生物膜法基本特征

　　在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体（一般称填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧(充氧装置由水处理曝气风机及曝气器组成)的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使生物膜法污水得到净化。

　　微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度浓度比进水要低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。

　　生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢，因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层转移到流动的废水中或空气中去。这样一来，出水的有机物含量减少，废水得到了净化。

　　小型生活污水处理设施在小规模分散型污水处理中大量使用生物膜污水处理工艺，比使用活性污泥工艺更有优势，具体体现在：①微生物相方面，各种生物膜工艺中参与净化反应的微生物多样化，微生物的食物链较长，世代时间较长的微生物易于存活，在分段运行中每段都能够形成优势菌种;②在处理工艺上，各种生物膜工艺对水质水量变化均有较强的适应性，污泥沉降性能良好、易于固液分离，能够处理低浓度的污水，易于维护、节能。

　　净化机理及过程

　　⑴活性污泥中的微生物在酶的催化作用下,利用污水中的有机物和氧,将有机物氧化为水和二氧化碳,达到去除水中有机污染物的目的。

　　⑵净化过程

　　活性污泥去除污水中有机物的过程一般分为三个阶段：

　　①初期的吸附去除阶段

　　在该阶段,污水和污泥在刚开始接触的5～10min内就出现了很高的BOD去除率,通常30min内完成污水中的有机物被大量去除,这主要是由于活性污泥的物理吸附和生物吸附作用共同作用的结果.

　　活性污泥法初期的吸附去除的主要特点包括以下几点:

　　a.初期的吸附去除完成时间短,去除量大;

　　b.去除的有机物对象主要是胶体和悬浮性有机物;

　　c.活性污泥的性质与初期的吸附去除关系密切,一般处于内源呼吸期的活性污泥微生物吸附能力强,而氧化过度的活性污泥微生物初期吸附的效果不好;

　　d.初期吸附有机物的效果与生物反应池的混合及传质效果密切相关;e.被吸附的有机物没有从根本上被矿化,通过数小时的曝气后,在胞外酶的作用下,被分解为小分子有机物后才可能被微生物酶转化.

　　②代谢阶段

　　活性污泥吸附了污水中呈非溶解状态的大分子有机物后,被微生物的胞外酶分解成小分子的溶解性有机物,与污水中溶解性的有机物一起进入微生物细胞内被降解和转化,一部分有机物质进行分解代谢,氧化为二氧化碳和水,并获得合成新细胞所需的能量,另一部分物质进行合成代谢,形成新的细胞物质.

　　BIOSTYR上向流生物滤池是一种运行可靠、出水水质好、节约能耗、抗冲击能力强和自动化程度高的新一代曝气生物滤池工艺，既可用于污水二级处理，也可用于污水深度处理和回用，还可以用于微污染水预处理。大中城市的市区污水厂在升级改造过程中，由于受到占地面积的限制，生物滤池工艺是一种较好的选择。

　　在淹没式曝气生物滤池(包括下向流滤池和上向流滤池)领域拥有近30年的工程设计、建设和运行经验，并且在世界各地建设了300多座采用曝气生物滤池工艺的污水处理厂，其中一种工艺便是上向流生物滤池(已经拥有140多个成功案例)。该工艺先开发时是用于二级和三级处理氨氮和总氮的去除，目前该工艺已经可与多种预处理工艺配合直接进行二级生化处理，并且出水水质能够达到一级A排放标准。

　　小型生活污水处理设施基本结构和工艺过程

　　基本结构

　　BIOSTYR工艺是一种淹没式上向流生物滤池，球形颗粒滤料漂浮在水中。该滤料由聚苯乙烯颗粒发泡而成，是一种密度较小并且均匀度很高的小球，直径为3～5mm，具有很大的比表面积、很强的机械性能和物理化学性能，且有一定刚性，在水中既不容易变形，也不容易磨损。

　　每个生物滤池单元包括：

　　①进水渠(水量较小时也可使用管道进水)，在滤池的侧面，经过预处理的出水(一般经过6mm细格栅、曝气沉砂池和初沉池处理，不需要2mnl超细格栅；有时也包括回流的反冲洗废水或内回流的滤池出水)由上而下进入底部的配水渠。

　　②配水渠，位于滤池底部，每格滤池2～4条不等，每条配水渠上有一排折形布置的配水孔，直径约为50～60mm，不易堵塞，还可用于排除反冲洗废水。

　　③空气管，初需要布置两条空气管(304L不锈钢穿孔管，孔径为3～5mm)，中部一条用于工艺曝气，底部一条用于气反冲洗；新的设计已将工艺曝气和反冲洗空气合并为同一条管道，并采用气动调节蝶阀进行气量调节。

　　④滤料层，厚度为2．0—3．5m，滤料表面有一层生物膜附着大量的微生物。

　　⑤滤板，滤池顶部有混凝土预制滤板，防止滤料的流失。

　　⑥滤头，滤板上安装有滤头，滤头缝隙≤1．5mm，用于滤池出水和空气的排除。

　　在生物处理中，废水中的有机物作为微生物的营养源被微生物利用，终分解为稳定的无机物或合成细胞物质而以污泥物态由水中分离，从而使废水得到净化。在好氧处理工艺中，微生物通过利用氧气将有机污染物氧化为CO2和微生物的细胞物质（污泥）。随着氧化分解过程，大量能量被释放，用于微生物降解有机物转化为细胞物质，即好氧污泥；而厌氧处理工艺则是在无氧的条件下，大多数有机污染物的能量转化为甲烷的形式，结果只有很少部分用于合成细胞物质，而产生的沼气可作为热能被再利用。因此从生物反应的原理上，显而易见，厌氧处理存在很大的优势。

　　整个厌氧过程分为水解、发酵、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段。

　　1.水解阶段

　　高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。因此它们在阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶分解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。

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