生物膜法處理工業(yè)廢水和生活污水

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文學(xué)院：食品科技學(xué)院班級：食科 (2) 班姓名： 學(xué)號： 課程論文題目：生物膜法處理工業(yè)廢水和生活污水課程名稱：生物工藝原理評閱成績：評閱意見：成績評定教師簽名：日期： 2013年 06 月 19 日生物膜法處理工業(yè)廢水和生活污水摘要：污水的生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技術(shù)。這種處理法的實質(zhì)是使細(xì)菌和菌類一類的微生物和原生動物、后生動物一類的微型動物附著在濾料或某些載體上生長繁育，并在其上形成膜狀生物污泥, 即生物膜。 污水與生物膜的接觸，污水中的有機污染物，作為營養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增殖。通過微生物的代

2、謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機污染物，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的廢水處理法。根據(jù)作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。關(guān)鍵詞：生物膜微生物有機物目前化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅速，但隨之而來的化工污染狀況也十分嚴(yán)重，化工廢水成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大，隨著國家對其處理達(dá)標(biāo)要求越來越嚴(yán)格，其處理技術(shù)也在不斷發(fā)展。 生物膜法是與活性污泥法平行發(fā)展的一種污水處理技術(shù)一、生物膜法（一）生物膜法的概念 : 生物膜法是令微生物附著在惰性濾料上，形成膜狀的生物污泥， 從而對污水起到凈化效果的生物處理方法。生物膜法和活性污泥法一樣， 同屬好氣生物處理方法。但活性污泥法

3、是依靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來分解有機物的，而生物膜法則上要依靠固著于載體表面的微生物膜來凈化有機物。（二）生物膜法的主要特點：1. 對廢水水質(zhì)、水量變化適應(yīng)性強，操作穩(wěn)定性好。2. 不會發(fā)生污泥膨脹，運轉(zhuǎn)管理較方便。3. 生物膜中的生物相豐富，且沿水流方向膜中生物種群具有一定分布。4. 剩余污泥量較少。5. 采用自然通風(fēng)供氧。6. 在運行方面靈活性較差。7. 設(shè)備容積負(fù)荷有限，空間效率較低。二、生物膜法的分類和優(yōu)缺點（一）生物接觸氧化法生物接觸氧化法實際上是一種浸沒曝氣式生物濾池，是曝氣池與生物濾池相結(jié)合產(chǎn)生的綜合性污水處理工藝，同時具備兩種處理方法的優(yōu)點，具有容積負(fù)荷高、抗沖擊負(fù)荷力

4、強的特點。 生物接觸氧化法的供氧十分充足，膜的更新速度非?？?，大大的提高了生物膜的活性，增強其抗沖擊能力， 而且使用生物膜法會將產(chǎn)生的大部分活性污泥附著在載體上，減少污泥產(chǎn)量及回流量， 降低對機械的損耗。但生物接觸氧化法的濾料容易發(fā)生堵塞，增加了管理的難度。( 二）生物流化床生物流化床技術(shù)是利用氣體或液體， 使附著微生物的固體顆粒狀濾料呈流態(tài)化，對污水進(jìn)行凈化的技術(shù)。 生物流化床法充分利用了微生物不同生命活動階段的特征，根據(jù)微生物的生長特點將處理階段劃分為固定床階段、流化床階段、液體輸送階段三個階段。生物流化床的主要優(yōu)點：1、容積負(fù)荷高，抗沖擊能力強。由于生物流化床的載體是采用小粒徑固體顆粒，

5、且載體成流態(tài)化， 所以生物流化床的單位體積表面積要比其他生物膜法的大很多且抗擊能力要較其他生物處理法高。2、微生物的活性較強。由于生物顆粒不斷地相互碰撞與摩擦，使生物膜的厚度較薄且均勻。對于同類污水而言，在同等的處理條件下， 生物膜不僅反應(yīng)速率快且呼吸率也非常快，所以微生物的活性較強。3、凈化效果好。由于載體顆粒一直處于劇烈的運動狀態(tài)，從而導(dǎo)致界面的不斷更新， 這樣不僅有利于微生物對污染物的吸附和降解，更能加快生化反應(yīng)速率，進(jìn)而使凈化效果得到提高。但是由于微生物顆粒在設(shè)備當(dāng)中處于流動狀態(tài)，對設(shè)備的磨損較為嚴(yán)重， 同時載體顆粒自身也存在著磨損現(xiàn)象。另外，生物流化床的防堵塞問題及生物顆粒流失等問題

6、目前還沒有有效的解決方法，在一定程度上限制了生物流化床的推廣。（三）移動床生物膜反應(yīng)器移動床生物膜反應(yīng)器簡稱mbbr ，是介于生物接觸氧化法與生物流化床法之間的一種新型生物膜污水處理工藝，很好的解決了生物接觸氧化法中濾料堵塞的問題，同時也克服了生物流化床中三相分離困難的缺點，具有良好的處理效果。移動床生物膜反應(yīng)器利用密度接近于水的顆粒狀材料作為生物膜的載體，向反應(yīng)器中連續(xù)通入污水同時進(jìn)行曝氣，創(chuàng)造出良好的混合接觸條件， 利用微生物的生物活動達(dá)到凈化污水的目的。移動床生物膜反應(yīng)器具有微生物濃度高、食物鏈長的特點，對進(jìn)水的流量和濃度變化有很強的適應(yīng)能力。同時，由于選用的生物膜載體密度與水接近，降低

7、了流化過程的能量消耗，增大了傳質(zhì)速率，且不易發(fā)生堵塞，剩余污泥量明顯少于活性污泥法。另外，由于此方法的結(jié)構(gòu)緊密，因此具有占地少、能耗低的特點， 明顯的降低了投資與運行維護的費用。以上種種優(yōu)點使得移動床生物膜反應(yīng)器在污水處理過程中得到了廣泛的應(yīng)用。三、 廢水處理用生物膜載體研究進(jìn)展（一）生物膜法的發(fā)展在 20世紀(jì) 50 年代以前，生物膜法卻一直未被人們重視，其原因主要是因為生產(chǎn)中最早采用的生物膜法構(gòu)筑物是以碎石為填料的滴濾池。碎石的比表面積小，能夠為微生物附著生長的表面積小，因而滴濾池的負(fù)荷不可能很大，使其占地面積較大，衛(wèi)生狀況也不好。 50年代，由于塑料工業(yè)的發(fā)展以及塑料填料引入生物膜處理系統(tǒng)

8、，使生物膜法出現(xiàn)了許多具有重要意義的發(fā)展。因此，出現(xiàn)了許多新型的生物膜法設(shè)備。 20世紀(jì) 70 年代末，為強化生物膜法反應(yīng)器中的傳質(zhì)，流化床系統(tǒng)被引人生物膜處理中，稱為生物流化床。生物流化床兼有活性污泥法和生物膜法的待點，又稱為半生物膜和半懸浮生長系統(tǒng)。生物膜法是一大類生物處理法的統(tǒng)稱，包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池、曝氣生物濾池及生物流化床，其共同特點是微生物附著生長在填料表面上，形成生物膜， 是一種被廣泛采用的生物處理方法，具有良好的處理效果和應(yīng)用前景。近年來 , 水處理領(lǐng)域的重大進(jìn)展和發(fā)展很多集中在生物膜法處理工藝。 在廢水生物膜法處理工藝中, 反應(yīng)器中填充的填料是其核心部分。填

9、料是生物膜賴以棲息的場所, 是生物膜的載體 , 影響著微生物的生長、繁殖、脫落和形態(tài)及空間結(jié)構(gòu) , 同時兼有截留懸浮物質(zhì)的作用。 因此, 載體填料是曝氣生物濾池的關(guān)鍵, 直接影響著曝氣生物濾池的效能。 同時, 載體填料的費用在曝氣生物濾池處理系統(tǒng)的基建費用中又占較大比重, 所以填料關(guān)系到系統(tǒng)的合理性。隨著技術(shù)工藝的發(fā)展，生物填料從主要使用碎石、卵石、爐渣、和焦炭等小比表面積和低空隙率的實心填料，發(fā)展到如今使用高強度、輕質(zhì)、比表面積大、空隙率高的填料大大提高了生物膜法的處理效率。生物濾料是生物接觸氧化法的重要組成部分。首先，濾料作為微生物的載體，影響著微生物的生長、繁殖、 脫離和形態(tài)； 其次濾料

10、起到吸附并且截留污水中懸浮物的作用；再次，濾料起到切割、阻擋氣泡的作用，可以增加氣泡在水體中的停留時間和氣、液接觸表面積， 提高傳質(zhì)效率。由此可見濾料有著極其重要的作用，對于生物接觸氧化法工藝的的運行效果和能耗都有著十分重要的影響和意義。(二) 現(xiàn)研究進(jìn)展目前，對生物膜法的機理和作用研究還不太成熟，國內(nèi)外科研工作者從微生物菌種、膜反應(yīng)器、曝氣生物濾池、濾料等方面進(jìn)行科研工作。特別是對微生物對物質(zhì)的代謝機理、 微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能、 曝氣生物濾池和膜反應(yīng)器的創(chuàng)新改進(jìn)及濾料的選擇應(yīng)用，這些都將直接影響生物膜法對污水的處理能力。因此，在物理化學(xué)和生物學(xué)因素等方面的基礎(chǔ)上深化探索研究， 不斷提高生物

11、膜法對污水中各種元素的處理能力， 為生物修復(fù)技術(shù)提供一定的理論依據(jù)。隨著生物膜研究的不斷深入和進(jìn)步， 生物膜法在自然環(huán)境和廢水生物處理中必將發(fā)揮越來越重要的作用。 生物膜形成于自然環(huán)境和人工環(huán)境中。在自然環(huán)境條件下，生物膜存在于幾乎所有暴露于水中的固體表面上,代表了一類微生物群體 ,其中有各種寄居者如固著細(xì)菌、原生動物、 真菌和藻類。 這些微生物細(xì)胞及非生物物質(zhì)鑲嵌在微生物分泌的有機聚合物基質(zhì)中， 聚合物基質(zhì)由細(xì)菌胞外聚合物質(zhì)和腐殖質(zhì)等其它有機物質(zhì)組成。 即生物膜代表了一種穩(wěn)定的由微生物細(xì)胞組成的復(fù)雜混合物的微生態(tài)系統(tǒng)。四. 廢水處理的人工生物膜的主要優(yōu)點：1）菌株合理組裝、優(yōu)勢互補，組合成水

12、環(huán)境凈化接力棒，形成高效、穩(wěn)定的環(huán)境凈化制品。應(yīng)用菌株分類地位明確，安全無毒。2）產(chǎn)品形式多樣，分別適用于不同的環(huán)境。3）不易流失，緩釋長效，可沉降，可用于底泥治理；穩(wěn)定性好，可反復(fù)使用。4）產(chǎn)品可實現(xiàn)機械化加工、規(guī)模化生產(chǎn)。5）產(chǎn)品成本較低。6）生產(chǎn)過程無廢水及有害廢棄物排放。工業(yè)產(chǎn)生的許多廢水含有一定量的非常有毒和抗性污染物質(zhì), 它們能夠干擾生物處理系統(tǒng)。在大多數(shù)廢水處理系統(tǒng)中, 轉(zhuǎn)化由固定在膜或絮凝物中的微生物來完成，對發(fā)生在生物膜中和涉及到的細(xì)菌的化學(xué)過程的詳細(xì)了解目前很有限。生物膜反應(yīng)器的優(yōu)勢已經(jīng)促進(jìn)了生物廢水處理方面相當(dāng)大進(jìn)步。通過使用生物膜，成功地控制固定的生物量的活動將提高在廢

13、水和飲用水處理中的運行效率。水和廢水處理系統(tǒng)中， 生物膜反應(yīng)器比懸浮生長反應(yīng)器具有更大的優(yōu)勢，能提高生物量在反應(yīng)器中的滯留程度，促進(jìn)對污染物降解效率。四. 結(jié)束語污水處理的發(fā)展和應(yīng)用中，活性污泥和生物膜法一直占據(jù)主導(dǎo)地位. 隨新型環(huán)保填料的開發(fā)和配套技術(shù)的不斷完善，生物膜處理工藝在近幾年得以快速發(fā)展。由于生物膜法具有處理效率高， 耐沖擊負(fù)荷性能好， 產(chǎn)泥量低，占地面積少，便于運行管理等優(yōu)點，在城市生活污水處理中極具競爭力。參考文獻(xiàn)1 沈銘能 , 張衛(wèi)國 , 陳振樓 ; 沉積物 codcr的測定 j;中國環(huán)境監(jiān)測 ;2002 年 06 期2 婁建軍 ; 中水回用處理工藝與生態(tài)經(jīng)濟前景j;生態(tài)經(jīng)濟

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