1、生物膜在載體上的生長過程：當(dāng)有機(jī)污水或由活性污泥懸浮液培養(yǎng)而成的接種液流過載體時，水中的懸浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有機(jī)底物而生長繁殖，逐漸在載體表面形成一層粘液狀的生物膜。這層生物膜具有生物化學(xué)活性，有進(jìn)一步吸附、分解污水中呈懸浮、膠體和溶解狀態(tài)的污染物。

2、生物膜的降解機(jī)理

(1) 物質(zhì)的傳遞

1）空氣中的氧溶解于流動水層中，通過附著水層傳遞給生物膜；

2）有機(jī)污染物則由流動水層傳遞給附著水層，然后進(jìn)入生物膜；

3）微生物的代謝產(chǎn)物如H2O等則通過附著水層進(jìn)入流動水層，并隨其排走；

4）CO2及厭氧層分解產(chǎn)物如H2S、NH3以及CH4等氣態(tài)代謝產(chǎn)物則從水層逸出進(jìn)入空氣中。

(2) 膜的生長與脫落

1） 生物膜降解有機(jī)物的過程，也是膜生長的過程；

 2） 好氧層與厭氧層的平衡穩(wěn)定關(guān)系；

 3） 厭氧層加厚，生物膜老化、脫落。

二、生物膜的主要特征

1、 生物相方面的特征：

（1）微生物多樣化

（2） 生物的食物鏈長

（3） 能夠存活世代時間較長的微生物

（4） 分段運行與優(yōu)占種屬

2、處理工藝方面的特征：

（1） 對水質(zhì)、水量變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性

（2） 污泥沉降性能良好，宜于固液分離

 （3）能夠處理低濃度的污水

 4）易于維護(hù)運行、節(jié)能

三、生物濾池

1、生物濾池法的特征：

生物濾池法是在砂濾池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種生物膜處理方法，它利用濾料表面形成的一層生物膜來凈化污水。在濾池內(nèi)，污水由于重力作用自上而下地連續(xù)流經(jīng)濾料，濾料表面的微生物借助酶的作用，使被吸附和吸收的有機(jī)物在氧氣的參與下進(jìn)行氧化分解，同時微生物又以有機(jī)物為營養(yǎng)進(jìn)行自身繁殖。老化的微生物附著力差，在污水沖刷會不斷脫落，脫落后隨水流出濾池，同時新的生物膜不斷生長，因而處理可連續(xù)進(jìn)行。

2、典型構(gòu)造

生物濾池主要由池壁、池底、濾料、布水器等部分組成。

濾料：組成濾層的過濾材料。常以花崗石、安山巖、閃綠巖等較硬的巖石以及無煙煤等材料制成。

布水器：將污水散布于濾層表面的裝置，使用較多的是旋轉(zhuǎn)式布水器，其次是固定噴嘴式布水器。

3、影響生物濾池性能的主要因素----負(fù)荷率

 水力負(fù)荷率：以濾料體積表示,m3(污水）/m3（濾料）·d。

有機(jī)負(fù)荷率：以進(jìn)水有機(jī)污染物或特定污染物表示,kg(BOD5或特定污染物）/m3（濾料）·d。

水力負(fù)荷率與生物膜更新的關(guān)系：水力負(fù)荷小，生物膜厚，易堵塞；水力負(fù)荷大于8m/d時，水力沖刷作用強(qiáng)，生物膜更新快，不易堵塞，生物活性好。但污水停留時間短，出水水質(zhì)下降。

城市污水BOD5在200-300mg/L，處理效率要求80-90%時，低負(fù)荷生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率：0.2kg/ m3（濾料）·d，高負(fù)荷生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率：1.1kg/ m3（濾料）·d左右。

4、 生物濾池的類型

普通生物濾池；    高負(fù)荷生物濾池；塔式生物濾池；    曝氣生物濾池

（1）塔式濾池：

由于低密度濾料的使用，生物濾池突破了高度的限制，可達(dá)8～20m，外形像塔，故稱之；

塔身分為數(shù)層，每層設(shè)置格柵，承擔(dān)濾料重量；

水力負(fù)荷可高達(dá)20～200m/d，有機(jī)負(fù)荷2～3kg/m3d；

可多段進(jìn)水，但要加強(qiáng)預(yù)處理，防止堵塞；

優(yōu)點：占地大大縮小，能使用水質(zhì)水量變化；

缺點：廢水提升費用高，濾池太高管理不便。

（2）曝氣生物濾池

20世紀(jì)80年代發(fā)展的、低成本、小體積的污水處理系統(tǒng)；

主要分類：上流式和下流式；

填料特性：高比表面積、低密度、硬度大、抗磨損、化學(xué)穩(wěn)定性好；

處理效果好：BOD5、SS、NH3-N可分別達(dá)到10、10、1mg/L；

抗沖擊能力強(qiáng)：可適應(yīng)水質(zhì)、水量的波動，即使長時間停用啟用后也可迅速恢復(fù)。

四、生物轉(zhuǎn)盤

1、特點

    生物轉(zhuǎn)盤是一種通過盤面轉(zhuǎn)動，交替與污水和空氣接觸從而使污水凈化的一種處理方法。它是在生物過濾法基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種處理新技術(shù)，也是生物膜法，具有運行簡便，可根據(jù)不同的要求調(diào)節(jié)接觸時間、耗電少等優(yōu)點，很適于小規(guī)模的污水處理。

2、構(gòu)造

生物轉(zhuǎn)盤是由氧化槽支撐和水平軸固定的一系列間距很近的圓盤所組成。盤片由合成樹脂（聚氯乙稀、玻璃鋼）、金屬（鉛、鋼）或竹材制成。氧化槽一般是與圓盤外形基本吻合的半圓形，由鋼筋混凝土或鋼板制成，由電動機(jī)和變速裝置帶動水平軸使盤片緩緩轉(zhuǎn)動。

3、工作原理

轉(zhuǎn)盤用人工方法或自然方法掛膜后，轉(zhuǎn)盤表面就形成了類似生物濾池濾料那樣的生物膜。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，浸入污水的部分，其上的生物膜吸附有機(jī)污染物，并吸收生物膜外水膜中的溶解氧，在生物酶的催化作用下，分解有機(jī)物，排出代謝產(chǎn)物，微生物在這一過程中以有機(jī)污染物為營養(yǎng)進(jìn)行自身繁殖。轉(zhuǎn)盤露出水面的部分，空氣不斷地溶解到水膜中取，增加其溶解氧量。生物膜交替地與污水和空氣接觸，形成一個連續(xù)的吸附－吸氧－氧化分解過程，使污水得到凈化。

4、生物轉(zhuǎn)盤的特征

微生物濃度高。若把生物膜折算成曝氣池污泥濃度，可達(dá)10000～20000mg/L；生物相分級，預(yù)留無該機(jī)的污水水質(zhì)相適應(yīng)。這對微生物生長，有機(jī)污染物降解有利；具有消化、反硝化、除磷功能。由于污泥泥齡長，可生長生長期較長的消化、反硝化菌；不回流污泥，除水可加混凝劑除磷；耐沖擊負(fù)荷，可適應(yīng)BOD5達(dá)10～10000mg/L的有機(jī)廢水；微生物食物鏈長，污泥量少，含水率低，易于處理。

五、 生物接觸氧化法

1、特點

    接觸氧化法是在接觸濾池和生物濾池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的處理方法，具有介于生物濾池或活性污泥法的特征。即在不透水的池內(nèi)，填充填料，下側(cè)曝氣。在生物膜固定和污水流動方面和生物濾池相同，以污水充滿池內(nèi)、用人工進(jìn)行曝氣而言，又和活性污泥法相似。又稱接觸曝氣或淹沒式生物濾池、或固定式活性污泥法。

2、生物接觸氧化法與生物濾池的區(qū)別：

水流流態(tài)不同：生物膜表面直接與污水接觸，提供更大污染物傳質(zhì)空間；水流穩(wěn)定，加上充沛的溶解氧，適于微生物生長，微生物相豐富，能形成穩(wěn)定的生態(tài)系；供氧方式不同：曝氣供氧，傳質(zhì)快，效率高，污水中DO濃度大；容積負(fù)荷高且污泥產(chǎn)量低：污染物和氧氣的傳質(zhì)條件好，單位容積生物量高于活性污泥法和生物濾池法（125g/m2填料表面，相當(dāng)于MLSS 13g/L)，故容積負(fù)荷高，并保持較低的F/M，；不需污泥回流，運行管理方便；

耐沖擊負(fù)荷和水質(zhì)驟變：污泥濃度高，*混合。

3、構(gòu)造

生物接觸氧化池的構(gòu)造

池體：用于放置填料，布水布?xì)庋b置，設(shè)置支撐填料的柵板和格柵的構(gòu)筑物，鋼或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池底設(shè)置派你裝置；

填料：生物膜附著的載體，要求比表面積大、空隙率大、強(qiáng)度大、水力阻力小，化學(xué)與生物穩(wěn)定性好。制作材料為聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、環(huán)氧玻璃鋼等，形狀為蜂窩狀或波紋板狀；此外還有纖維狀軟性填料，由尼龍、維綸、腈綸和滌綸等化學(xué)纖維編結(jié)成。

布?xì)夤芊譃槎N：分流式：中心曝氣，側(cè)面曝氣；直流式：全面曝氣。

六、 生物流化床

在反應(yīng)器中裝入粒徑較小、密度大于水的載體顆粒，通過污水以一定的流速自下而上的流動使載體成流化狀態(tài)，污水中有機(jī)污染物通過與載體表面生長的生物膜相接觸而達(dá)到去除的目的。

1、生物流化床的類型

（1）兩相生物流化床：流化床中只有固液兩相，由液體流動托起固體顆粒，溶氧過程在另外的設(shè)備中完成。由于處于流態(tài)化工況下的水流流速難于使固體顆粒表面的生物膜脫落，故增加脫膜設(shè)備；

（2）三相生物流化床：流化床中同時有氣、固、液三相，氣、液兩相同時流動托起固體顆粒，過程三相流，其中的氣流同時起充氧作用，激烈湍動的氣、液兩相流使固體顆粒表面的生物膜脫落，故不必再設(shè)脫膜設(shè)備；