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生物膜法在污水处理中的研究进展随着城市化进程的加快，污水处理已经成为城市建设的重要环节。
生物膜法已成为一种广泛应用于污水处理的方法，由于其独特的优势，受到各领域的重视。
本文将介绍生物膜法的基本原理、优缺点，并对其在污水处理中的研究进展进行总结和展望。
一、生物膜法的基本原理生物膜法是一种基于固定化微生物在载体表面呈膜状生长，将废水中的有机物及其它污染物质降解为较为简单的无机物的污水处理技术。
它采用了外来的生物载体，如填料、过滤器材料、活性碳等作为微生物的生长载体，将其固定化在生物反应器中。
在一定条件下，微生物在载体表面通过生物膜生长，去除污染物质，并完成生化反应，从而达到净化目的。
为实现污水的降解和处理，需要保持生物膜表面的湿润和传质条件良好。
生物膜反应器（MBR）是将生物膜与固液分离技术结合形成的一种新型生物处理系统。
二、生物膜法的优点和缺点（一）优点1、生物膜法具有良好的去除效率，可去除COD、BOD、NH4-N等有机物和营养物质污染物。
2、生物膜法反应器体积小，占地面积小，运行维护成本低，节省能源。
3、可在低温、低负荷工况下运行。
4、反应器反应稳定，受水质波动影响小。
5、操作简单，维修方便。
同时，脱落的生物膜可以很容易地用于新反应器的压降增长，并且可以避免生物膜氧气质量的波动。
（二）缺点1、生物膜法因其复杂性，需要高水平的操作和管理能力。
2、在一定温度下生物膜可能会受到暴露和污染，导致生物膜失效。
3、生物膜法需要较长的启动期，时间较长。
4、由于微生物的不定期脱落会导致生物膜稳定性的下降，进而可能影响除污效果。
三、生物膜法在污水处理中的研究进展1、MBR生物膜法的研究生物膜反应器（MBR）可以将生物膜法和膜技术相结合，具有高效、经济的特点，通过膜技术的固液分离，可以最小化污泥量，用于处理城市和工业污水。
同时，MBR反应器可以完全控制污水处理过程中的压降和固体浓度，这一优势使其成为较为理想的重点研究对象。
悬浮填料生物膜法处理医院综合污水李彬【摘要】本文主要对悬浮填料生物膜法工艺处理方式进行了详尽的探究,针对医院综合污水的特点以及实际的污水处理状况来对悬浮填料生物膜法进行全面的分析和监测.通过监测结果可知,悬浮填料生物膜法对于医院污水中的各种悬浮物以及微生物都有较强的治疗效果,经过该工艺处理过后的污水,其排放标准都符合相应规定标准,本文就悬浮填料生物膜法处理医院综合污水进行了简要的探究,仅供参考.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2015(000)015【总页数】1页(P93)【关键词】悬浮填料生物膜法;医院综合污水;治理【作者】李彬【作者单位】沈阳市环境保护工程设计研究院,辽宁沈阳 110003【正文语种】中文医院所产生的污水中含有大量的化学物质,这些污水对环境所造成的破坏最为严重、因此要重视对医院综合污水的治理。
我国的污水处理技术与发达国家还存在一定的差距,但是我国根据自身的国情以及医院的发展状况,采取悬浮填料生物膜法对医院综合污水进行处理,这种处理技术的应用不仅使得水中的微生物以及各种有毒物质浓度得到了有效的降低,使得医院污水的排放符合相关的排放指标,同时也使得医院的污水处理技术得到了极大的程度的改进,这对于推动我国污水处理技术的发展具有积极的影响作用。
某市在2014年5月建成污水处理站,针对医院污水进行处理,于2014年5月-2014年10月这5个月之间,对某市的环境监测站进行连续的采样监测,对污水处理效果进行监测。
本工程所针对的医院位于该市的市中心位置,该院对于污水处理的噪音、臭味以及成本都有着严格的要求。
污水处理站在布置的时候,布置的较为紧凑,所占据的土地面积为0.5m2/(m3·d)。
其设计的形式为地埋式,能够有效的防止噪音和臭味,同时也能够最大限度的节省成本,对医院污水形成综合处理。
医院综合污水进行处理的工艺流程,详见图1。
2.1 格栅集水井此井采用钢砼结构,而钢砼的结构尺寸主要为高3m,长1.5m,宽为0.6m。
生物膜法处理工艺
生物膜法处理工艺主要如下：
1、曝气生物滤池。
曝气生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理工艺，是生物接触氧化工艺与过滤工艺的有机结合，即将生物接触氧化与过滤结合在一起，不设沉淀池，通过反冲洗再实现滤池的周期运行，可以保持接触氧化的高效性，同时又可以获得良好的出水水质。
对曝气生物滤池的池结构进行改进，增加厌氧区后还可以进行反硝化脱氮及除磷。
2、生物流化床。
生物流化床技术是以砂、活性炭、焦炭等颗粒为载体填充于生物反应器内，因载体表面附着生物膜而使其变轻，当污水以一定流速从下而上流动时，载体处于流化状态，污水中的基质在流化床内同分散的生物膜相接触而获得降解去除。
3、移动床生物反应器。
移动床生物反应器是近年来在生物接触氧化法和生物流化床的基础上发展起来的一种新型高效生物膜法污水处理装置。
选用新型悬浮填料，使微生物附着在载体上，悬浮的载体在反应器内随着混合液的回旋发展作用而自由移动，提供不断更新、充分的生物界面，从而达到较好的污水处理效果。
mbbr悬浮填料容积负荷MBBR悬浮填料容积负荷MBBR（Moving Bed Biofilm Reactor）悬浮填料是一种用于水处理的生物滤料，可广泛应用于废水处理、工业用水净化和饮用水处理等领域。
其独特的设计和高效的处理效果让它成为一种受欢迎的污水处理技术。
本文将探讨MBBR悬浮填料的容积负荷，以及与之相关的重要因素。
一、MBBR悬浮填料简介MBBR悬浮填料是一种环保型生物滤料，由多孔的塑料颗粒组成。
这些颗粒具有较大的比表面积，能提供大量的负载微生物的生长环境，从而有效处理废水中的有机物和氨氮等污染物。
通常，MBBR悬浮填料采用圆柱形或立方体形状，便于在水中悬浮并形成有利于微生物附着和繁殖的生物膜。
二、MBBR悬浮填料的容积负荷容积负荷是指在单位体积的填料中，能处理的废水负荷量。
对于MBBR悬浮填料而言，容积负荷的确定至关重要，它直接影响着废水处理系统的处理效果和经济性。
MBBR悬浮填料的容积负荷与填料的比表面积、有机负荷和氧气负荷等因素密切相关。
1. 填料的比表面积：填料的比表面积是指填料单位体积表面积与填料体积的比值。
通常以m2/m3为单位。
填料的比表面积越大，提供的微生物生长环境就越多，能够处理的废水负荷量也就越大。
因此，在选择MBBR悬浮填料时，需要考虑填料的比表面积，以满足特定的容积负荷需求。
2. 有机负荷：有机负荷是指单位时间内单位体积废水中的有机物含量。
在MBBR 悬浮填料中，有机负荷的大小直接影响着微生物的生长和繁殖速率。
当废水中的有机负荷过高时，容积负荷可能超过填料的承载能力，导致微生物脱落，使处理效果下降。
因此，合理控制有机负荷的水平对于维持MBBR悬浮填料的正常运行至关重要。
3. 氧气负荷：氧气负荷是指单位时间内单位体积废水中氧气的消耗量。
MBBR悬浮填料中的微生物需要氧气来进行生物降解过程，而氧气负荷的大小直接影响着微生物附着和繁殖的速率。
合理控制氧气负荷的水平，既能满足微生物的需求，又能避免过量的氧气造成能源浪费。
生物膜法的具体详细介绍及常用到的生物填料
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。
常用组合填料，弹性填料，多孔悬浮球填料，流化床填料，软性填料，半软性填料等。
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。
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。
生物膜法的中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池（及曝气器）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。
新型水处理填料问世后，又有了新的发展。
生物膜常用到的的组合填料，弹性填料。
组合填料的应用性比较广，可以适用于耗氧性生物和厌氧性生物池，组合填料在当前和环保水处理行业应用广泛。
为什么填料挂不上膜？看完这篇文章你就懂了！生物膜法是一种高效的废水处理方法，具有污泥量少，不会引起污泥膨胀，对废水的水质和水量的变动具有较好的适应能力，运行管理简单等特点。
生物膜法是使微生物附着在载体表面上并形成生物膜，当污水流经载体表面时，污水中的有机物及溶解氧向生物膜内部扩散。
膜内微生物在有氧存在的情况下对有机物进行分解代谢和机体合成代谢，同时分解的代谢产物从生物膜扩散到水相和空气中，从而使废水中的有机物得以降解。
活性污泥法和生物膜法的区别不仅仅是微生物的悬浮与附着之分，更重要的是扩散过程在生物膜处理系统中是一个必须考虑的因素。
在生物膜反应器中，有机污染物、溶解氧及各种必须的营养物质首先要从液相扩散到生物膜表面，进而进到生物膜内部，只有扩散到生物膜表面或内部的污染物才有可能被生物膜内微生物分解与转化，最终形成各种代谢产物。
另外，在生物膜反应器中，由于微生物被固定在载体上，从而实现了SRT与HRT(水力停留时间)的分离，使得增殖速率慢的微生物也能生长繁殖。
因此，生物膜是一稳定的、多样的微生物生态系统。
1、生物膜的形成原理(挂膜过程)生物膜的形成过程是微生物吸附、生长、脱落等综合作用的动态过程。
首先，悬浮于液相中的有机污染物及微生物移动并附着在载体表面上；然后，附着在载体上的微生物对有机污染物进行降解，并发生代谢、生长、繁殖等过程，并逐渐在载体的局部区域形成薄的生物膜，这层生物膜具有生化活性，又可进一步吸附、分解废水中有机污染物，直至最后形成一层将载体完全包裹的成熟的生物膜。
微生物膜的形成通常经历载体表面改良、可逆附着、不可逆附着、生物膜形成四个阶段，具体描述如下：微生物在载体上的挂膜可分为微生物吸附和固着生长两个阶段。
载体加入水体以后，首先进入吸附期。
有部分微生物和丝状物质已经附着在载体表面，附着了较多物质的位置往往是载体的凹处，不容易被水流剪切的地方。
此时悬浮液中的微生物大量增长，出现较明显的一个污泥层。
移动床生物膜工艺特点、研究现状及发展
张景丽;幸福堂
【期刊名称】《工业安全与环保》
【年(卷),期】2003(029)004
【摘要】悬浮载体生物膜工艺(MBBR)又称悬浮填料移动工艺,是在20世纪90年代中期得到开发和应用的,它吸收了传统的活性污泥法和生物膜法两者的优点而成为一种高效的污水处理方法.在国外,悬浮载体移动膜工艺已进入使用阶段.我国在悬浮载体移动膜工艺上基本还处于研究阶段.对这一工艺的特点、研究现状及方向作了介绍.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】张景丽;幸福堂
【作者单位】武汉科技大学化工与资源学院,武汉,430081;武汉科技大学化工与资源学院,武汉,430081
【正文语种】中文
【中图分类】X7
【相关文献】
1.移动床生物膜反应器污水处理工艺的研究现状及展望 [J], 荆洁颖;李文英
2.论膜生物反应器(MBR)和移动床生物膜(MBBR)的工艺特点及应用 [J], 林大全
3.移动床生物膜反应器用聚乙烯填料的改性研究 [J], 欧日浩;何德文;周康根;陈伟;周大为
4.移动床生物膜反应器(MBBR)工艺的填料填充率中试研究 [J], 施宇震;刘月;施永
生;张先斌
5.移动床生物膜反应器处理啤酒灭菌废水试验研究 [J], 辛亮
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悬浮填料生物膜工艺的研究进展1摘要悬浮填料生物膜工艺又称为移动床生物膜反应器工艺，是上世纪九十年代初发展起来的一种新型水处理工艺，发展十分迅猛。
它既可以作为独立的生物处理系统，也能够与活性污泥法组合以增加后者的处理效能，还可以作为中高浓度工业废水的生物预处理手段。
本文总结了悬浮填料生物膜工艺的流体力学、生化动力学规律、悬浮填料的开发现状，探讨了工艺在市政生活污水、工业废水、低污染物浓度的水处理领域的研究和应用进展。
进一步开发高效、廉价的功能型悬浮填料，提高填料的有效比表面积，优化与确定工艺和运行参数将推动悬浮填料生物膜工艺在我国的全面应用。
关键词悬浮填料生物膜生物处理生活污水工业废水Progress of the Study on Suspended Carrier Biofilm ProcessAbstractSuspended carrier biofilm process(SCBP), also named as moving bed biofilm reactor (MBBR), developed very fast since it is invented in early years of 1990s, which can not only be an independent biological treatment system, or combined with activated sludge process(ASP) to increase the capacity and efficiencies of ASP, but also be used as a biological pretreatment unit of moderate- or high-strength industrial wastewater. In this article, the characteristics of the hydromechanics and biochemical dynamics of SCBP are summarized, the development of suspended carrier, study and application of SCBP treating different kinds of wastewater are discussed in detail. To broaden the application of SCBP, it is necessary to develop large effective specific surface area, high-efficient and cheap functional suspended carrier，optimize the design and operation parameters.Keywords:Suspended Carrier, biofilm, biological treatment, municipal wastewater, industrial wastewater.悬浮填料生物膜工艺（suspended carrier biofilm process，SCBP）又称移动床生物膜反应器（moving bed biofilm reactor, MBBR），由挪威Kaldnes Mijecpteknogi公司与SINTEF研究所共同开发，目的是在原有活性污泥处理系统的基础上提高负荷率、增加脱氮除磷的能力[1,2,3]。
经过十多年的发展，悬浮填料生物膜处理工艺无论是理论研究还是在水处理领域的应用均取得了快速发展，成为当今水处理领域的热点。
本文从技术原理、动力学、填料开发以及不同水处理领域的研究与应用等方面探讨工艺的特点与发展趋势。
1、工艺原理悬浮填料生物膜工艺是指在水处理构筑物中直接投加密度与水相近的轻质填料，利用附着生物量或者生物膜与活性污泥共同除污染。
填料在池内能够停留于任何位置，曝气时随水流动或自由流化，这种现象又称为“移动的生物膜”。
悬浮填料生物膜工艺本质上仍属于生物膜法，但是在运动特性、运行方式以及生物膜状况等方面具有独特的性质和特点。
1.1 运动特性悬浮填料生物处理池的构筑物与曝气池相同，曝气方式以穿孔管曝气或微孔曝气为主，仅在出水端设置筛网或栅栏防止填料流失。
池内一定范围内水、气、固之间混合充分 [4,5]：在曝气管的周围，水、气和悬浮填料呈现漩流状态，出气孔的上方的空气推动填料和水快速上升，并将上方的填料推向周围区域，随着填料体积的增多，部分填料被推向池底，参与第二轮循环。
其流态和流场的变化可用N-S二维方程来解析，数值模拟与实测结果基本吻合[6]。
池内的漩流区域大小以及填料的流化程度与曝气强度、填料的投配率（即填料的投加体积占池体有效容积的比例）、池体结构和曝气管的间距均有密切关系。
朱文亭认为反应器的长深比为0.5有利于填料的流化[5]。
对于填料粒径不大于15mm的小型悬浮填料，投配率受曝气方式、曝气管间距以及曝气强度的影响较小，只要不超过70％则易于流化；随着填料粒径增大，曝气管的间距、曝气强度以及填料的形状对流化的影响也愈大。
孙华[7]研究了Ф50×50mm的圆柱状填料的投配率对流化和充氧的影响，填料的投配率达到60％时流化就存在困难，充氧效率反而不如投配率为50％。
笔者同样采用Ф50×50mm的圆柱状悬浮填料试验发现，穿孔曝气管的间距为40cm时填料无法流化；管间距达到60cm，即使曝气强度仅有2.80m3/m2.h，填料就开始移动。
悬浮填料合理的投配率和曝气管间距，能够仅根据微生物代谢所需要的空气量来确定曝气强度，而不需要额外的空气量维持填料的流化。
可见,与生物流化床相比，在达到同样传质的条件下悬浮填料生物膜工艺能大大降低能耗。
1.2 曝气和充氧池内投加悬浮填料后，空气泡上升过程中被填料切割、穿刺和分散，而且由于填料的流态变化，增大了固、液、气之间的掺混和传质效果，使氧的利用率有显著的增加。
金冬霞[8]利用自制的Ф11mm×11mm中空圆筒状悬浮填料试验，发现投配率达到30％的氧利用效率最高。
课题组[7,9]利用Ф50mm柱状悬浮填料研究穿孔管曝气不同投配率的充氧效率，当投配率为50％时充氧效率最高，达到了9.7％，比不加任何填料提高了1倍多。
朱文亭[5]利用ф25mm 的球齿状填料，投配率达到55％时微孔曝气的充氧效率可达到13.65％。
穿孔管曝气能够以较低的气水比实现填料流化，但对填料冲刷力度大，填料的碰撞和摩擦剧烈，不利于填料外层生长生物膜；微孔管曝气的气泡直径小，对填料的冲刷和碰撞相对温和，但是微孔曝气盘容易堵塞，而且检修困难，生产应用中采用哪种曝气方式需要根据废水的性质和曝气量等因素综合考虑。
1.3 生化动力学悬浮填料生物膜工艺的生化动力学以生物处理池填料投加后附着生物量作为探讨对象，分别从有机物去除和生物硝化两方面来阐述。
1.3.1 有机物悬浮填料的总生物量与填料的比表面积和投配率有关，有机物降解动力学具有复杂性。
当以附着生物量为主运行时，有机去除负荷率（OLR）随着生物膜量的增加而上升，生物量相对稳定时，有机去除负荷率与进水的负荷率在一定范围内呈线性关系[10,11]。
进一步研究溶解性COD（COD s）的去除机理发现，COD s的去除负荷率与进水的COD s呈线性关系，但去除率与出水的COD s相关性不大；颗粒状COD的去除则是生物吸附和解吸附的净效应[12,13]。
曹斌等人利用人工配制的废水研究有机物的降解速率与生物膜量的关系，两者仍可以用Monod公式来拟合[11]。
研究者在不同比表面积条件下得出有机物降解速率的K值与μmax 不尽相同。
笔者认为这是由于曝气强度和废水的性质不同，因而悬浮填料上的异养细菌数量处于动态变化中，以比表面积来表征悬浮填料的有机物降解速率有待进一步研究。
1.3.2 生物硝化悬浮填料是硝化细菌生长的理想场所，这为SCBP或MBBR工艺研究硝化动力学提供了有效手段。
硝化细菌的生长速度慢，在同一工况条件下细菌的数量相对稳定，以单位面积来表征硝化速率是可行的，国内外在这方面的研究很多[12～21]。
硝化速率与悬浮填料的生物膜量、温度、碱度、DO 、进水的氨氮浓度以及有机负荷率等均密切相关。
G.Pastorelli [12]研究表明，如果MBBR 反应器的溶解性COD 负荷率达到3～4gCOD/m 2填料.d 、且DO 小于2～3mg/L ，则生物硝化不易出现。
Anette Aes Øy 利用纯氧曝气研究MBBR 工艺DO与硝化速率的关系，如果DO 大于12mg/L ，则NH 4-N 的去除负荷率与进水负荷率完全正相关，硝化速率呈零级反应，最大比硝化速率可以达到55kgNH 3-N /kgO 2.d ；而当DO 浓度在5～12mg/L 的范围内，呈现典型的一级反应模式。
见图1(15)。
有研究者指出，KMT 型悬浮填料的硝化速率与进水NH 3-N 浓度的关系介于零级和一级之间，可表示为：R NH3-N ＝0.21C0.59，R 的单位是kgNH 3-N/m 3.d 。
Lars.J.Hem (16)利用人工配制污水和中试系统研究悬浮填料的生物硝化过程，当进水的碱度充足、有机负荷率低时，进水的NH 3-N 浓度与DO 成为硝化反应的限制因素；当池内的DO 与NH 3-N 的比例小于2时，DO 成为限制因子，如果池内的DO 达到4.5mg/L 左右，硝化速率可以达到0.7～1.6gNH 3-N/m 2.d ；硝化速率与进水NH 3-N 的浓度符合一级反应动力学模式；当有机负荷率达到5gBOD 7/m 2填料.d 以后，硝化过程受到抑制。
徐斌(16,17)分析了悬浮填料处理微污染源水的生物硝化动力学，指出当池内的DO 达到7.5mg/L 以上，则进水NH 3-N 成为限制因子，硝化反应动力学呈近似一级反应，硝化速率常数为0.72/h 。
挂膜成熟的悬浮填料单位面积硝化速率可以达到1.0gNH 3-N/m2填料.d ，最多可以达到1.4～1.6gNH 3-N/m 2填料.d (4)。
U.Welander 指出，生物硝化的NH 3-N 去除负荷率与填料比表面积呈比例关系，但过高的比表面积也有不利之处(18,19)。
液膜扩散系数对悬浮填料生物膜工艺的生物硝化也有一定影响。
如果液膜传质无障碍，生物膜系统的基质反应速率常为半级，但由于生物膜生长于悬浮填料的内壁，这些微区域不可能形成强烈的紊流和极薄的液膜层，因此，实际运行时液膜扩散系数仍是较重要的参数，反应级数n ＝0.7（4）。
