### 第8章 生物膜法
#### 一、生物膜法概述
生物膜法是一种利用固定在固体介质上的微生物群落来净化有机废水的好氧处理技术。与传统的活性污泥法相比，生物膜法具有以下几个显著特点：
1. **较强的适应性**：微生物能够较好地适应水量、水质的变化。
2. **稳定的生态系统**：由于微生物附着在固体介质上，形成了较为稳定的生态系统，能够容纳更多的微生物种类，从而提高处理效率。
3. **较少的剩余污泥**：与活性污泥法相比，生物膜法产生的剩余污泥量更少。
4. **易于管理**：相对于其他污水处理技术而言，生物膜法的操作更为简单。
然而，生物膜法也存在一些不足之处：
1. **较小的滤料表面积**：这限制了BOD的容积负荷。
2. **难以控制微生物量**：微生物量的难以控制使得操作灵活性较差。
3. **可能产生厌氧环境**：自然通风供氧可能不足，导致部分区域出现厌氧状态。
#### 二、生物膜法的基本类型
生物膜法可以分为三种基本形式：
1. **润湿型**：如生物滤池、生物滤塔、生物转盘等，这些设施中的滤料部分或全部浸没在水中。
2. **浸没型**：如接触氧化，其中滤料完全浸没在水中。
3. **流动床型**：例如生物活性炭过滤器，滤料如砂粒等在池内悬浮流动。
#### 三、生物膜法的工作原理
在生物膜法中，微生物在滤料表面生长形成生物膜。该膜的外层富含溶解氧，形成好氧层；而内层氧气较少，可能形成厌氧层。微生物通过新陈代谢过程消耗废水中的有机物，从而达到净化的目的。正常的生物膜厚度通常在2~3毫米之间。
#### 四、生物滤池
生物滤池是一种常见的生物膜法处理装置，主要由滤料、池壁、池底排水系统和上部布水系统组成。
##### 1. 结构特征
- **滤料要求**：比表面积大、孔隙率高、材质强度高、化学性质稳定且价格合理。
- **池壁功能**：作为构筑物主体，起到支撑作用。
- **池底系统**：包括通风系统、排泥系统以及支撑和渗透水结构。
- **布水系统**：通常采用旋转布水器。
##### 2. 负荷概念
- **水力负荷**：单位时间内单位面积或单位体积滤料所能处理的废水量，由洒水强度和BOD负荷共同决定。
- **BOD负荷**：单位时间内单位体积滤料所能承受的BOD量，对于城市污水而言，极限值为0.15~1.2 kg BOD/m³·d。
- **毒物负荷**：单位滤料每天所能承受的有毒物质的量，是衡量生物滤池工作性能的重要指标之一。
##### 3. 回流
回流可以增加水力负荷，促进生物膜的更新代谢，但同时也可能导致废水在池中停留时间缩短，影响有机物的吸附速率。合理的回流比有助于维持生物滤池的良好运行状态。
##### 4. 耗氧与供氧
- **生物膜量**：普通生物滤池的生物膜污泥量为4.5~7 kg/m³，高负荷生物滤池的生物膜污泥量为3.3~6.5 kg/m³。
- **耗氧量计算**：基于每千克BOD完全降解所需的氧量和活性生物膜量进行估算。
- **供氧方式**：普通生物滤池依赖自然通风供氧，而接触氧化生物滤池则采用曝气供氧方式。
生物膜法作为一种成熟的污水处理技术，在处理有机废水方面具有独特的优势和应用前景。通过对生物膜法的基本原理、结构组成及其运行参数的深入理解，可以更好地发挥这一技术的作用，实现高效的废水处理效果。
