生物膜

生物膜增长及底物去除生物膜增长及底物去除动力学动力学第4章生物膜法处理污水原理：生物膜法处理污水原理：污水与生物膜接触，进行固、污水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，膜内微生物对有机物进行降解，使污液相的物质交换，膜内微生物对有机物进行降解，使污水得到净化，同时生物膜内的微生物不断生长与繁殖。水得到净化，同时生物膜内的微生物不断生长与繁殖。生物膜的生物膜的形成、生长形成、生长是实现废水有效处理的前提是实现废水有效处理的前提。生物膜的形成生物膜的形成:废水在流经载体表面的过程中，微生废水在流经载体表面的过程中，微生物与向载体表面输送的物质结合固定化的过程实现的。物与向载体表面输送的物质结合固定化的过程实现的。微生物的生长微生物的生长：通过废水中有机营养物的吸附、传递通过废水中有机营养物的吸附、传递及溶解氧向生物膜内部的传递扩散等过程，促进生物膜及溶解氧向生物膜内部的传递扩散等过程，促进生物膜中微生物对有机物的氧化降解和合成作用维持的。中微生物对有机物的氧化降解和合成作用维持的。厌氧好氧生物膜附着水层流动水层空气CO2H2OBODNH3BODCO2O2CO2O2NH3CO2CO2H2OBODBODH2S生物滤池滤料上生物膜的构造图（剖面图）滤料在生物膜内、外，生物膜与水在生物膜内、外，生物膜与水层之间进行着多种物质的传递层之间进行着多种物质的传递过程。过程。1、空气中的、空气中的氧溶解于流动水层溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传递中，从那里通过附着水层传递给生物膜，供微生物呼吸；污给生物膜，供微生物呼吸；污水中水中有机污染物有机污染物BOD则由流动则由流动水层传递给附着水层，然后进水层传递给附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解，污水逐步得到活动而被降解，污水逐步得到净化。净化。2、微生物的代谢产物如、微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，则通过附着水层进入流动水层，并随其排走，而并随其排走，而CO2和厌氧层分和厌氧层分解产物如解产物如H2S、NH3以及以及CH4等气态代谢产物则从水层逸出进气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。入空气中。根据根据Characklis的研究，生物膜的积累形成是一系列物理、化的研究，生物膜的积累形成是一系列物理、化学和生物过程综合作用的结果。即：学和生物过程综合作用的结果。即：1.废水中有机分子向生物膜附着生长的载体表面输送；废水中有机分子向生物膜附着生长的载体表面输送；2.废水中的浮游微生物细胞在载体表面的不可逆吸附；废水中的浮游微生物细胞在载体表面的不可逆吸附；3.生长在生物膜内部的微生物对废水中营养物的利用与氧化分生长在生物膜内部的微生物对废水中营养物的利用与氧化分解。解。生物膜成熟的标志：生物膜成熟的标志：生物膜沿水流方向分布，在其上由细菌及各种微生物组成的生生物膜沿水流方向分布，在其上由细菌及各种微生物组成的生态系统及其对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定的状态。从态系统及其对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定的状态。从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶段，一般的城开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏和生长两个阶段，一般的城市污水，在市污水，在20℃左右的条件下大致需要左右的条件下大致需要30d的时间。的时间。