活性污泥法与生物膜法的主要区别以及各自.doc

活性污泥法与生物膜法的主要区别以及各自特点分析 一. 活性污泥法和生物膜法的定义以及各自的机理1活性污泥法是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝和吸附废水中悬浮的胶体或溶解的污染物，并将这些物质摄入细胞体内，在氧的作用下，将这些物质同化为菌体本身的组分，或将这些物质完全氧化为二氧化碳、水等物质。这种具有活性的微生物菌胶团或絮状泥粒状的微生物群体即称为活性污泥。以活性污泥为主体的废水处理法就叫活性污泥法。活性污泥的一般工艺废水先通过初沉淀池，预先将一些悬浮固体去除掉，然后进入一个有曝气装置的容器或构筑物，活性污泥就在这种装置中将废水中BOD降解了，并产生新的活性污泥。当BOD降到一定程度时，混合液一齐流入二次沉淀池，进行固液分离，上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放。普通活性污泥法的曝气池就像一段河道，池内均匀曝气，水流为推流式。二降池中有机物很少，污泥微生物处于内源代谢期，回流污泥进入曝气池与新鲜废水混合后很快增值，处于对数增长期后期或稳定期。2生物膜法是利用微生物群体附着在固体填料表面而形成的生物膜来处理废水的一种方法。生物膜一般呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，因此具有很强的吸附作用，有s利于微生物进一步对这些被吸附的有机物的分解。当生物膜增厚到一定程度时，由于受到水力冲刷而发生剥落，适当的剥落可使生物膜得到更新。生物膜的外表层的微生物一般为好氧菌，因而称为好氧层。内层因氧的扩散受到影响而供氧不足，厌氧菌大量繁殖称为厌氧层生物膜法反应器中存在着很多挂莫介质，当有机废水均匀的淋洒在介质表层上时，便沿着介质表面向下渗流，在充分供氧条件下，微生物在介质表面增值，逐渐在介质表面形成黏液状的生长有很多微生物的膜，即称之为生物膜。生物膜随着微生物增长不断增厚、结构发生变化。膜表层和废水接触，由于吸取营养和溶解氧比较容易，微生物生长迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层（1-2mm）。 当生物膜达到一定厚度时，在介质表面附近，由于营养和溶氧很少，好氧微生物生长受到限制、淘汰，兼性微生物转为厌氧代谢方式，厌氧菌恢复活性、繁殖加速，逐步形成了由厌氧菌和兼性厌氧菌组成的厌氧层 ，其厚度随着生物膜的继续增长而加厚。生物膜呈蓬松的絮状结构，微孔多，表面积大，有很好的吸附特性低负荷时，生物膜生长较慢，好氧层和厌氧层分界不明显。高负荷时，生物膜增长迅速，厌氧层和好氧层分界明显。由于存在气液相界阻力，生物膜的供氧传质速度往往很慢。氧在生物膜表面的好氧层很快被消耗掉，滤料表面附近的厌氧层将会积累一些NH3、H2S、挥发性有机酸等代谢产物。厌氧层越厚，厌氧活动越旺盛，气体产物和小分子、挥发性有机酸产物越多，生物膜与介质之间的吸附强度就越弱 ，容易脱落。加强供氧，则厌氧层厚度减小，有机酸被异养菌及时的氧化成CO2和水， NH3和H2S被自养菌氧化成NO2-、 NO3- 和SO42-等，生物膜活性得到加强。 可以看出活性污泥法与生物膜法的不相同出，主要有：(1)活性污泥组成比生物膜简单，且吸附的原理过程简单一些，生物膜要经过在有氧和氧情况下两次对污水的两次处理 (2)活性污泥的微生物和生物膜的微生物组成也有所不同活性污泥中的微生物活性污泥的微生物有细菌、霉菌和原生动物等组成。细菌是活性污泥中最重要的成员，除一般的球菌、杆菌、螺旋菌外，还有许多比较高级的丝状细菌。细菌的种类随活性污泥的来源不同而有所变化，比较多的有产碱杆菌、微杆菌（Microbacterium）、丛毛单胞菌（Comamonas）、芽孢杆菌、假单胞菌、柄杆菌（Caulobac-ter）、球衣菌（Sphaerotilus）、动胶菌（Zoogloea）等。在活性污泥中，细菌以菌胶团的形式存在，它是一个相当复杂的微生物群落。虽然一种活性污泥中也许只有一种或几种菌占优势，但是，要有效地降低废水中的BOD和COD，还需要菌胶团中多种微生物的相互配合。在活性污泥中常含有酵母和霉菌，它们能在酸性条件下生长繁殖，且需氧量比细菌少，所以在处理某些特种工业废水及有机固体废渣中起到重要作用。但总的来讲，在废水处理中真菌种类并不多，数量也较少。常见的为酵母、假丝酵母、青霉菌和镰刀霉菌。在活性污泥处理系统中，有大量的原生动物和微型动物，它们以游离的细菌和有机微粒作为食物，因此可以起到提高出水水质的作用。原生动物和微型动物还可作为指示生物来推测废水处理的效果和系统运行是否正常。如果活性污泥系统运转不正常，出水水质差，则原生动物以游泳型的纤毛类为主，如草履虫（Paramecium）。如果运转正常，出水良好，原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫（Epistylis）等，并有后生动物出现，如轮虫、甲壳虫和线虫。生物膜中的微生物生物膜中微生物群体包括好氧菌、厌氧菌和兼氧菌，还有真菌、藻类、原生动物以及蚊蝇的幼虫等生物，在生物滤池中兼氧菌常占优势。无色杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属以及产碱杆菌属等是生物膜中常见的细菌。在生物膜内，常有丝状的浮游球衣菌（Snatans）和贝日阿托氏菌属（Beggiata）。在滤池较低部位还存在着硝化菌如亚硝化单胞菌属（Nitrosomanas）和硝化杆菌属（Nitrobacter）。生物滤池中若pH值较低则真菌起重要作用。在滤池顶部有阳光照射处常有藻类生长，如席藻属、小球藻属。藻类一般不直接参与废物降解，而只是通过它的光合作用向生物膜供氧，藻生长过多会堵塞滤池，影响操作。在生物膜滤池中原生动物和一些较高等的动物均以生物膜为食，它们起着控制细菌群体量的作用，它们能促使细菌群体以较高速率产生新细胞，有利于废水处理。可见生物膜法中的微生物包括了更多的 厌氧菌和稍高等的微生物和生物。（3） 但是活性污泥法与生物膜法相比也有自己的特点：效率高，效果好；适用范围广；方法成熟， 这是因为活性污泥具有很强的吸附能力；具有很强的分解氧化有机物的能力；具有良好的沉降能力。（4）污水中的各种因素对活性污泥法和生物膜法影响有所不同对活性污泥法影响因素溶解氧活性污泥法是好氧生物处理技术。如供氧不足，溶解氧浓度过低，就会影响代谢活动，使净化能力下降，还易于形成丝状菌占优，产生污泥膨胀现象。一般曝气池出口的溶解氧应保持在2mg/L左右。水温好氧处理的适宜温度为15 - 30。温度过高时，气味加大，过低时可对污泥活性产生不利影响、降低BOD去除率。另外应避免温度的突然大幅度变化。pH值适于pH值为6.5-8.5之间。当pH降到4.5以下，原生动物消失，真菌优势，易产生污泥膨胀。pH超过8.5以后微生物代谢速率下降。脱羧产生碱性胺；甲烷菌的有机酸分解代谢等活动都将改变环境的pH值。对于pH值过大或过小的废水应作适当的预处理。营养物质活性污泥微生物的近似化学式为C5H7O2N, 原生动物的近似化学式为C7H14O3N。可按菌体的主要成分比例供给营养。（4） 生物膜法处理设备与活性污泥处理设备的比较最常见的生物处理设备为一般的活性污泥处理设备和生物膜处理设备(包括接触氧化及生物膜过滤设备) ,这几种处理方法的比较如表1 所示由于废水原水的不同及处理设备的组合方式不同,会产生不同的效果。如表1 所示,活性污泥处理设备,其原水BOD 浓度在2002000mg/ l 的中浓度的较宽范围的区域里,BOD 除去率也高于90 % ,特殊条件下出口BOD 浓度会低于20mg/ l 。另一方面,生物膜处理设备的原水的BOD 浓度为50300mg/ l 的低浓度区域里,BOD 除去率达到90 %要比活性污泥设备困难些,但有时出口BOD 有可能低于10mg/ l 。由于生物膜处理设备在原水处理时生成高密度的生物膜,BOD 的容积负荷值可以取得高一些, 其设备容量可以小些, 但随着BOD 浓度的增大,因槽内的生物量是定值(填充材容量一定) ,槽容量(槽数) 就成比例增大,因此,设备费增大,不经济。另外,若填充材堵塞而需要逆流洗涤设备时,会出现逆流洗涤次数增加等一系列问题。一方面,活性污泥处理设备在处理槽内悬浮的生物时,其BOD 容积负荷没有生物处理设备那么高,槽内的生物量(MLVSS :浓度) 在一定程度上可以改变,即使BOD 浓度很高,槽容量也不需要成比例增加。两设备的原水BOD 浓度的差别也来自于以上这些理由。总之，在生物膜法处理系统中，微生物附着在滤料的表面形成生物膜。废水与生物膜接触时，废水中的有机污染物被微生物吸附，分解。从而达到处理废水的效果。相对于活性污泥法而言，生物膜法有着比较明显的优点：1 不存在污泥膨胀问题在生物膜法中，微生物附着在固体滤料的表面形成生物膜，而不象活性污泥那样微生物悬浮在液体中以活性污泥絮体的形态的存在，因此不存在污泥膨胀问题。2 对废水水质水量变化有较好的适应性在附着于固体表面的生物膜中，生物相非常丰富，多种细菌和各种生长速度的微生物都能较好的生长