生物膜处理装置性能测试实验

① 生物膜法作用机理是什么

生物膜（Biofilm）是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。相对于活性污泥来说，在单位体积生物膜中所含的微生物数量更高、比表面积更大。生物膜比活性污泥具有更强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各种污染物，具有速度快、效率高的特点。在使用生物膜法处理污水时，要求在处理系统的构筑物中装填一定数量的填料，这些填料一方面可以扩大处理系统的比表面积，另一方面为微生物提供附着固定的载体。生物膜处理系统的性能、效率取决于其中微生物活性的高低和所装填料的多少及其比表面积。一般来说，生物膜法较多应用于特殊行业的废水处理中，如印染废水等。

根据生物膜法处理系统中所用的填料的不同，生物膜法又可以分为以下几种类型：

滴滤系统（Trickling filter system）

该系统是一种简单且相对便宜的膜式好氧处理装置。在该处理系统中，通过转动的栅栏喷淋装置将污水均匀分布于多孔处理床（例如由石子等铺成）上。在多孔处理床上可生长多种微生物群落和原生动物。当污水缓慢地流过处理床时，微生物就吸收并降解了其中的有机成分，使得污水得到处理。在这样的处理系统中，天然形成了食物链，微生物利用有机物生长繁殖，原生动物等以微生物为食，从而维持在一个动态平衡中。如果污水中的营养（BOD）过高，就会导致微生物的过量生长繁殖从而引起多孔处理床的堵塞，这样便会降低处理效果。

旋转生物接触氧化系统（Rotating Biological Contactor，RBC）或生物转盘

在这样的处理系统中，一系列圆盘结构装置部分浸没于污水中，部分在空气中并不断地旋转，这样便保持了良好的通气效果及与污水的接触，从而在圆盘上形成了“生物膜”。这样的“生物膜”是由各种微生物、原生动物等构成的微生物群落。在扫描电镜下，典型的生物转盘的“生物膜”有两层结构，外层主要由丝状菌等好氧微生物组成，内层由包括脱硫弧菌在内的厌氧微生物构成。因此这样的“生物膜”具有去除BOD及无机物（主要是硫酸盐）的功能。生物转盘处理系统与滴滤系统相比，具有占地少、效率高、运行稳定等优点，但其前期投资较大。这种系统已经成功地用于处理城市污水和各种工业废水。

流化床反应器（Fluidized Bed Reactor，FBR）

由于污水的泵入或曝气（空气或氧气）作用，流化床反应器中的载体物质（浮石、砂子、塑料等）会在反应器中不断流动，因而得名。在这种系统中，由下向上进入的废水的流速或曝气的程度被控制在足以使载体流动不互相接触，但又不能破坏“生物膜”结构的程度。该系统的最大优点是载体的比表面积被充分利用，但能耗较高，运行成本也相对较高。该系统可用于BOD的去除，也可以用于废水中硝酸盐的处理。

② 污水处理厂实习报告

摘要： 本文介绍广州市黄埔开发区污水处理厂的总体情况.

关键词： 污水处理
一.实习目的:

生产实习是学生大学学习很重要的实践环节。实习是每一个大学毕业生必的必修课，它不仅让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔了视野，增长了见识，为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。通过生产实习使我更深入地接触专业知识，进一步了解环境保护工作的实际，了解环境治理过程中存在的问题和理论和实际相冲突的难点问题，并通过撰写实习报告，使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决专业问题的能力。

二.实习具体内容:

(一)西区污水处理厂

实习时间:2004年10月19日――2004年11月29日

1.污水厂概况:

广州经济技术开发区污水处理厂是开发区管委会投资的重点环保工程，总厂位于广州经济技术开发区志诚大道西22号（西基工业区），占地面积7.86万平方米。日处理工业废水和生活污水3万吨，远景规划为9万吨。

广州经济技术开发区污水处理厂总厂于1992年9月破土动工，1994年8月建成投产。自建厂以来，本厂坚持实行全面质量管理，将人的管理作为质量管理的关键，生产运行管理作为质量管理的核心，设备管理作为质量管理的基础，重视好每一环节，保证了污水处理的出水水质全部达到设计要求并优于设计规定的国家二级排放标准。重视和加强技术改造，在节能降耗方面取得了较好的经济效益和社会效益。1999年和2001年被评为全国城市污水处理厂运行管理先进单位和广东省先进单位。本厂是华南理工大学、华南师范大学等高等院校的定点实习基地。

2001年6月，本厂顺利通过ISO14000:1996环境管理体系认证，成为全国首家通过ISO14000环境管理体系认证的城市污水处理厂。

该厂下辖污水处理总厂外围8个提升泵站、广州经济技术开发区东区（出口加工区）污水处理厂、广州经济技术开发区永和经济区（台商投资区）污水处理厂。总厂采用外围泵站提升输水的形式，收集并处理广州经济技术开发区西区的工业废水和生活污水。该厂的主要职能是负责污水泵站、污水处理、污泥处理的安全、正常运行，确保进厂的污水经处理后全部达标排放。总厂的职能部门有厂长室、副厂长室、生产科、技术科、综合科、办公室等。

生产科的主要岗位有泵站运行操作、污水处理操作、污泥处理操作、化验及仓库管理等.

2.处理工艺:

西区总厂采用以叶轮表面曝气为主体的传统活性污泥法工艺，全部使用国产设备。污水处理采用各种方法，将污水中的污染物分离出来或转化为无害的物质，从而使污水得到净化。污水处理方法分类：

(1). 物理处理法。如过滤法、沉淀法。

(2). 物理化学法。如混凝沉淀法。

(3). 生物处理法。利用微生物来吸附、分解、氧化污水中的有机物，把不稳定的有机物降解为稳定无害的物质，从而使污水得到净化。活性污泥法是生物处理法的一种。

活性污泥法工艺是应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二沉沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成。

废水经初次沉淀池后与二次沉淀底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为物质细胞，并氧化成为最终产物（主要是CO2）。非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才能被代谢和利用。废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放，分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。

活性污泥反应的影响因素有以下几个方面:

(1). BOD负荷率（F/M），也称为有机负荷率(2). 水温(3). PH值(4). 溶解氧(5). 营养平衡(6).有毒物质

曝气装置:

1. 鼓风曝气装置

(1）微气泡曝气器（2）中气泡曝气器（3）水力剪切型空气曝气器（4）水力冲击式空气曝气器

2. 机械曝气器

（1）竖轴式机械曝气器（2）卧轴式机械曝气器

3. 活性污泥法的主要运行方式

（1）推流式活性污泥法

（2）完全混合活性污泥法

（3）分段曝气活性污泥法

（4）吸附-再生活性污泥法

（5）延时曝气活性污泥法

（6）高负荷活性污泥法

（7）浅层曝气、深水曝气、深井曝气活性污泥法

（8）纯氧曝气活性污泥法

（9）氧化沟工艺

（10）序批活性污泥法

用传统的好氧活性污泥法处理工业废水是一种即经济、净化效果又好的方法，缺点是废水中污染物的浓度会发生变化，特别是一些有抑制作用的污染物对细菌活性有明显的抑制作用。在传统法的基础上，驯化好氧活性污泥，驯化后的活性污泥可以抗拒高浓度污染物的抑制作用，例如用驯化后的混合菌可连续降解有毒有机氯化物，有效地提高了净化效果。另外，传统活性污泥法的的污泥产生量比较大，这也是传统活性污泥法的一个比较大的缺点。

西区总厂的工艺流程示意图如下:

下图是西区总厂鸟瞰效果图:

3.西区总厂设计参数:

◎处理规模：总设计处理规模为9万吨/日，目前首期设计处理规模为3万吨/日。

◎采用的主要工艺：以叶轮表面曝气为主的传统活性污泥法。

◎设计进水水质：COD≤500mg/LSS≤250mg/LBOD5≤200mg/L

◎设计出水水质：COD≤120mg/LSS≤30mg/LBOD5≤30mg/L

本厂执行《广东省地方标准水污染物排放限值》（DB44/26-2001），出水水质标准为

COD≤60mg/LSS≤30mg/LBOD5≤30mg/L

目前实际处理情况（平均日处理水量24000吨，其中70%以上是工业废水。）

项目
进水(mg/L)
出水(mg/L)
处理效率(%)

COD
544
48.1
91.2

BOD5
270
9.8
96.4

SS
278
28.7
89.7

主要构筑物:

序号
构筑物名称
构筑物类型
规格(L×B×H, m)
有效容积(m3)
数量

1
曝气沉砂池
曝气沉砂池
13.5×2.5×3.78
109
1

2
一沉池
辐流式沉淀池
D=20, H=5.65
1104
2

3
曝气池
表面曝气式生化池
12×12×4.5
648
10

4
二沉池
辐流式沉淀池
D=34, H=4.15
3282
2

5
浓缩池
重力浓缩池
D=9, H=8.6
365
2

主要设备

设备名称
型号规格
生产厂家
数量
备注

格栅清污机
XGS1350-1200
唐山清源环保公司
1
栅距10mm，节距100mm

砂水分离器
LSSF-260B
南京蓝深制泵集团
1

一沉池刮泥机
D20
江都给水排水设备制造厂
2
单臂周边传动幅流式刮泥机

一沉池排泥泵
AS55-4CB
南京蓝深制泵集团
2

曝气机
PE150
安徽第一纺织机械厂
10
SIEMENS 变频器无级调速

污泥回流泵
WQ-300-15
南京蓝深制泵集团
4

二沉池刮吸泥机
D34
江都给水排水设备制造厂
2
双臂周边传动幅流式刮吸泥机

带式压滤机
DYL-2000
河南商城环保厂
2
POWTRAN-RICH 变频器无级调整滤带速度

罗茨鼓风机
SSR-100
山东章晃机械工业有限公司
2
SIEMENS 变频器无级调速

剩余污泥泵
AS75-4CB
南京蓝深制泵集团
2

滤带冲洗泵
IS65-40-250
湖北石首水泵厂
2

污泥输送泵
80WJ4012
上海利工泵业有限公司
2
化工耐腐蚀泵，SIEMENS 变频器无级调速

加药计量泵
JD
天津市通用机械厂
2

空气压缩机
V-0.3/10
广州天河华侨企业公司华通压缩机厂
1
移动式空气压缩机

二氧化氯消毒器
HT908-500
深圳欧泰华有限公司
1

主要化验项目:

化学需氧量COD
生化需氧量BOD5
曝气池混合液MLSS
回流污泥MLSS
悬浮物SS

PH值
总氮TN
30分钟沉降比SV
污泥指数SVI
氨氮NH3-N

总磷TP
磷酸盐PO43--P
含水率
有机物
氯化物

(二)东区污水处理厂概况:

参观时间:2004年11月28日上午

1.厂区概况 :

东区污水处理厂位于广州经济技术开发区东区（出口加工区）宏光路，是广州经济技术开发区管理委员会利用奥地利的国际货款兴建的。一期设计处理规模为2.6万吨/日，处理东区的工业及生活污水，采用SBR工艺，基本上都采用进口设备，污水以自流方式进厂。

2.处理工艺:

序批式活性污泥法或间隙式活性污泥法，简称为SBR工艺，是近十几年来活性污泥处理系统中较为引人注目的一种废水处理工艺，按字面的解释就是按程序、一批一批地生化处理污水。

SBR是现行的活性污泥法的一个变型，它的反应机制以及污染物质的去除机制和传统活性污泥法基本相同，仅运行操作不一样。

SBR操作模式由进水、反应、沉淀、出水和待机等5个基本过程组成。从污水流入开始到待机时间结束算做一个周期。在一个周期内，一切过程都在一个设有曝气或搅拌装置的反应池内依次进行，这种操作周期周而复始地反复进行，以达到不断进行污水处理的目的。

进水工序：进水工序是反应池接纳污水的过程。

反应工序：当废水注入达到预定容积后，进行曝气或搅拌，以达到反应目的（去除BOD、硝化、脱氮脱磷）。

沉淀工序：停止曝气和搅拌，活性污泥绒粒进行重力沉淀和上清液分离。

排水工序：排出活性污泥沉淀后的上清液，作为处理后的出水，一直排放到最低水位。反应池底部沉降的活性污泥大部分作为下个处理周期的回流污泥使用，过剩的剩余污泥引出排放。

待机工序：沉淀之后到下个周期开始的期间。

SBR工艺的设备和装置

(1). 滗水器：电动机械摇臂式、套筒式、虹吸式、旋转式、浮筒式等。

(2). 曝气装置：机械曝气、鼓风曝气。

(3). 阀门、排泥系统。

(4). 自动控制系统。

SBR法的特点有以下几点：

(1). SBR法将生化处理过程的进水、曝气、沉淀、排水以及闲置再生等几个步骤都集中在一个设备或池子里进行了，因此处理的基本工艺是调节池→SBR，流程变得非常简短，设备也少，便于操作和维修。

(2). 在SBR里，除了有曝气进行的好氧生化之外，还有一个较长时段的好氧微生物不承受有机负荷的再生期，以及厌氧微生物的水解过程。所以SBR法的沉降性能好，出水清澈。而因此就可以维持SBR的高污泥浓度，从而获得高负荷，并具有超常的处理效率和处理难生化污水的能力。

(3). 在SBR的运行周期内，进水、曝气、沉降、排水、闲置等程序的时间，完全可以根据水质、水量的实际情况进行调整，因此适应性强，方便调试和正常操作。

(4). 由于污泥有一个再生过程，又可以保持高浓度，所以污泥不仅性状良好，易于脱水干化，而且产泥率低。

(5). SBR不仅生物量大，而且生物相当丰富，因此具有较好的脱氮能力。

(6). 由于流程短、设备少，取消了二沉池、刮泥机及连接管路等，因此基建投资省

3.处理工艺流程图:

(三) 永和污水处理厂概况:

1.厂区概况:

永和污水处理厂位于广州经济技术开发区永和经济区（台商投资区）永顺大道旁，一期工程污水处理量为2000吨/日，主要采用以生物接触氧化法工艺（生物膜法）为核心的一体化污水处理装置，辅以粗细格栅机、沉砂池等预处理设施，处理永和经济区以工业废水为主的污水。目前正在建设二期工程，二期工程采用柔性生化污水处理系统，日污水处理量为6000吨。

2.处理工艺

生物膜法和活性污泥法一样，同属于好氧生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来去除有机物的，而生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来去除有机物的，因而这种方法亦称为生物过滤法。

生物膜法具有以下几个特点：固着于固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；由于微生物固着于固体介质表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成稳定的生态系；高营养级的微生物越多，污泥量自然就越少。一般认为，生物过滤法比活性污泥法的剩余污泥量要少。

当然，由于固着于固体介质表面的微生物量较难控制，因而在运转操作上伸缩性差；又由于滤料表面积小，BOD容积负荷有限，因而空间效果差；加之采用自然通风供养，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好氧生物处理技术仍被广泛地应用着。

生物膜法分为以下三类：

(1). 润壁型生物膜法。废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等。

(2). 浸没型生物膜法。接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如接触氧化法。

(3). 流动床型生物膜法。使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中。

3.处理工艺流程:

下图是永和污水处理厂一期工程的工艺流程示意图:

永和污水处理厂设计进、出水水质与实际情况的对照。

项目
设计进水(mg/L)
设计出水(mg/L)
实际进水范围

BOD5
180
30
15~40

COD
300
80
60~140

SS
250
70
50~150

油脂
30
10
未测

三.实习总结:

此次在黄埔开发区污水处理厂的实习,使我在学生阶段能够最大程度深入学习活性污泥法的处理工艺.活性污泥法是目前处理城市和工业污水普遍采用的好氧生化处理技术.其工艺流程较为简单,处理成本低,而处理效果好,BOD/COD去除率高,因而能得到广泛的青睐.随着工艺技术的提高,序批式活性污泥法(SBR)得到越来越多的重视和应用.SBR法电气化和自动化要求程度高, 并具有超常的处理效率和处理难生化污水的能力,极大地节约劳力和用地面积,是较为先进且前景较好的处理工艺.

③ 生物膜法的工艺流程

生物膜法的工艺流程

生物膜法有多种分类，按照微生物附着的载体存在状态可分为固定床生物膜法和流动床生物膜法。固定床生物膜分为生物滤池和生物接触氧化法等，流动床生物膜法包括生物流化床和移动床等。

按照生物膜被污水浸没的程度生物膜法又可分为浸没式生物膜法、半浸没式生物膜法和非浸没式生物膜法。常见的浸没式生物膜法包括生物接触氧化池、曝气生物滤池等，常见的半浸没式生物膜法有生物转盘，常见的非浸没式生物膜法有生物滤池，生物滤池又分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池三种类型。

1.普通生物滤池

⑴工艺流程

普通生物滤池又名滴滤池，是生物滤池早期出现的类型，即第一代的生物滤池。污水先进入初沉池，去除可沉的悬浮物，接着进入生物滤池。经过滤池处理的污水和生物滤料上脱落的老化生物膜流入二沉池，经过固液分离后，排出净化水。

⑵构造

普通生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水系统等四部分组成。

①池体

其平面形式多呈方形、矩形或圆形，池壁一般用砖石或钢筋混凝土筑造而成。

②滤料

滤料表面有生物膜附着，是净化污水的主体，滤料对生物滤池的工作效能影响较大。生物滤池一般采用实心拳状无机滤料，如碎石、卵石和炉渣等。近年来，生物滤池多采用塑料滤料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等加工成波纹板、蜂窝管、环状以及空圆柱等复合式滤料，其特点是质轻、强度高、耐腐蚀、比表面积大、孔隙率高，从而大大改善了膜生长及通风条件，使处理能力大大提高。

③布水装置

普通生物滤池多采用固定式喷嘴布水系统，主要由虹吸装置、配水池、布水管道和喷嘴等部分组成。

④排水系统

普通生物滤池底部的排水系统，位于滤料层的下面，主要起收集及排出处理后的废水，保证通风和支撑滤料的作用。排水系统通常分为两层，即包括滤料下的渗水装置和底板处的集水沟和排水沟。

⑶工艺特点

①普通生物滤池一般适用于处理每日污水量不大于1000m3的小城镇污水和有机工业废水，净化效率高，处理效果好，出水水质稳定。

②基建投资省，运行稳定，易于管理，动力消耗低，节省能源。

③剩余污泥量小。

④负荷较低，占地面积大，不适用于处理水量较大的废水，且其冲刷能力不足，易引起滤料内生物膜积累和堵塞，从而影响滤池内的通风，运行过程中会产生滤池蝇，且卫生条件较差，因此，使用受到限制。高负荷生物滤池

2.高负荷生物滤池

⑴特征

高负荷生物滤池是继普通生物滤池之后为解决普通生物滤池在净化功能和运行中存在的实际弊端而开发出来的的第二代工艺。与普通生物滤池相比，其负荷能力大大提高，BOD5容积负荷一般为普通生物滤池6～8倍，水力负荷则为普通生物滤池的10倍，因此，它的池体较小，占地面积较少，卫生条件较好，比较适合于浓度和流量变化较大的废水处理

⑵构造

其构造与普通生物滤池的构造基本相同，常用的高负荷生物滤池一般由钢筋或砖石砌筑而成，池平面有矩形、圆形或多边形，其中以圆形为多，主要组成部分是滤料、池壁、排水系统和布水系统。与普通生物滤池的不同之处有：

①滤池表面多呈圆形，滤料一般采用表面光滑的卵石或石英石，滤料总厚度为2～4m。滤料直径增大，一般采用40～100mm的滤料，因而孔隙率较高，滤料层亦由底部的承托层和其上的工作层组成。

②高负荷生物滤池多采用连续工作的旋转式布水器，由进水竖管和可旋转的布水横管组成。

③生物膜经常剥落、更新，并连续地随废水排出池外。

④池内不易出现硝化反应，出水中没有或少有硝酸盐，BOD5常大于30mg/L。

⑤二次沉淀池的污泥呈褐色，没有完全氧化，容易腐化。

⑶典型工艺流程

高负荷生物滤池采取处理水回流的措施后，具有多种多样的流程系统。教材167页图2-2-23所示为一级高负荷滤池的典型工艺流程。流程a中将生物滤池出水直接回流至滤池，并且二次沉淀池向初次沉淀池回流生物污泥。该系统有助于生物膜的接种，促进生物膜的更新，同时对初次沉淀池的沉淀效果将有所提高，但回流的生物膜易堵塞滤料。流程b中处理水回流至滤池前，可避免加大初次沉淀池的容积。流程c中处理水和生物污泥均回流至初次沉淀池，提高了初沉池的效果，加大了滤池的水力负荷。流程d中不设二沉池，滤池出水(含生物污泥)直接回流至初次沉淀池，从而使初次沉淀池的'效果得到提高，并兼作二次沉淀池的功能，具有提高初沉池的沉淀效率和节省二沉池的优点，该流程适用于含悬浮固体量较高而溶解性有机物浓度较低的废水。流程e中滤池出水回流至初次沉淀前，生物污泥也由二次沉淀池回流至初次沉淀池。当原水有机物浓度较高时，为了避免单个生物滤池的深度过大或者当处理后的废水水质要求较高时，可以将两个高负荷生物滤池串联起来使用，形成二级生物滤池系统。二级生物滤池具有多种流程系统，例如教材168页三种典型的流程，流程a中，一级滤池产生的生物膜和出水一部分进入第二级生物滤池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一级滤池的水力负荷;流程b中，一部分初沉池出水超越到二级生物滤池，提高了有机物负荷，一级滤池产生的生物膜和出水一部分进入二级生物滤池，另一部分回流至初沉池前增加沉淀效果，提高一级滤池的水力负荷;流程c中，采用二级生物滤池出水进行循环稀释进水和增加水力负荷。在这几个流程中均不设中间沉淀池，目的是保持二级生物滤池的生物量。

⑷高负荷生物滤池的特点

①高负荷生物滤池克服了普通生物滤池的缺陷，例如，高负荷生物滤池的表面水力负荷与BOD容积负荷较高，运行简单，滋生的滤池蝇较少等;②运行比较稳定;③剩余污泥量小;④占地面积大;⑤工艺中需要较大的水头跌落，一般超过3m;⑥需二次提升。

3.塔式生物滤池

塔式生物滤池属第三代生物滤池，是受到污水生物处理工程界重视和应用较广泛的一种滤池。

⑴塔式生物滤池在构造和净化功能方面的特征

①塔式生物滤池水流落差大，紊动强烈，使生物膜受到强烈的水力冲刷，从而保持良好的活性。

②塔式生物滤池的水力负荷较高，是高负荷生物滤池的2～10倍，BOD负荷也较高，是高负荷生物滤池的2～3倍，进水BOD浓度可提高到500mg/L。

③塔式生物滤池内部存在着明显的分层现象，在各层生长着种属不同但又适应该层废水性质的生物菌群，有助于微生物的增殖、代谢，有助于有机污染物的降解、去除，所以能承受较大的有机物和有毒物质的冲击负荷。

④占地面积小，经常运行费用较低，但基建投资较大，BOD去除率较低，适用于处理城市污水和各种工业有机废水，但只适宜于少量污水的处理。

⑤由于高度大，水力负荷大，使滤池内水流紊动强烈，废水与空气及生物膜的接触非常充分。

⑥由于BOD负荷高，使生物膜生长迅速，同时由于水力负荷较高，使生物膜受到强烈的水力冲刷，从而使生物膜不断脱落，加快更新，塔内的生物膜也能够经常保持较好的活性。

⑦不需专设供氧设备。

⑧对冲击负荷有较强的适应能力，所以常用于高浓度工业废水第二段生物处理的第一段，以大幅度地去除有机污染物，保证第二段处理经常能够取得高度稳定的效果。

⑵构造

塔式生物滤池在平面上多呈圆形，主要由塔身、滤料、布水设备、通风装置和排水系统所组成。

①塔身

塔身主要起滤料的作用，可用钢筋混凝土结构、砖结构、钢结构或钢框架与塑料板面的混合结构。塔的高度在一定程度上能够影响塔式生物滤池对废水的处理效果。

②滤料

塔式生物滤池一般都采用质轻的滤料，如纸质蜂窝滤料、玻璃布蜂窝、塑料蜂窝、和聚氯乙烯斜交错波纹板以及隔膜塑料管等。

③布水装置

塔式生物滤池的布水装置与一般生物滤池的基本相同，对大中型塔式生物滤池多采用旋转式布水器，可用电机驱动，也可以靠水的反作用力驱动，对小型塔式生物滤池则多采用固定式喷嘴布水系统，也可以使用多孔管和溅水型筛板等布水。

④通风与集水设备

在滤塔的底部设有一集水池，以收集处理水，并由管渠连续排入二沉池或气浮池进行泥水分离。集水池水面以上开有许多通风窗口，为了保证空气流畅，集水池最高水位与最下层层底面之间的空间高度，一般不应小于0.5m，周围开有许多通风孔当污水中含有易挥发的有毒物质时，为了防止污染空气，一般应采用机械通风，尾气应经过水洗去除有毒物质后才能排入大气。

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④ 污水处理中，生物膜法，接触氧化法和生物转盘法三者之间有何区别谢谢！

生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。其反应过程是：①基质向生物膜表面扩散，②在生物膜内部扩散，③微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应，④代谢生成物排出生物膜。

生物膜法主要工艺方法有生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等。生物膜法具有较高的处理效率，对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果。它的有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资。此外，运行管理时没有污泥膨胀和污泥回流问题，且耐冲击负荷。日本、韩国等都有对江河大水体修复的工程实例。
生物膜水解酸化—生物膜接触氧化工艺在稳定性、抗冲击性、生物菌种耐温性等方面均能满足实际需要，并且处理装置易维护，技术可靠。

一、技术原理
生物接触氧化工艺（Biological Contact Oxidation）又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。
生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的生物固体浓度（5~10g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达2.0~3.0kgBOD5/m3.d），另外接触氧化工艺不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对水量水质的波动有较强的适应能力。
三、工艺特点
 容积负荷高，占地相对较小
 抗冲击负荷，可间歇运行
 生物种类多，活性生物量大
 无污泥膨胀问题
 流程较为复杂
 布水、曝气不易均匀，易出现死区
 需定期反洗，产水率低

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。

生物接触氧化法中微生物所需的氧常通过鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。

生物接触氧化法具有以下特点：

1、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；

2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；

3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

生物转盘（又名转盘式生物滤池）是一种生物膜法处理设备。它具有很多优点，在印染、造纸、皮革和石油化工等行业的工业废水处理中得到应用，效果较好。

生物转盘去除废水中有机污染物的机理，与生物滤池基本相同。
生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥－－－生物膜。污水经沉淀池初级处现后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。在气动生物转盘中，微生物代谢所需的溶解氧通过设在生物转盘下侧的曝气管供给。转金表面覆有空气罩，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转金转动，当转金离开污水时，转金表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶解氧。

⑤ 污水处理生物膜法的优缺点

污水处理生物膜法也是城市污水二级生物处理的一种常用方法，具有以下优点：

一是生物膜对污水水质、水量的变化有较强的适应性，管理方便，不会发生污泥膨胀。

二是微生物固着在载体表面、世代时间较长的微生物也能增殖，生物相对更为丰富、稳定，产生的剩余污泥少。三是能够处理低浓度的污水。

污水处理生物膜法的不足之处在于生物膜载体增加了系统的投资；载体材料的比表面积小，反应装置容积有限、空间效率低，在处理城市污水时处理效率比活性污泥法低；附着于固体表面的微生物量较难控制，操作伸缩性差；靠自然通风供氧，不如活性污泥供氧充足，容易产生厌氧。

⑥ 生物膜反应器的生物膜反应器微生物量的测量

在正常运行状况下，复合生物反应器下部是固定生物膜滤床，上部是移动床，其微生物量为：
1、CBBR混合液SS为1 604 mg/L，总量约为2.456 g。
2、固定填料生物膜总量为12.036 g。
3、移动床悬浮填料生物膜总量为1.428 g。
4、CBBR微生物总量约为15.92 g。
该工艺对污水除臭起到了很大作用，它的除臭工艺简单且效果显出。复合生物反应器与其他污水处理设备相结合，降低污水处理难度，从而改善周边环境，有效遏制病菌的传播。随着医疗技术的不断提高，新型药剂的产生将继续加大污水处理难度，所以水处理技术仍需随之提升，满足时代发展需求。
4 MBR研究进展
目前，MBR的研究主要集中在以下几个方面：（1）降低膜污染，提高膜通量；（2）探求合适的工作条件和工艺参数；（3）降低处理工艺的运行成本。
张少辉, 郑平, 华玉妹〔1〕用反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究等选取不同截留分子量的聚醚砜膜（PES），采用板框式膜组件构成的厌氧MBR对高浓度食品废水进行处理，考察了截留分子量对膜通量和出水效果的影响。
王荣昌,文湘华,钱易〔2〕 分析了生物膜反应器中好氧颗粒污泥形成机理，研究了MBR运行条件对膜过滤特性的影响。
杨玉旺〔3〕研究了移动床生物膜反应器处理污水的研究应用进展。
邢传宏等进行了管式MBR（分置式）处理城市污水的工艺设计，认为运行成本主要由电费、药剂费和人工费等3部分组成。其中电费是最主要的，电耗为2.3kW·h/m3。
鲁敏，曾庆福，张跃武〔4〕对一种新型生物膜反应器处理污水的研究发生了浓厚兴趣。
王亚娥等分析了影响超滤膜通量和过滤阻力的主要因素。
杨磊等对MBR运行过程中的膜污染和清洗进行了较详尽的试验。
李军, 彭永臻, 杨秀山 ,王宝贞 ,杨海燕〔5〕着重研究了序批式生物膜法反硝化除磷特性及其机理。
姜苏等〔6〕研究了一体化A/O生物膜法处理生活污水。
白宇等〔7〕研究分析了污水深度处理生物滤层中菌群的时空分布特征。
陈壁波等〔8〕对移动床生物膜反应器及对造纸废水处理的意义进行了卓有成效的研究论证。
Cote P 研究了浸没式膜系统的电耗，包括抽吸泵及曝气2部分。每立方米产水仅耗电0.3～0.6 kW·h，而电耗是运行费用的主要部分。
荣宏伟等〔9〕在实验室条件下对序批式生物膜法生物除磷进行了试验研究，得出了令人期待的结论。
Wang L-Choo Ho等比较了浸没式和分置式MBR工艺运行时的电耗，结果是，在通量为18L/(m2·h)的情况下，前者电耗仅为0.2～0.4 kW·h /m3,而后者电耗为2～10 kW·h /m3。
鲍立宁等〔10〕在电极生物膜脱氮工艺中反硝化菌相分析方面进行了研究。
MBR因自身特殊的工艺也要求了不同于一般的超、微滤膜材料，但制备针对于MBR所用的膜材料的研究还很少。显然选择合适的膜材料是降低膜污染的一个重要方法，这还有待于进一步研究。
5 MBR应用实例
随着研究的深入，国内外已有了MBR应用的实例。实践表明，膜污染严重、水通量低，是限制MBR推广应用最主要的原因。
加拿大Cote P等 报道了北美洲在20世纪90年代MBR发展的概况。其中ZENON环保公司在1996年推出了组件膜面积为46m2、体积密度为63m2/m3的ZW-500型膜生物反应器，该设备已成功地应用于市政污水处理。目前以小规模装置为主，处理能力为10～200m3/d，主要在办公楼、购物中心、学校、医院和疗养地推广使用。装置的水力停留时间(HRT)为24h，SRT为1～2年。滤出液经过紫外线消毒或活性炭吸附后，用作厕所冲洗水。在安大略省建成的日处理污水3 800m3的MBR装置，安装了ZW-500型膜组件144个，总膜面积6624m2。曝气池体积440m3，正常HRT为3.8h；厌氧反应池体积为380m3，HRT为2.4h。运行期间的MLSS浓度为12 000～20 000mg/L，MLVSS浓度仅为MLSS的55%～70%。运行9个月以来出水BOD和有机磷的去除率都接近100%。
日本自1998年以来，着重推广了中水道系统的开发利用。其目的主要是将以厨房排水、洗脸及洗澡后的排水为主体的楼房排水进行处理，然后作为厕所冲洗水再利用。比如，日立工厂建设公司用高浓度活性污泥法和旋转平板超滤膜装置组合而成的系统作为大楼中水道的回用系统。因为膜板旋转，使膜表面的污泥被搅拌，从而可控制膜面污染。
天津清华德人环境公司和天津大学共同研制的MBR已有了一些的应用实例。以处理天津某写字楼排放的污水为例，该写字楼的建筑面积约为17 000m2,采用了日处理能力为25m3 的装置，设备本体占地3.2m2,投资10余万元，能耗为0.8kW·h/m3。处理出水可用作冲厕、绿化及洗车等。
郑斐等〔11〕研制出生物膜法的新工艺—无泡曝气膜生物反应器。
吕晓辉等〔12〕对移动床生物膜反应器脱氮除磷技术情有独衷，使脱氮除磷效率又有了较大的发展。
6结语 1 MBR综合了膜分离技术和生物处理技术的优点，超、微滤膜组件能替代CAS中的二沉池，更有效地进行泥水分离，并延长SRT，提高微生物对污水中有机物的处理能力。经超、微滤膜处理后出水水质好可以直接用于非饮用水回用。系统占地面积小，几乎不排剩余污泥，具有较高的抗冲击能力。 2 MBR具有一定的实用性，但膜污染仍是制约MBR推广应用的最主要因素。因为MBR中膜材料既要面临活性污泥、污水中固体颗粒的污染，又要面临活性污泥中微生物的侵蚀。虽可以通过控制抽停时间、曝气量等工艺参数以及采用适当的清洗技术来减少膜面的污染，但最有效、最根本的方法是研制出一种抗污染、耐微生物侵蚀的新的膜材料及对膜进行适当的改性。 3 在应用MBR技术处理市政、生活污水并实现中水回用时，还要考虑另外一个关键因素，即运行成本。因此，在研究中要始终将运行成本。作为考虑试验方案和确定试验结果的主要出发点。 7参考文献
1张少辉, 郑平, 华玉妹. 反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究. 环境科学学报,2004,24(2):220～224
2王荣昌,文湘华,钱易. 生物膜反应器中好氧颗粒污泥形成机理. 中国给水排水，2004，20（3）：5～8.
3杨玉旺.移动床生物膜反应器处理污水的研究应用进展. 工业水处理，2004，24（2）：12～15.
4 鲁 敏，曾庆福，张跃武. 一种新型生物膜反应器处理污水的研究. 中国给水排水，2004，17（4）：5～8.
5 李 军, 彭永臻, 杨秀山 ,王宝贞 ,杨海燕. 序批式生物膜法反硝化除磷特性及其机理. 中国环境科学 2004,24(2)：219～223。
6 姜苏, 周集体, 郭海燕, 张志勇. 一体化A/O生物膜法处理生活污水. 中国给水排水，2004，20（5）：56～58.
7 白宇, 张杰, 闫立龙, 陈淑芳, 郜玉楠. 污水深度处理生物滤层中菌群的时空分布特征. 城市环境与城市，2004，17（4）：21～23.
8 陈壁波，李友明. 移动床生物膜反应器及对造纸废水处理的意义. 中国造纸，2004，23（8）：47～50.
9 荣宏伟, 吕炳南, 张子辉. 序批式生物膜法生物除磷的试验研究. 湘潭矿业学院学报，2004，19（1）：88～91.
10 鲍立宁, 洪桂云, 黄显怀. 电极生物膜脱氮工艺中反硝化菌相分析. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版)， 2004，12（5）:1～4.
11 郑斐，朱文亭. 生物膜法新工艺—无泡曝气膜生物反应器. 工业用水与废水，2004，35（3）：11～14.
12吕晓辉, 胡龙兴. 移动床生物膜反应器脱氮除磷技术. 化学工程师，2004，108（9）：20～22

⑦ 生物接触氧化工艺的相关实验

1、材料。聚偏氟乙烯中空纤维，外径0.8mm，内径0.5mm，微孔最大孔径0.2μm，开孔率80%，由天津纺织工学院提供。
2、试验装置。试验流程如图1所示。其中反应器用玻璃量筒改制而成，内径60.3mm，有效容积1.27L。中空纤维组件兼充氧及生物膜载体双重功能。该组件用塑料片做成支架将中空纤维盘绕其上制成。中空纤维组件间水平间隔5mm，上下层间隔5mm，交错布置。膜总表面积为416cm2，总体积为504cm3(相当于生物膜载体堆积体积)，折算成比表面积为82.5m2/m3，空隙率97%。试验在室温下进行。
3、试验水质。原水为唐山市西郊污水厂一沉池出水，其水质为：CODCr=100～300mg/L，BOD5=50～150mg/L，SS=100～150mg/L，pH=7.0～7.3。 经分析原因有二：
①中空纤维内充入的是纯氧，其中的氮气、二氧化碳等气体分压为零，故水中的上述气体会从水中溶出而进入中空纤维内部使其中的氧气分压降低。在远端随着氧气溶入水中导致氧分压降低幅度较大，使得向水中充氧能力下降，从而影响了微生物的生长。②中空纤维内气体的溶进与溶出是沿全长进行的，所以中空纤维内氧气流动速度在封口端为零，进气端则最大，这样就会将已溶入中空纤维的氮气等气体带至远端。所以在中空纤维内沿长度方向氧气的浓度(分压)不是均匀分布的，并且由于进气端氧气流动速度最大，产生的湍流也最强，因而氧气渗入水中的条件最有利。
根据以上分析，在气路中加装一个循环泵后得到了沿中空纤维全长均匀生长的生物膜。
污水处理试验过程则是将装置按流程装配完毕之后接通氧气，注入污水并加入活性污泥进行接种。为了加快生物膜的培养过程，在污水中还加入了用可湿性淀粉、肉汁和一些无机盐组成的营养物质。经2周的培养，生物膜的厚度稳定在约为1.2mm左右，出水变清后停止添加营养物质，并让生物膜在原污水中适应一周后开始测试。 1、去除有机物和SS，用本法处理污水前后BOD5、CODCr和SS的结果见表1。
表1中可以发现，本工艺对BOD5、CODCr和SS的去除率分别达到89.5%～92%、78.7%～83%和90%～94%。
2、出水中的原生动物。通过显微镜观察，发现在出水端生物膜上有大量的草履虫和游仆虫。另外，出水中也可观察到微小的水生生物游动。
3、脱除氨氮的效果。从试验的26d开始测定进、出水的氨氮和亚硝酸盐浓度(见表2)。由于本工艺的特点是生物膜几乎不脱落，所以泥龄较长，且随着泥龄的增长，硝化效果开始显现出来。

⑧ 生物膜法的基本特征

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，并最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。
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。