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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅谈生物膜法处理污水的应用与前景.精品文档.浅谈生物膜法处理污水的应用与前景摘要：由于水资源的短缺且水污染问题严重，污水处理技术的发展与变革愈发重要，生物膜法作为一种利用微生物降解作用净化污水的方法，在处理过量有机物导致的水体污染方面作用明显，弥补了传统污水处理技术的不足，有着广泛的应用前景。关键词： 水污染; 污水处理 ;生物膜法 Abstract：Due to the shortage of water resources and serious pollution, sewage treatment technology develop
2、ment and change increasingly important as a biofilm microbial degradation using the method of purification of sewage, water pollution caused by the role of treatment in the apparent excess of organic matter, make up the shortcomings of traditional wastewater treatment technologies have broad applica
3、tion prospects.Keywords: Water Pollution ; Sewage treatment ;Biofilm一、 我国水资源现状 水是一种资源，取之于自然，用之于社会。自工业革命后，人类活动规模及范围日益扩大，水资源短缺与污染问题日益突出。作为人类生存的基本需求，水因其稀缺性和在生产、生活中无可替代的地位，必须得到切实保护。 随着我国经济社会的发展，日益严重的水资源短缺和严重的水环境污染困扰着国计民生，而且也已成为制约我国社会经济可持续发展的主要因素。我国人均占有水资源2700m3，仅相当于世界平均值的1/4，全国600多个城市目前大约有一半的城市缺水。由于高耗能、
4、高耗水、高污染产业仍呈快速增长趋势。水污染物的排放总量还没有明显下降，全国水资源形势十分严峻，形成影响未来我国发展和安全的多重水危机。 水污染的主要原因是过量污染物进入水体，在一定时间范围内超过水体自净能力而致。人类在生产、生活活动中造成的水体污染，工业排放引起的水体污染最严重。如工业废水，它含污染物多，成分复杂，不仅在水中不易净化，而且处理起来也比较困难。被污染水质经过分析会发现COD、氨氮、磷、亚硝酸盐、砷、氟、铅等含量严重超标，水体透明度极低，水中的悬浮物比较多；在水体不流动的死角处会有树叶杂草和油状物出现，水体有刺鼻异味或臭味。生活污水、农业污水的主要特点则是有机物和氮、磷等化学元素含
5、量较高。二、 生物膜法概述 （一）生物膜法的净水机理 生物膜法作为生物处理技术较成熟的技术方法之一，其基本原理是微生物附着生长在某些固定表面上，形成胶质相连的生物膜。生物膜是指附着在惰性载体表面上生长的，具有较强的吸附和生物降解的结构，以微生物为主，其中提供微生物附着生长的惰性载体称之为滤料或填料。生物膜一般呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，具有很强的吸附作用，有利于微生物进一步对这些被吸附的有机物分解和利用。在处理过程中，水的流动和空气的搅动使生物膜表面和水不断接触，废水中的有机污染物和溶解氧为生物膜所吸附，生物膜上的微生物不断分解这些有机物质，在氧化分解有机物质的同时，生物膜本身也不
6、断新陈代谢，衰老的生物膜脱落下来从生物处理设施中带出并在沉淀池中与水分离。 （二）生物膜法的工艺特点1、 微生物多样化，生物的食物链长，有利于提高面积的处理负荷；2、 势菌群分段运行，有利于提高微生物对有机污染物的降解效率和增加难降解污染物的去除率，提高脱氮除磷效果； 3、 对水质、水量变动有较强的适应性，耐冲击负荷力增强 4、 污泥沉降性能好，易于固液分离，剩余污泥产量少，降低了污泥处理费用，进而降低投资费用； 5、 适合低浓度污水的处理； 6、 易于维护，运行管理方便，耗能低。（三） 滤料的选择及其作用 滤料是生物膜法工艺的核心部分。过滤是污水处理不可缺少的处理单元。滤料的好坏关系着生物膜
7、的脱落和附着情况，进而影响了生物膜系统运行的稳定和处理效果。滤料可以是天然的，也可以是经过加工的石英砂、无烟煤、大理石、白云石、磁铁矿石、石榴石、锰砂等颗粒物质，还可以是人造聚苯乙烯发泡塑料球、高效纤维束和陶瓷滤料。不同的滤料对不同的污染物处理效果不同，应根据所需处理的污水状况，选择最合适的滤料。三、 生物膜法工艺及其类别 生物膜法是与活性污泥法并行的一种好氧型生物废水处理方法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。其工艺是使含有营养物质和接种微生物的污水在滤料的表面流动，一定时间后。微生物会附着在滤料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。生成的生物膜上繁殖着大量的微生物，它们吸附和降解水
8、中的有机污染物，能起到与活性污泥同样的净化污水作用。由于微生物在滤料上大量生长繁殖，导致生物膜厚度不断增加，氧气不能完全透入，在生物膜内部深处就形成了厌氧状态。因此产生了厌氧和好氧两种反应类型，对于有机物的降解主要是好氧型反应，其好氧膜的厚度为2mm。随着厌氧代谢产物的增加，厌氧膜和好氧膜之间的平衡被打破，净化功能逐渐减弱，与此同时，不断逸出的气态产物使生物膜对滤料的附着能力减弱，从而老化脱落，新的生物膜又会生长起来，净化功能也就由弱变强了。 生物膜法主要类别有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等。（一） 生物滤池 生物滤池是以土壤自净原理为依据发展起来的，滤池内有固定滤料，污水流过
9、时与滤料相接触，微生物在滤料表面形成生物膜。污水净化装置由提供微生物 生长栖息的滤床、步水系统(使污水在滤床上均匀分布)以及排水系统组成。生物滤池操作简单费用低，适用于中小城镇和边远地区。生物滤池分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池及曝气牛物滤池等。 （二） 生物转盘法生物转盘法又称浸没式生物滤池，是由一系列平行的旋转圆盘、旋转横轴、机械动力及减速装置、氧化槽等部分组成。通过传动装置驱动生物转盘以一定的速度在接触反应槽内转动。交替与空气和污水接触，每一周期完成吸附一吸氧一氧化分解的过程，通过不断转动，使污水中的污染物不断分解氧化。生物转盘流程中除了生物转盘外，还有初次和二次沉淀池。生
10、物转盘的使用范围广泛，对生活污水和各种工业废水都能适用，同时生物转盘的动力消耗低，抗冲击负荷能力强，管理维护简单。 （三） 生物接触氧化法生物接触氧化法也称淹没式生物滤池。在池内设置滤料，使已经充氧的污水浸没全部滤料，并以一定速度流经滤料。滤料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，水中的有机物被微生物吸附，氧化分解和转化成新的生物膜。从滤料上脱落的生物膜随水流到二沉池后被去除，污水得到净化。生物接触氧化法对冲击负荷有较强的适应能力，污泥生产量少，可保证出水水质。（四） 生物流化床生物流化床是采用相对密度大于1的细小惰性颗粒，如砂、焦炭、活性炭、陶粒等作为载体微生物在载体表面附着生长，形成生物膜，充
11、氧污水自上而下使载体处于流化状态，生物膜与污水充分接触。生物流化床处理效率高，能适应较大冲击负荷，占地小。四、 生物膜法处理无机物的研究进展（一） 除磷污水中磷的去除有化学和生物两种途径：化学途径是指投加Ca2+、Al3+和Fe3+形成金属磷酸盐沉淀；生物途径是指微生物对磷的吸收，磷最终通过沉淀池排放剩余污泥得以去除。微生物对磷的吸收又分为两种：微生物生长的生理需要，对磷的正常吸收，普通活性污泥微生物细胞干重含磷23；生物强化除磷(EBPR)，微生物吸收过量的磷贮存为胞内聚磷，成功的EBPR系统中微生物细胞含磷量为一般微生物的25倍。为提高除磷效果，一般在生物膜法的基础上加以化学药剂。经相关对
12、照试验证明，加入铝盐作为除磷的絮凝剂，并保证溶解氧足够时，除磷效果将得到提高。（二） 除氮目前进展较大的有三种除氮生物膜工艺。一是在膜生物反应器中投加聚乙烯悬浮滤料，通过生物膜一膜生物反应器提高除氮能力。二是采用厌氧一好氧(AO)生物膜工艺进行焦化废水的试验通过对进水、厌氧出水、好氧出水氨氮和化学需氧量(COD)的检测分析，由此得知该系统能有效地去除焦化废水中的COD，去除率均大于90，氨氮的去除率在80以上。 三是在对焦化废水中有机物在A1A2O生物膜系统中降解转化规律进行分析的基础上。选取焦化废水中6种主要的含氮杂环化合物：吡啶、吲哚、喹啉、异喹啉、2一甲基喹啉、8一羟基喹啉，与苯酚共同配
13、制成溶液，在A1A2O生物膜系统中运行，进一步提高净化能力。（三） 除重金属离子采用生物膜法去除水中重金属主要是依靠生物膜对重金属的生物吸附。许多研究表明，构成生物膜的各种微生物能分泌细胞外聚合物(EPS)，其主要成分是多聚糖、蛋白质、核酸、脂类等。由于胞外聚合物常含有带负电荷的官能团(如多聚糖、蛋白质等的羧基官能团)，生物膜表面也因此常携带负电荷。生物膜吸附水体中的重金属离子的一个重要机理就是通过胞外聚合物中带负电荷的配合基与重金属相互作用而逐渐吸附重金属离子，将生物膜法用于污水中重金属的去除，不仅不易造成二次污染，操作简便，而且大大减低了污水的治理成本，其实际应用意义十分重要。五、 生物膜
14、法的应用前景生物膜法由于是利用微生物对污水中的污染物分解、吸附作用，故而降解速度慢，时间较长，占地面积较大，土建投资较高。这样的投资状况对我国现有的大部分企业来说并无积极性可言，对有些企业来说甚至是一种包袱。另外，现阶段对生物膜法的机理和作用研究还不太成熟，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。纵观国际和国内上对生物膜法在水污染控制的长久发展应用，尤其是伴随着基因工程的快速发展，应该加强基因重组技术、原生质体融合技术来构建“超级工程菌”及新型菌种和研究选择对污染污去除量大、平衡时间短的
15、菌种应用于工业化；同时开发新的高效固定化生物反应器、建立在微生物技术基础上的新处理工艺，最大限度的提高生物效率，造福人类。随着人们对生物膜水处理新技术及机理的进一步认识和掌握，生物膜技术在水处理领域必将发挥越来越重要的作用。参考文献：1 刘雨，赵庆良.生物膜法污水处理技术.2 张金莲，吴振斌水环境中生物膜的研究进展3 李湛江.膜处理技术处理垃圾渗滤液工艺论文汇总4 黄霞,桂萍.膜生物反应器废水处理工艺的研究进展5 王镇，王孔星，谢裕敏，等.几株微生物絮凝剂产生菌的非凡研究A. 内容说明： 课本最后一章简要介绍了生物技术与人类未来，其中现代生物技术的领域非常广泛，随着生命科学的发展和不断突破，许
16、多生命科学的重大研究成果都隐含着良好的应用前景和商机。生物膜法作为一种新兴的污水净化技术，是生物技术一大应用，对于解决日益严重的污水问题将发挥愈来愈重要的作用。B.对课程内容和教学方式的意见和建议 经过一学期的学习，我觉得自身在生物领域的认识得到了较大提高，对生物的兴趣愈加浓厚，但我觉得在课程教学方面，也许是由于开课时间较短的缘故，教学形式不够丰富，无法很好地体现出生物科学的活力。站在一个学员的立场上，我有一下几点建议： 一是希望在今后的教学中，能适当适当开展实践环节，针对一些比较简单易实现的技术可组织学员进行实验，如在学习微生物时，可以开展酵母菌酿酒、微生物净水等小实验，加深学员对知识的了解。 二是希望在学习生物进化、生物技术的发展运用时，可以组织大家观看视频，如探索频道的恐龙灭绝的原因等系列片，很有助于培养兴趣。 三是希望在教学地点选择上，能走出教室，到更贴近自然的地方，如三号院园区、靶场处山林，现身说法，能更生动形象得领略生物的魅力。