取分离糖苷，对甜菊苷、人参皂苷、绞股蓝皂苷等具高选择性，去除色素ADS-8 中极性 450～550 25.0 分离生物碱，如喜树碱、苦参碱ADS-17 中极性 124 高选择分离银杏黄酮苷和银杏内酯表1-2 国外HP 、SP 系类大孔树脂的型号和主要特性【2】树脂极性结构粒径范围 (mm)比表面积 (m 2/g) 平均孔径 (nm)用途HP-20 非极性 聚苯乙烯 0.2～0.6 600 46 皂苷、黄酮、萜类、天然色素、蛋白质 （相对分子质量〉1000）HP-207 非极性 聚苯乙烯 0.2～0.6 630 10.5 HP2M G 中极性甲基丙烯酸酯 0.2～0.647017 SP825 非极性 聚苯乙烯 0.2～0.6 1000 5.7 生物碱、黄酮、内酯、酚性苷（相对分子质量〉1000）SP850 非极性 聚苯乙烯 0.2～0.6 1000 3.8 SP70非极性 聚苯乙烯0.2～0.68007.0SP700 非极性聚苯乙烯0.2～0.6 1200 9.3XAD-1 非极性苯乙烯100 20 分离甘草类黄酮、甘草酸、叶绿素XAD-2 非极性苯乙烯330 9 人参皂苷提取，去除色素XAD-4 非极性苯乙烯750 5 麻黄碱提取，除去小分子非极性物XAD-6 中极性丙烯酸酯498 6.3 分离麻黄碱XAD-9 极性亚砜250 8 挥发性香料成分分离XAD-11强极性氧化氮类170 21 提取分离合欢皂苷XAD-1 600 0.40 800 0.15 提取小分子抗生素和植物有效成分XAD-1 180 0.53 700 0.40 提取大分子抗生素、维生素、多肽XAD-7 HP 0.56 500 0.45 提取多肽和植物色素、多酚类物质1.1大孔吸附树脂的分类1.1.1按极性大小分类1. 非极性大孔吸附树脂如苯乙烯、二乙烯苯聚合物，也称为芳香族吸附剂。

江汉平原地下水中甲基砷的富集过程：碳同位素与溶解性有机质三维荧光光谱的指示

江汉平原地下水中甲基砷的富集过程：碳同位素与溶解性有机质三维荧光光谱的指示

江汉平原地下水中甲基砷的富集过程：碳同位素与溶解性有机质三维荧光光谱的指示目录一、内容综述 (2)1. 研究背景 (2)2. 研究目的与意义 (3)3. 文献综述 (4)二、研究区概况及采样方法 (6)1. 江汉平原地理环境概述 (6)2. 地下水文地质特征 (8)3. 采样点选择与样品采集 (8)4. 样品处理与保存 (10)三、实验材料与方法 (11)1. 实验仪器与试剂 (12)2. 测试方法 (12)四、结果与讨论 (13)1. 地下水化学组成特征 (15)2. 甲基砷的分布特征 (16)3. 碳同位素与甲基砷富集的关系 (17)4. 溶解性有机质对甲基砷的影响 (17)5. 结果讨论 (19)五、案例研究 (19)1. 典型区域案例分析 (20)2. 对策建议 (22)六、结论与展望 (22)1. 主要结论 (23)2. 研究局限性 (24)3. 后续研究方向 (25)一、内容综述本文主要围绕江汉平原地下水中甲基砷的富集过程进行了深入研究。

首先，通过实地调查和地质水文资料分析，概述了江汉平原地下水的分布特征以及水中甲基砷的背景含量。

在此基础上，本文重点关注了甲基砷在地下水中的富集过程，并结合碳同位素和溶解性有机质三维荧光光谱技术，揭示了甲基砷富集的机理和影响因素。

首先，分析了江汉平原地下水中甲基砷的来源，包括稻田灌溉、工业排放和自然地质背景等。

通过对不同来源甲基砷的同位素组成进行表征，初步探讨了甲基砷的来源途径。

其次，利用碳同位素技术，分析了地下水中甲基砷的微生物代谢过程。

结果表明，甲基砷的甲基化过程主要受到微生物活性、底物浓度和环境因素的影响。

接着，本文通过三维荧光光谱技术，研究了江汉平原地下水中甲基砷的迁移转化行为。

结果表明，在甲基砷的吸附、转化和传输过程中发挥着重要作用。

1. 研究背景随着工业化和城市化的快速发展，地下水污染问题日益凸显，其中甲基砷作为一种高毒性的有机砷污染物，对人类健康和环境造成了严重威胁。

分子生物学分析

分子生物学分析

2.6分子生物学分析目前较常采用的微生物学分析方法有两种，一种是使用传统的微生物培养技术（culture）将微生物富集、分离，然后通过一般的生物化学性状或表现型来分析的间接途径。

然而使用传统的微生物培养技术存在许多困难，尤其是环境中大多数微生物生长缓慢，例如本论文研究中针对的anammox菌的培养富集时间均在2年以上，同时对培养条件要求极为苛刻，客观上阻碍了采用这种方法对其的研究。

第二种途径依靠聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术及应用进化和功能基因探针直接从环境样品中检测和分析目标微生物，不需富集培养。

分子生物技术有简洁、快速、精确等特点，广泛应用于微生物生态学研究中。

尤其是目标微生物主要功能基因的DNA序列数据库和PCR技术结合在一起，使许多分子生态学手段可以直接应用于环境样品的研究中，，推动了环境中微生物生态学研究。

本论文研究中采用了第二种途径中的定量PCR技术手段。

下面将根据实验中的具体操作进行叙述。

2.6.1DAN提取本文研究中主要采用的是试剂盒提取方法。

DAN提取盒使用美国MP公司的土壤DNA提取试剂盒（FastDNA SPIN Kit for Soil，MP Biomedicals, Santa Ana, USA）。

提取方法依据说明书进行微小变动，即向污泥中先加入Sodium Phosphate Buffer（磷酸钠缓冲液），再将其移至Lysing Matrix E管中，具体操作方法如下：（1）向 1.5ml取回污泥离心（10000rpm×10分钟）的湿污泥加入978 μl Sodium Phosphate Buffer（磷酸钠缓冲液），然后将其移到Lysing Matrix E管中（尽可能将其全部加入），然后加入122 μl MT Buffer（MT缓冲液）。

注：因为FastPrep®仪器的剧烈运动，在Lysing Matrix E管内会形成巨大的压力，样品和基质的总体积不能超过管体积的7/8；留一些空间也会提高混匀效果。