生物膜法处理工业废水和生活污水

湖南农业大学课程论文学院：食品科技学院班级：食科(2)班姓名：·····学号：·····课程论文题目：生物膜法处理工业废水和生活污水课程名称：生物工艺原理评阅成绩：评阅意见：成绩评定教师签名：日期：2013年06月19日生物膜法处理工业废水和生活污水摘要：污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥,即生物膜。污水与生物膜的接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。关键词：生物膜微生物有机物目前化工产业的发展十分迅速，但随之而来的化工污染状况也十分严重，化工废水成分复杂、水质水量变化大，随着国家对其处理达标要求越来越严格，其处理技术也在不断发展。生物膜法是与活性污泥法平行发展的一种污水处理技术一、生物膜法（一）生物膜法的概念:生物膜法是令微生物附着在惰性滤料上，形成膜状的生物污泥，从而对污水起到净化效果的生物处理方法。生物膜法和活性污泥法一样，同属好气生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。（二）生物膜法的主要特点：1.对废水水质、水量变化适应性强，操作稳定性好。2.不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。3.生物膜中的生物相丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。4.剩余污泥量较少。5.采用自然通风供氧。6.在运行方面灵活性较差。7.设备容积负荷有限，空间效率较低。二、生物膜法的分类和优缺点（一）生物接触氧化法生物接触氧化法实际上是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池与生物滤池相结合产生的综合性污水处理工艺，同时具备两种处理方法的优点，具有容积负荷高、抗冲击负荷力强的特点。生物接触氧化法的供氧十分充足，膜的更新速度非常快，大大的提高了生物膜的活性，增强其抗冲击能力，而且使用生物膜法会将产生的大部分活性污泥附着在载体上，减少污泥产量及回流量，降低对机械的损耗。但生物接触氧化法的滤料容易发生堵塞，增加了管理的难度。(二）生物流化床生物流化床技术是利用气体或液体，使附着微生物的固体颗粒状滤料呈流态化，对污水进行净化的技术。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活动阶段的特征，根据微生物的生长特点将处理阶段划分为固定床阶段、流化床阶段、液体输送阶段三个阶段。生物流化床的主要优点：1、容积负荷高，抗冲击能力强。由于生物流化床的载体是采用小粒径固体颗粒，且载体成流态化，所以生物流化床的单位体积表面积要比其他生物膜法的大很多且抗击能力要较其他生物处理法高。2、微生物的活性较强。由于生物颗粒不断地相互碰撞与摩擦，使生物膜的厚度较薄且均匀。对于同类污水而言，在同等的处理条件下，生物膜不仅反应速率快且呼吸率也非常快，所以微生物的活性较强。3、净化效果好。由于载体颗粒一直处于剧烈的运动状态，从而导致界面的不断更新，这样不仅有利于微生物对污染物的吸附和降解，更能加快生化反应速率，进而使净化效果得到提高。但是由于微生物颗粒在设备当中处于流动状态，对设备的磨损较为严重，同时载体颗粒自身也存在着磨损现象。另外，生物流化床的防堵塞问题及生物颗粒流失等问题目前还没有有效的解决方法，在一定程度上限制了生物流化床的推广。（三）移动床生物膜反应器移动床生物膜反应器简称MBBR，是介于生物接触氧化法与生物流化床法之间的一种新型生物膜污水处理工艺，很好的解决了生物接触氧化法中滤料堵塞的问题，同时也克服了生物流化床中三相分离困难的缺点，具有良好的处理效果。移动床生物膜反应器利用密度接近于水的颗粒状材料作为生物膜的载体，向反应器中连续通入污水同时进行曝气，创造出良好的混合接触条件，利用微生物的生物活动达到净化污水的目的。移动床生物膜反应器具有微生物浓度高、食物链长的特点，对进水的流量和浓度变化有很强的适应能力。同时，由于选用的生物膜载体密度与水接近，降低了流化过程的能量消耗，增大了传质速率，且不易发生堵塞，剩余污泥量明显少于活性污泥法。另外，由于此方法的结构紧密，因此具有占地少、能耗低的特点，明显的降低了投资与运行维护的费用。以上种种优点使得移动床生物膜反应器在污水处理过程中得到了广泛的应用。三、废水处理用生物膜载体研究进展（一）生物膜法的发展在20世纪50年代以前，生物膜法却一直未被人们重视，其原因主要是因为生产中最早采用的生物膜法构筑物是以碎石为填料的滴滤池。碎石的比表面积小，能够为微生物附着生长的表面积小，因而滴滤池的负荷不可能很大，使其占地面积较大，卫生状况也不好。50年代，由于塑料工业的发展以及塑料填料引入生物膜处理系统，使生物膜法出现了许多具有重要意义的发展。因此，出现了许多新型的生物膜法设备。20世纪70年代末，为强化生物膜法反应器中的传质，流化床系统被引人生物膜处理中，称为生物流化床。生物流化床兼有活性污泥法和生物膜法的待点，又称为半生物膜和半悬浮生长系统。生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床，其共同特点是微生物附着生长在填料表面上，形成生物膜，是一种被广泛采用的生物处理方法，具有良好的处理效果和应用前景。近年来,水处理领域的重大进展和发展很多集中在生物膜法处理工艺。在废水生物膜法处理工艺中,反应器中填充的填料是其核心部分。填料是生物膜赖以栖息的场所,是生物膜的载体,影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态及空间结构,同时兼有截留悬浮物质的作用。因此,载体填料是曝气生物滤池的关键,直接影响着曝气生物滤池的效能。同时,载体填料的费用在曝气生物滤池处理系统的基建费用中又占较大比重,所以填料关系到系统的合理性。随着技术工艺的发展，生物填料从主要使用碎石、卵石、炉渣、和焦炭等小比表面积和低空隙率的实心填料，发展到如今使用高强度、、轻质、比表面积大、空隙率高的填料大大提高了生物膜法的处理效率。生物滤料是生物接触氧化法的重要组成部分。首先，滤料作为微生物的载体，影响着微生物的生长、繁殖、脱离和形态；其次滤料起到吸附并且截留污水中悬浮物的作用；再次，滤料起到切割、阻挡气泡的作用，可以增加气泡在水体中的停留时间和气、液接触表面积，提高传质效率。由此可见滤料有着极其重要的作用，对于生物接触氧化法工艺的的运行效果和能耗都有着十分重要的影响和意义。(二)现研究进展目前，对生物膜法的机理和作用研究还不太成熟，国内外科研工作者从微生物菌种、膜反应器、曝气生物滤池、滤料等方面进行科研工作。特别是对微生物对物质的代谢机理、微生物的群落结构和功能、曝气生物滤池和膜反应器的创新改进及滤料的选择应用，这些都将直接影响生物膜法对污水的处理能力。因此，在物理化学和生物学因素等方面的基础上．深化探索研究，不断提高生物膜法对污水中各种元素的处理能力，为生物修复技术提供一定的理论依据。随着生物膜研究的不断深入和进步，生物膜法在自然环境和废水生物处理中必将发挥越来越重要的作用。生物膜形成于自然环境和人工环境中。在自然环境条件下，生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上,代表了一类微生物群体,其中有各种寄居者如固着细菌、原生动物、真菌和藻类。这些微生物细胞及非生物物质镶嵌在微生物分泌的有机聚合物基质中，聚合物基质由细菌胞外聚合物质和腐殖质等其它有机物质组成。即生物膜代表了一种稳定的由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统。四.废水处理的人工生物膜的主要优点：1）菌株合理组装、优势互补，组合成水环境净化接力棒，形成高效、稳定的环境净化制品。应用菌株分类地位明确，安全无毒。2）产品形式多样，分别适用于不同的环境。3）不易流失，缓释长效，可沉降，可用于底泥治理；稳定性好，可反复使用。4）产品可实现机械化加工、规模化生产。5）产品成本较低。6）生产过程无废水及有害废弃物排放。工业产生的许多废水含有一定量的非常有毒和抗性污染物质,它们能够干扰生物处理系统。在大多数废水处理系统中,转化由固定在膜或絮凝物中的微生物来完成，对发生在生物膜中和涉及到的细菌的化学过程的详细了解目前很有限。生物膜反应器的优势已经促进了生物废水处理方面相当大进步。通过使用生物膜，成功地控制固定的生物量的活动将提高在废水和饮用水处理中的运行效率。水和废水处理系统中，生物膜反应器比悬浮生长反应器具有更大的优势，能提高生物量在反应器中的滞留程度，促进对污染物降解效率。四.结束语污水处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位.随新型环保填料的开发和配套技术的不断完善，生物膜处理工艺在近几年得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高，耐冲击负荷性能好，产泥量低，占地面积少，便于运行管理等优点，在城市生活污水处理中极具竞争力。参考文献[1]沈铭能,张卫国,陈振楼;沉积物CODcr的测定[J];中国环境监测;2002年06期[2]娄建军;中水回用处理工艺与生态经济前景[J];生态经济;2002年10期[3]张朋菲,华玉芝,司化民;微生态制剂对海水净化作用的研究[J];河北建筑科技学院学报;2003年03期[4]刘米囡,王波;高等院校中水回用的可行性[J];环境卫生工程;2004年02期[5]李乔;;浅析建筑中水回用的广阔前景[J];水利天地;2008年02期[6]李凤;程丽华;刘广鑫;;酒店中水回用处理工艺综述[J];科技信息;2009年12期[7]钱伯章;;中海化学中水回用装置成功投产[J];石油化工设计;2009年04期[8]余汉青，顾国维．填料技术在废水生物处理巾的应用和发展[J]．环境科学研究，1992，5(5)：46—49．[9]迟玉霞．填料在水处理中的应用[J]．北工给排水设计，1998(2)：21-23．[10]蒋战洪．污水处理用填料的种类、性能和发展趋势[J]．环境污染与防治，1994，16(4)：13—16．[11]刘灿灿，沈耀良．曝气生物滤池的工艺特性及运行控制[J]．工业用水与废水，2008(39)：20—23．[12]刘柳．沸石一火山岩双层滤料曝气生物滤池处理城市生活污水的试验研究[D]．兰州：兰州理工大学，2008．[13]白琴，董延军．曝气生物滤池工艺在炼油污水处理巾的应用研究[J]．现代商贸工业，2008(11)：377—378．[14]RebeccaMoore，JoanneQuarmby，Tomstephensn．Theeffectsofmediasizeontheperformanceofbiologicalaeratedfihers[J]．Wat．Sci．Tech．，2001，35(10)：2514-2522．[15]KentTD，WilliamsSC，FitpatriekCSB．Ammoniacalnitrogenremovalinbiologicalaeratedfilters：Theeffectofmediasize[J]．JournaloftheCharteredInstitutionofwaterandEnvironmentManagement，2000，14(16)：409-414．