本节主要讲解生物膜净化污水的过程和生物膜法的特征两部分内容。

01  生物膜净化污水的过程

▲生物膜结构及其传质过程

生物膜法处理污水中的有机物，主要依靠的就是生物膜中的丰富的微生物相，而生物膜净化污水中有机物主要是在好氧层内进行的，氧气、微生物所需要营养物质在流动的水层、附着水层、生物膜间进行传氧、传质，微生物的代谢产物则通过附着水层进入流动水层，并随其排走，而NH3、CO2等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。

在处理污水中有机物的过程中，生物膜也并非一直增厚，而是会时时更新，保持一个合理厚度，这主要是由于生物膜中厌氧层不厚时，它与好氧层保持着一定的平衡与稳定关系，好氧层能够维持正常净化功能，但当厌氧层厚度达到一定程度后，其代谢产物也逐渐增多，这些产物向外逸出，必然透过好氧层，使好氧生态系统的稳定状态被破坏，从而失去这两种膜层之间的平衡关系，老化的生物膜最终脱落，重新生成心得生物膜。这就是其能够保持一定厚度，不会无限制增厚的原因所在。

02  生物膜法微生物相方面的特征

生物膜法微生物相方面的特征包括以下3个方面：

1.参与净化的微生物多样性；

2.微生物的食物链长；

3.能够生长硝化菌，原因是硝化菌和亚硝化菌的时代时间都比较长，其比增殖速率很小，在活性污泥法系统中，这类细胞是难以存活的，但在生物膜法中，生物膜的污泥龄与污水的停留时间无关，因此，像硝化菌这样世代时间比较长的细胞也得以增殖。

▲生物膜法及活性污泥法中微生物比较

03  生物膜法处理工艺方面的特征

▲挂载好软性填料的接触氧化法

生物膜法污水处理工艺有9大特征，分别如下所示。

1.对水质、水量的变化有较强的适应性；

2.可用于低浓度污水的处理，主要是由于活性污泥法处理系统，如果进水BOD在50~60mg/L以下时，絮凝体由于营养物质不足而形成恶化，处理后水质低下；但是生物膜法处理系统对有机物浓度低的污水，也能够取得较好的处理效果，可以使进水BOD为20mg/L的污水降低至出水BOD为5~10mg/L；

3.污泥沉降性能好，易于固液分离后，这主要是由于生物膜上脱落下来的生物污泥，动物成分较多，相对密度大，而且污泥颗粒个体较大，沉降性能好，易于固液分离；

4.剩余污泥量少，仅为活性污泥法的3/4，和活性污泥法相比，在生物膜中出现了比较大型的生物，如营养水平较高的生物生长繁殖，因而食物链也比比活性污泥的长，故剩余污泥量明显减少，特别是在生物膜较厚时，底部厌氧层的厌氧菌能够降解好氧过程合成的剩余污泥，从而使总的剩余污泥量大大减少。正式这些原因，使生物膜法产生的污泥量比活性污泥法少得多，因而可减轻污泥处理与处置的费用。一般来说，产生的污泥量较活性污泥法能够少25%~30%；

5.动力费用低，主要是生物膜法中的生物滤池、生物转盘等工艺，都是节省能源的，其动力费用都较低，使去除单位重量的BOD的耗电量较少；

6.易于运行管理，无污泥膨胀问题。生物膜反应器具有较高的生物量不需要污泥回流，易于维护与管理。另外，生物膜反应器由于微生物附着生长，即使丝状菌大量生长，也不会导致污泥膨胀，相反还可利用丝状菌较强的分解氧化能力，提高处理效果；

7.需要预处理。一般在生物膜法系统前端需要设初沉池，主要是为了去除原水中悬浮物以免堵塞滤料，也能够起到水质均化的作用；

8.部分工艺需要设置二沉池截流脱落的生物膜；

9.出水水质不如活性污泥法好，主要是厌氧层过厚时，在其脱落后将有大量的非活性细小悬浮物分散于水中，使处理水的澄清度降低。

▲一种生物膜载体填料

04  本节总结

本节作为上一节内容的补充，也是知识题考察重点，案例当中不会出现，所以需要掌握的内容也不多，总结起来有以下5点：

1.生物膜随着厌氧层增厚，会脱落，使生物膜保持一定厚度；

2.营养物质、代谢产物在生物膜和水膜之间的传质过程；

3.生物膜法生物相强于活性污泥法；

4.生物膜法剩余污泥产量为活性污泥的3/4；

5.生物膜法相比较于活性污泥法能够节约能源；

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知识点：生物膜法处理污水净化过程