生物带BSBR处理废水技术指导书18本

1、生物带BSBR处理废水工程技术指导书环境与生命科学系2009.1目 录1 环境工程技术课程目的与要求12 研究课题12.1 生物填料概述12.1.1 硬性填料12.1.2 软性填料22.1.3 组合式填料22.1.4悬浮型填料32.1.5 酶促生物填料32.2 填料在反应器中的作用及其特性要求42.2.1 填料在生物膜反应器中的作用42.2.2 填料的特性要求42.2.3 生物带概述62.3生物膜的形成和代谢及影响因素92.3.1生物膜的形成102.3.2生物膜的生长代谢112.3.3 生物膜活性的影响因素122.4 BSBR概述132.5 内电解152.6 生物炭法152.7 展望163 阶

2、段研究课题及参考文献183.1 无助剂生物带BSBR183.1.1无助剂生物带BSBR的启动方法的研究183.1.2无助剂生物带BSBR的脱碳效率的研究193.1.3无助剂生物带BSBR的除磷效率的研究203.1.4无助剂生物带BSBR的脱氮效率的研究213.1.5无助剂生物带BSBR的最佳曝气量的研究223.2 活性炭生物带BSBR233.2.1活性炭生物带BSBR的启动方法的研究233.2.2活性炭生物带BSBR的脱碳效率的研究243.2.3活性炭生物带BSBR的除磷效率的研究253.2.4活性炭生物带BSBR的脱氮效率的研究263.2.5活性炭生物带BSBR的最佳曝气量的研究273.3

3、铁炭生物带BSBR283.3.1铁炭生物带BSBR的启动方法的研究283.3.2铁炭生物带BSBR的脱碳效率的研究293.3.3铁炭生物带BSBR的除磷效率的研究303.3.4铁炭生物带BSBR的脱氮效率的研究313.3.5铁炭生物带BSBR的最佳曝气量的研究324 研究课题关键技术及查阅有关专业著作334.1启动技术334.1.1 启动仪器334.1.2 启动技术344.1.3 药品354.1.4 专著354.2微生物相指示技术354.2.1 仪器354.2.2 微生物的观测技术354.2.3 药品354.2.4 微生物相指示作用354.2.5 专著354.3 BSBR运行技术364.3.1

4、 运行技术364.3.2 常见故障的排除技术374.3.3 运行期进水量计算394.3.4 药品394.3.5 专著394.4测试技术404.4.1 COD测试技术404.4.2填料挂膜量的测试技术414.4.3 pH值和DO值测试技术424.4.4氨氮测试技术424.4.5 TP的测定技术424.4.6活性炭和铁炭的投加技术434.4.6 药品444.4.7 仪器444.4.8 专著445研究课题进度（35学时，每天7学时，5天完成）456 工程技术课纪律与规则466.1 工程技术课堂纪律466.2 工程技术课试验安全466.3 工程技术课论文写作规范466.3.1 论文结构及写作要求466

5、.3.2 书写及打印要求486.3.3 论文格式范本51环境工程技术指导书1 环境工程技术课程目的与要求目的：通过对 “BSBR法在处理生活污水中的应用研究”，提高学生独立操作和研究能力的培养。要求：由5人组成一个研究小组，共三个研究小组。在规定35学时内进行研究试验，分别进行不投加铁屑和活性炭BSBR法、投加铁屑BSBR法和投加活性炭BSBR法三组实验。分别每人完成3000-5000字的研究论文为本课程的考核评定成绩的标准。指导老师：刘鲁建、吕继良2 研究课题生物带BSBR处理污水研究2.1 生物填料概述 近年来，国内外都注重填料技术的开发和应用，尤其是我国相继研究开发了几种高效、经济的新型

6、填料。迟玉霞18对填料在废水处理中的应用做了分析研究，介绍了填料目前的发展现状。污水处理用填料大体可分为硬性填料、软性填料、组合式填料和粒状填料等，在构造上各有其特点，简述于下。2.1.1 硬性填料硬性填料包括玻璃钢、塑料等材料制成的蜂窝状填料、波纹板状填料、网状填料、鲍尔环状填料等。(1) 蜂窝状填料常用的蜂窝状填料一般由超薄型轻质玻璃或各种波形塑料片构成，孔型有正六角形和偏六角形之分，孔径在20100mm之间。蜂窝状填料的构造特点19有：材料耗费少，孔表面积和空隙率较大；重量轻，纵向强度大；比表面光滑无死角，衰老的生物膜易于脱落。但是，蜂窝状填料的管内流速难以均一，影响传质；填料横向不流通

7、，造成布气不均匀；在反冲洗过程中，容易损坏。(2) 波纹填料波纹填料孔径较大，不易堵塞；易加工、运输和安装，质量轻；强度高，耐腐蚀。但该填料难以使波纹通道水流均一化，不利于传质和生物膜的脱落更新。2.1.2 软性填料八十年代初，上海石油化工总厂环保研究所研制成功了实用化的软性纤维填料，在此之后，经过多年的改进和完善，形成了一系列的软性纤维填料。软性填料一般均用维纶长丝为原料，由中心绳和软性纤维束组成。软性填料的主要优点有：表面积大，挂膜速度快；生物膜附着能力强，可提高生物膜与废水的接触效率；出水稳定，具有较高的奈冲击负荷；造价低廉，几乎可了硬性填料的所有不足之处1985年北京纺织科学研究所研究

8、开发了半软性填料21，该填料由变性聚乙烯塑料制成的一种既有一定刚性又有一定柔性的填料。半软性填料的优点主要有：具有特殊的结构性能和水力学性能，使流体通过填料时可产生明显的湍流状态，传质效率高，对有机物的去除率较高；生物膜容易更新和脱落；耐腐蚀，奈老化，易加工；不易堵塞，安装方便。但其不足之处在于比表面积相对较小，表面较光滑，微生物附着性能相对差一些。2.1.3 组合式填料(1）盾式填料盾式填料采用半软性填料的塑料支架，周围均匀分布软性纤维，纤维束之间用塑料管配合定位，中心绳贯穿其间保持一定长度及承担挂膜后的重量。实验结果表明，盾式填料具有如下特点：填料比表面积远大于半软性填料；气、水再分布能力

9、强，氧的利用率高；易挂膜，老化的生物膜容易脱落；不堵塞，有效使用周期长；有较好的有机物去除率和运行稳定性。但该填料由于纤维束的完全展开，在曝气和水流的作用下阻力随着增大。嘉兴市大禹环境工程有限公司生产的DY-S型填料、北京清华永新双益环保有限公司的SL新型填料都属于这种填料。 (2）弹性立体填料 该填料构思独特新颖，以绳、柱、管为中心，成丝状条均匀辐射而呈立体状态。丝条经特殊加工而成，带微毛刺并有一定的变形能力，回弹性能良好。该填料的主要特点是：丝状条空间分布均匀并在水中完全分开，填料的实际可利用的表面积非常大；丝条能对水中气泡起到切割作用，并使水、气、微生物充分接触；挂膜量多，无结团现象；价

10、格低廉，使用寿命长。这种填料应用前景不错，是比较理想的载体填料。2.1.4悬浮型填料 由于为了克服了现有软性、半软性、弹性填料需要固定安装、维护管理困难，软性填料易结球、堵塞，半软性填料挂膜较差等问题，七十年代后期，国内外研究者尝试以生物颗粒载体取代固定安装的填料而研究开发了悬浮载体曝气工艺。载体选用砂、活性炭、焦碳、无烟煤等固体颗粒物质，他们具有机械强度大、化学稳定性好、比表面积大、来源方便、价格便宜、不堵塞等特点。研究表明，这种工艺具有容积负荷高，微生物量大，去除率高等优点，但由于固体颗粒载体比重较大，有的在1.5到2.5之间，维持载体在曝气池内流化所需的气流和水流流速大，而且有的工艺设置

11、专门的脱摸机，因而动力消耗较大，其出水中夹带破碎的生物絮体，不易沉淀分离。 自八十年代以来，随着我国填料的研究和开发啊，发展了一批独立的填料生产厂家，产品繁多，门类较为齐全， 这个领域可以说是走在世界 前列。九十年代中期，低比重的悬浮填料的开发和应用使生物处理工艺又前进了一大步。该种填料多采用聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等材料制成，比重基本接近于水，挂膜后在正常的曝气强度下容易达到全池流化翻动，动力消耗少，因而该填料在污水处理领域有广阔的发展和应用前景。此类填料的形状多为立体块状或粒状，其特点如下：一般形状比较规则，空隙率大，比表面积较大；附着在填料表面及内部生长的微生物数量大，种类多；填料可直接投

12、加，无需固定的支架，安装和更换方便；填料在流化过程中是固、液、气三相充分混合，增大了传质面积，提高了传质效率；老化的生物膜靠水力冲刷、曝气搅动而自动脱落，因而填料他团结、不堵塞。北京清华永新双益环保有限公司生产的SQC型、THT型球状填料都属于次种，同济大学刘翔26等人对悬浮填料的现状、特点、应用和发展做了分析和研究，韩西海27等人用多孔球形填料对石化废水做了处理效果试验研究。2.1.5 酶促生物填料这种填料是在制作过程中加入能够刺激微生物生长的促进剂，使得微生物能够快速在填料表面生长。重庆建筑学院“九五”科技攻关研究开发的酶促填料便是水处理生物膜法和微生物固定化技术相结合的产品。固定化微生物

13、技术是通过化学或物理手段将游离细胞或酶加以固定，使之不溶于水但仍具有生物活性。该技术的主要特点为：采用固定化微生物后，为生物浓度可得到极大提高；可保持高活性和高浓度的微生物，处理效率得到提高；微生物流失量少，增殖速度缓慢的微生物可充分得到利用。这种填料的主要优点是填料的挂膜速度快；生物膜量相对比较大。但这种填料仅在生物滤池应用过效果还算可以，其他应用未见报道。2.2 填料在反应器中的作用及其特性要求2.2.1 填料在生物膜反应器中的作用主要有以下三方面： (1）填料的主要作用是容纳附着微生物，是微生物生长的载体，为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境，其丰富的内表面为为微生物提供附着的表面和内部空间

14、，使反应器尽可能保持较多的微生物量。一般来说，填料比表面积越大，附着的微生物量越多，可承受的有机负荷也相对较高。 (2）填料是反应器中生物膜与废水接触的场所，而且对水流有强制升年个的紊动作用，使水流能够重新分布，改变其流动方向，从而使水流在反应器横截面上分布更为均匀。同时，水流在填料内部形成交叉流动混合，为废水和生物体的接触创造了良好的水力条件。并且，填料对好氧反应器中的气泡有重复切割作用，使水中的溶解氧浓度提高，从而强化了微生物、有机体和溶解氧三者之间的传质。 (3）填料对水中的悬浮物有一定的截留作用。由于反应器中有填料的存在，使出水中的悬浮物的浓度大大减少，而填料对悬浮物的截留作用是通过对

15、污水中悬浮物的拦截、沉淀、惯性、扩散、水动力等诸多因素来实现的。由于填料在反应器中的作用非常重要，所以在废水生物膜法处理工艺中，其性能直接影响到水处理工艺的处理效率。】2.2.2 填料的特性要求填料的特性要求 在废水生物膜法处理工艺中，反应器中填充的填料是其核心部分。对于研究者和工程师来说，根据什么样的要求进行生物膜填料的选择是生物膜反应技术成功与否的关键一步。生物膜在填料表面形成的第一步是微生物在填料表面的附着，随后微生物在给定的环境下繁殖、增长，最终发展成为具有一定厚度及密度的生物膜。因此微生物在填料表面的附着直接影响生物膜的生物及生理功效，影响生物膜反应器的启动运行周期。而根据怎样的原则

16、进行生物膜载体的选择是生物膜反应器技术成功与否的关键一步。生物膜载体选择得当、正确，就可以达到反应器高效运行。然而，一旦错误地选用了不适宜的生物载体，甚至可能导致整个生物膜过程的失败。一般应满足下列要求：(1) 良好的水力学特性填料的水力学特性包括比表面积、空隙率和结构形状等。填料表面是生物膜形成和固着的部位，较大的表面积是反应器保持高浓度生物量的首要条件，是影响生物膜法处理效果的首要因素。一般来说，大的比表面积是有利的，但比表面积越大，反应器越易堵塞，流经填料内的水流阻力也越大。填料的空隙率越大，其容积利用率越高，水流阻力小，从而减少了反应器堵塞和短流的可能性，使微生物的截留量增多，这能够维

17、持反应器内较高的污泥浓度。同时，填料用量减少，基建投资降低。但空隙率越高，比表面积和机械强度就越小。填料的结构形状不仅会影响比表面积和空隙率，而且会影响填料之间的水流流态，进而影响废水与生物膜之间的传质和生物膜的更新。选择填料的形状时应注意几个方面的因素：对固定化微生物有较好的保护作用；具有较好的传质特性；减少反应器的运行能耗。(2) 空间体积及形态填料的大小可变化幅度很宽，从直径十几厘米的球状填料到粒径几十微米的微型填料一般情况下，单个生物膜载体空间体积越大，其所具有的比表面积越小，即单位填料质量所能提供的生物膜增长面积较小。此外还需考虑到传质效率、能量损耗及操作运行的方便性。填料的形状也多

18、种多样，从球状、颗粒状、管状、圆柱状、平板状、长方或立方状到软性填料。填料的形状直接决定其比表面积的大小。选择生物膜载体的形状应考虑以下几个方面的因素: 填料提供的表面积尽可能大，对固定微生物有较好的保护作用，具有较好的传质特性，尽可能减少填料间的碰撞几率，减少反应器的运行能耗，减少堵塞及便于反冲洗。(3) 机械强度在大多数生物过程中都存在着不同强度的水力剪切作用以及填料之间的摩擦碰撞过程，特别是在气提式生物膜反应器、搅拌床和三相流化床中，这些作用更为明显。因此作为生物膜填料必须具有与所使用生物技术相应的机械强度。如果生物膜填料本身不具有一定的机械强度，那么在反映其运行过程中势必引起不同程度的

19、损坏，这将使得生物膜反应器中所特有的生物量呈不规律变化，导致出水水质的波动。(4) 稳定性生物膜填料必须具有较好的生物、化学及热力学稳定性，这样才能使得填料本身不参与系统内生物化学反应。生物膜在代谢过程中会产生各种各样的代谢产物，这些代谢产物有些会对填料产生腐蚀作用。在实际应用中，填料应具有惰性，不参与生物膜的生物化学反应；填料本身是不可生物降解的。填料必须对环境中所发生的化学反应表现出最大的惰性，并具有抗环境的化学腐蚀能力。同时，生物膜填料应对周围温度变化产生惰性，在温度变化时不发生反应和变形。(5) 生物膜附着性生物膜在填料上的附着性取决于填料表面的物理化学特性。首先是填料表面的空隙率和粗

20、糙度大小。表面粗糙度的大小决定着能否快速形成生物膜的主要条件，粗糙度越大，挂膜越快。填料表面的孔隙大小也影响生物膜的附着性，较小的孔隙对微生物具有较强的持留作用。只有当填料表面70%以上的孔径大小分布处于反应器内最大微生物尺寸的15倍范围内时，才能获得最大的生物积累。其次是填料的表面静电作用和亲水性。微生物在其生存环境的PH值条件下，一般带有负电荷，载体表面带有正电荷将有利于生物固定过程的进行。根据物理化学体系自由能最小原则，亲水性微生物易于在亲水性填料表面附着、固定，而疏水性填料有利于疏水性微生物在其表面的固定。填料表面的亲疏水性及电性可以通过对填料表面的改性来完成，或直接在填料原料加工过程

21、中得以实现的。(6) 比重适中填料的比重接近1.0，为了防止填料间的堵塞，流动床生物膜工艺要求附着有生物膜的填料在曝气条件下能随水流一起动，所以要求其比重与水接近。(7) 成本低廉 填料的费用一般约占生物膜处理工程总投资的1020以上，因此，经济合理的选择填料是非常重要的。2.2.3 生物带概述 生物带是美国科恩公司研制的专门用于生物膜法污水处理的一种柔性填料。它采用生物惰性很强的高分子材质，具有很好的物理稳定性和化学稳定性，因此使用寿命长。生物带可以根据需要做成各种规格尺寸，我们选用最常用的尺寸为宽45mm、厚4mm，其长度根据反应池水深而定。生物带形状见图2-1： 图2-1 生物带(2)

22、生物带的显微结构 Messing等人1997年调查了载体表面孔径的大小对微生物附着、固定的影响，结果表明，载体表面最佳孔径为微生物体长的45倍时效果最好。细菌的大小多数是在几微米到几十微米的范围内，有鉴于此，生物带的纤维做了特殊的处理，每一根生物带的纤维都有一种特殊的空洞结构，其在高倍显微镜下可观察到如下结构： 图2-2 显微镜下的生物带生物带纤维上孔洞的直径约为10350m,生物带内部的这种孔洞结构，最大限度地截留水体中的细菌，为细菌群落提供排他的生存环境。孔洞结构有利于细菌群落的固着，每平方米生物带上有数百万根这样的纤维，每一个空洞都会形成单一或复合的微生物群落，发展成为了一个特殊的生物反

23、应器，进行特定的生物酶促反应。(3) 生物带的比表面积生物带纤维的直径为25.4微米，每平方米生物带产品能够提供约250平方米的表面积，可以为水中微生物生长、繁殖提供巨大的生物附着表面。生物带具有较大的比表面积和空隙率，适合其上固着微生物的三个生长过程：生长期，增殖率下降期和内源呼吸期，使处理池中的微生物量保持在一个适当的数量上，从而保证污水处理系统能经常处于一个比较稳定的状态。(4) 生物带的比重由于生物带的特殊结构，所以，生物带的比重应以表观密度来衡量。生物带的表观密度为0.190.20。其巨大的表面积和极低的表观密度使它被置放在水中时，会产生很大的浮力；再加上细菌分解产生的气体物质形成的

24、小气泡会密布在生物带表层，保证不会因固着细菌的大量繁殖使得生物带密度增加而下垂、沉底。生物膜始终处于分散状态，增加了生物膜和废水中的有机污染物的相互接触，提高了净化率。(5) 生物带的作用机理在生物带一个断面上，由外及里形成了好氧、兼性厌氧和厌氧三种反应区、五个反应面。污染物基团由外及里通过生物带的三种反应区。好氧层厌氧层兼氧层图3-5 生物带反应区分布在好氧区，好氧菌将氨氮转化为硝态氮，并把小分子有机物转化为二氧化碳和水（把可溶性的无机磷转化为细胞体内的ATP），在厌氧区，厌氧菌将硝基氮转化为氮气和氧气，把难分解的大分子有机物分解为可降解的小分子有机物。最终污染基团就被分解的大分子有机物分解

25、为可降解的小分子有机物。最终污染基团就被分解转化成逸出水体的氮气、二氧化碳和水。 图3-6 生物带作用机理示意图(6) 生物带在反应池中的布置 生物带改变了传统填料需要坚固支架固定的模式，采用水草型设计，底部固定或底部和顶端同时固定。这种方法克服了坚固支架对池体规模地限制，理论上讲，池体可以根据处理能力的需要，要做多大就能做多大。生物带和曝气管在反应器中的立体视图见图3-6：图3-3 生物带在反应池中的立体视图2.3生物膜的形成和代谢及影响因素2.3.1生物膜的形成所谓生物膜是指由微生物细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞间形成纤维状的缠绕结构。它通常具有孔状结构，并有很强的吸附性能。因此，

26、生物膜还含有大量被吸附和镶嵌于内的溶质和无机颗粒。生物膜是由有生命的细胞和无生命的无机物所组成的。按照Characklis的研究，生物膜的累积形成是物理、化学、生物过程综合作用的结果。有机分子从水中向生物膜附着生长载体表面运送，其中有些被吸附形成了被微生物改良的载体表面:水中一些浮游的微生物细胞被传送到改良的载体表面，其中碰撞到载体表面的细胞，一部分在被表面吸附一段时间后因水力剪切或其它物理、化学和生物作用又解吸出来，而另一部分则被表面吸附一定时间后变成了不可解吸的细胞;不可解吸的细胞摄取并消耗水中的底物与营养物质，其数目增多。与此同时，细胞可能产生大量的产物，有些将排出体外。这些产物中的一部

27、分就是胞外多聚物，它将生物膜紧紧地结合在一起。由此，微生物细胞在消耗水中底物能量进行新陈代谢使得生物膜形成累积。微生物形态迥异，种类繁多，主要有细菌、真菌、藻类(在有光的条件下)、原生动物和后生动物等，此外还有病毒。(1) 细菌细菌是微生物膜的主体，其胞外多聚物是生物膜结构的基础。水中的营养状况、附着生长状况、细菌在生物膜中所处的位置和温度等环境条件决定生物膜上细菌的种类。一般异养菌是生物膜中的主要菌种，它能够从流经生物膜表面的水中获取足够的能量底物。生物膜中常出现的细菌种类有;球衣菌、动胶菌、硫杆菌属、无色杆菌属、产碱菌属、亚硝化单胞菌属和硝化杆菌属等。(2) 真菌真菌是具有明显细胞核而没有

28、叶绿素的真核生物，大多数具有丝状形态，包括单细胞的酵母菌和多细胞的霉菌。真菌可利用的有机物范围很广，特别是多碳类有机物。当水中有机物成分变化、负荷增加、温度降低、溶解氧水平下降时，很容易滋生丝状菌。生物膜中常出现的丝状菌有:瘤胞属、灿烂微重真菌、红色桨菌、皮状丝胞酵母等。(3)藻类 藻类是受阳光照射下的生物膜中的主要成分。普通生物滤池表层滤料的生物膜中可观察到。藻类含有叶绿素，故藻类能够进行光合作用，但生物膜反应器中只有表层很小的一部分出现藻类，所以藻类对水质的净化作用很微弱。生物膜中常出现的藻类有:小球藻属、绿球藻属、席藻属等。(4）原生动物原生动物是动物界中最低等的单细胞动物，在成熟的生物

29、膜中它们不断捕食生物膜表面的细菌，来保持生物膜细菌处于活性状态，但过多的原生动物会影响生物膜的累积和性能。从微观角度上讲，原生动物可通过在生物膜内运动产生紊动而影响生物膜深处的传质情况。生物膜中经常出现的原生动物有:鞭毛类、肉足类、纤毛虫类，其中纤毛虫类占很大比例。(5）后生动物后生动物是由多个细胞组成的多细胞动物，属无脊椎型。生物膜中经常出现的有轮虫类、线虫类、寡毛类和昆虫。2.3.2生物膜的生长代谢生物膜在经历不可逆固着过程后，固着在载体表面的微生物开始通过代谢环境所提供的底物进行繁殖增长.一般认为生物膜的增长需经历适应期、对数增长期、稳定期及衰减期。在大量实验基础上，Capdeville

30、等人认为生物膜的整个增长过程应由六个阶段组成。(1）潜伏期潜伏期也称为适应期，是指微生物在经历不可逆固着过程后，开始逐渐适应环境，并在载体表面逐渐形成小的、分散的微生物菌落。这一阶段的持续时间取决于进水底物浓度以及载体的表面特性。(2）动力学增长期在此阶段，潜伏期形成的分散菌落开始迅速增长并逐渐覆盖载体表面。由于有机物、溶解氧及其它营养物的供给超过了消耗的需要，微生物以最大速度在载体表面增长，生物膜量显著增加，底物浓度迅速下降，大量的溶解氧被消耗，阶段后期，供氧水平往往成为污染物进一步去除的限制性因素。(3）线性增长阶段动力学增长期结束时，生物膜反应器出水底物浓度基本达到稳定值，这意味着生物膜

31、去除底物的能力亦趋向最大。随后生物膜在载体表面继续增加，而出水底物浓度不随生物量的积累而显著变化，在生物膜增长曲线上出现一线性增长阶段。这说明此阶段生物膜量的增加并没有使底物去除率提高，这些增加的生物量在生物代谢角度分析是不具有生物活性。(4）减速增长期减速增长期是生物膜在某一质量和膜厚上达到稳定的过渡期。此时生物膜对水力剪切作用十分敏感，水力剪切作用限制了新细胞在生物膜内的进一步积累，生物膜增长开始与水力剪切作用形成动态平衡。这时可观察到反应器出水中悬浮物浓度明显增加，这部分悬浮物正是生物膜在水力剪切作用下的脱落物，此时生物膜系统自身运行接近稳态。(5）生物膜稳定期这一阶段的主要特点是生物膜

32、新生细胞与由于各种物理力所造成的生物膜损失达到平衡。生物膜稳定期的长短，与运行条件诸如底物供给浓度、剪切力等密切相关。(6）脱落期生物膜脱落是一种随机现象。随着生物膜的成熟，部分生物膜发生脱落。影响生物膜脱落的因素很多，生物膜内部细菌瓦解、内部厌氧层过厚、生物膜与载体表面间相互作用力发生变化、生物膜上的重力及剪切力变化、进水含有抑制或毒性物质等均可引起生物膜脱落。2.3.3 生物膜活性的影响因素生物膜活性是刻划生物膜特征的重要参数。对生物膜活性产生影响的环境因素有:温度、溶解氧、pH值、悬浮物、有毒有害物质等。(1) 温度硝化细菌的最适宜温度是24-30，当温度低于20时，氨氮的去除能力逐步下

33、降。生物膜上异养细菌的种类较多，适应的温度范围大于硝化细菌，当水温15时仍有一定的去除能力。(2) 水体的pH值和碱度硝化细菌和异养细菌适宜的pH范围是6.5-8.5, pH为7.5时活性最高。当PH低于6.0或高于9.0时，硝化细菌的代谢能力很弱。原水中氨氮的生化会产生氢离子，每氧化1mg氨氮消耗原水中7. 14mg碱度(CaC0, )。虽然碱度对硝化细菌的代谢活性无直接影响，但生物硝化过程中碱度消耗过大时，会导致pH值降低至6.5以下，影响微生物的活性。(3) DO原水生物处理过程中的细菌都是专性好氧细菌，氧气是有机物降解及微生物代谢等一系列氧化还原反应的最终电子受体，DO不足，将直接影响

34、细菌的代谢过程。使生物膜活性降低，(4) 进水悬浮物悬浮物不直接作用与细菌的代谢过程，但过高的进水悬浮物含量，一方面会使生物膜上黏附很多颗粒状物质，妨碍传质过程，降低生物膜活性的发挥:另一方面会减少填料的有效表面积，导致微生物数量减少，生物处理效果下降。(5) 有毒有害物质原水中的重金属如汞、铅、铬、铜含量过高，会抑制细菌的酶促反应;有机合成物质如农药、表面活性剂、染料等对微生物也有毒害作用。(6) 生物因素一些原生动物容易在填料上大量生长。原生动物虽然对生物膜活性的影响较小，但它使填料增重和反应器内动力消耗增大，长期作用下也会影响生物处理的稳定运行。2.4 BSBR概述BSBR又称膜法SBR

35、，BSBR融合了生物接触氧化技术和SBR技术的优点，其处理效果优于SBR。接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤地。在不透气的曝气地中装有填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间 格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。接触氧化技术主要特点：（1）容积负荷高，耐冲击负荷能力强；（2）具有膜法的优点，剩余污泥量少；（3）具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，

36、生物活性高，泥龄短；（4）能分解其它生物处理难分解的物质；（5）容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端。SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的 操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技 术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是SB

37、R工艺这些特殊性使其具有以下优点： (1)理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 (2)运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 (3)耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。 (4)工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 (5)处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 (6)反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 (7)SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 (8)脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好

38、氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。(9)工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。2.5 内电解内电解的基本原理是利用铁屑中的铁和炭组分构成微小原电池的正极和负极，以充入的废水为电解质溶液，发生氧化-还原反应，形成原电池。在反应中，铁粉和焦炭构成了完整的回路，在它的表面上，电流在成千上万个细小的微电池内流动。铁粉作为阳极被腐蚀，而焦炭则作为阴极。阳极反应Fe-2eFe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V阴极反应2H+2eH2 E0(H+/H2)=0.00V当有O2时O2+4H+4e2H2O

39、E0(O2)=1.23VO2+2H2O+4e-4OH- E0(O2/OH-)=0.40V内电解过程中，电极反应产物具有高的化学活性，其中新生态的Fe2+能与废水中许多污染物组分发生氧化还原作用，破坏大分子的发色或助色基团，失去发色能力；使大分子物质分解为小分子的中间体；使某些难生化降解的化学物质转变成容易生化处理的物质，提高废水的可生化性。内电解反应过程中，电极反应生成的产物具有高的化学活性，新生态的氢能与废水中的多种组分发生氧化还原反应，破坏有色物质的发色结构，阳极新生态氢氧化亚铁和氢氧化铁具有较高的吸附絮凝能力，因而，与单纯混凝法相比，不仅脱色效果好，而且也可明显地提高废水的可生化性，为进

40、一步进行生化处理创造了有利条件。废水中的有机和无机污染物（如重金属离子、悬浮物等）被吸附到氢氧化亚铁和氢氧化铁絮体上。另外，大分子中通常含有C=C键和N=N键。电化学过程中催化加氢和还原作用使C=C键和N=N键被破坏。废水内电解处理过程中既有氧化作用也有还原作用。总之，内电解法处理染料废水是电化学吸附、凝聚氧化还原反应等综合效应的结果。2.6 生物炭法有些难以生物降解的废水，其生化处理出水中的COD要达到国家一级排放标准（100mg/L）以下是比较困难的，因此生化处理出水应再采用颗粒活性炭吸附处理技术以保证出水达标是不可缺少的。但是，颗粒活性炭吸附处理法有一个致命的弱点即处理成本太高，其根本原

41、因是颗粒活性炭吸附处理COD的动态吸附容量在10%左右（重量百分比），即一吨活性炭只能吸附处理废水中的COD在100kg左右。由于颗粒活性炭再生困难，处理成本高，因此颗粒活性炭处理技术的应用推广在国内还并不普遍。生物炭法简称“PACT法”，或“PACSBR生化法”，被国外认为是最有发展前途的新型的废水生化处理工艺，在生化进水中（或在曝气池内）投加粉末活性炭与回流的含炭污泥一起在曝气池内混合，从污泥浓缩池中排出的剩余污泥进污泥脱水装置。在曝气池内，活性污泥附着于粉末活性炭的表面，由于粉末活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了污泥的吸附能力，特别在活性污泥与粉末活性炭界面之间的溶解氧和降解

42、基质浓度有了很大幅度的提高，从而也提高了COD的降解去除率。一般来说在PACT系统内，活性炭吸附处理COD的动态吸附容量在100-350%（重量百分比），即一公斤粉末活性炭可吸附去除1.0-3.5公斤COD。而且，PACT法能处理生物难以降解的有毒有害的有机污染物质。根据工程调试经验，直接在SBR好氧生化池内定期定量投加粉末活性炭可以获得很好的处理效果。其实粉末活性炭和颗粒活性炭的吸附处理机理是一样的，不过在SBR生化池内投加粉末活性炭更具有以下几个优点：节约投资成本；操作灵活方便；活性炭利用率高；可避免颗粒活性炭易长生物膜导致堵塞，影响出水速率的缺点。在粉末活性炭-活性污泥系统中，活性污泥附

43、着于粉末活性炭的表面，由于粉末活性炭巨大的比表面积及其较强的吸附能力，在活性污泥与粉末活性炭界面间的溶解氧和降解基质浓度有了很大幅度的提高，从而也提高了COD的降解去除率。一般来说，COD的去除（视废水的种类）可以提高10-40%；由于废水中的有毒有害有机物质被粉末活性炭所吸附，因此废水中有毒有害物质的浓度可以稳定在一个较低的水平，从而保证了生化处理系统的正常运行；对于防止氨氮指标反弹，保证出水氨氮指标达标具有很好的效果。2.7 展望我国作为世界上最大的发展中国家之一，目前正以令人瞩目的经济发展速度前进，同时国家也非常清醒地认识到了发展所带来的环境问题等发展本身带来的负面效应。高瞻远瞩地提出了

44、可持续发展的战略，把环境保护作为一项基本国策，大力研究开发和应用污染治理新技术，然而，对应用和开发这些新技术，必须依照我国的基本国情。由于我们的经济基础尚不够雄厚，国家和企业及地方城市很难拿出大笔资金进行专项治理。因此一些工艺复杂，基建及运行管理费用较高的处理技术就很难在我国推广使用，甚至有些处理设施建成后难以正常运行，乃至于停用。所以我们必须集中精力研究开发一些适用于我国现阶段国情的高效、低耗、简易的水处理技术。当前采用的各项水处理技术中，活性污泥法被经常采用，然而在这种处理过程中会产生大量的活性污泥，而污泥的处置费用约占全部运行费用的40%左右，其他生物方法也存在着这个问题。BSBR工艺是

45、在生物接触氧化法的基础上改进而成的，它将SBR在时间上序列利用在了生物接触氧化法上，为我国城市污水厂的改建和扩建提供了新的思路。与同样具有脱氮除磷功能的A2/O工艺、AB工艺以及氧化沟相比BSBR法非常适用于中、小型的工业废水及生活污水的处理。它运行灵活方便，可根据进水水质，水量以及运行水质随时进行调整运行，直至处理水质达标排放。BSBR集曝气、反应、沉淀于一体；集厌氧、缺氧、好氧于一池，因而省去了初沉池、二沉池，并且同时具有脱氮除磷的功能1。BSBR是将SBR法和接触氧化法相结合的一种新型膜法处理工艺，它集SBR与接触氧化法两者优点于一身，所以BSBR除拥有上述优点外，还具有生物接触氧化法的

46、诸多优点。本课题在试验中使用了一种新型带状填料生物带，将其置于一个用有机玻璃自制的生物接触反应器（BSBR）在不同的条件下（投加不同的助剂 ），对填料的挂膜性能和运行处理效果进行检测，探讨了其运行效果及应用前景。这种填料具有生物、化学、热力学稳定性，浮性很好、挂膜量较大及产泥量少等等特点，在生物技术方面有一定技术和经济上的优势，所以有一定的前景。3 阶段研究课题及参考文献本技术课研究课题为生物带BSBR处理废水研究 3.1 无助剂生物带BSBR 在SBR池内直接投加生物带，形成BSBR反应器，按照SBR 的运行模式进行运转。3.1.1无助剂生物带BSBR的启动方法的研究通过对进水浓度、曝气时间

47、、进水方式、pH值、溶氧 、菌粉投加量、营养物质、温度等条件下的启动速度的研究，确定最佳的启动条件。研究内容：(1)启动无助剂生物带BSBR反应器的最佳条件的研究（进水方式、pH值等）；(2)水样指标的测定（COD、氨氮、DO、pH）；(3)镜检微生物（钟虫、枝虫、草鞋虫、轮虫等）；(4)观察生物带的颜色、致密程度及气味。参考文献：1 刘雨等编著.生物膜法污水处理技术.中国建筑工业出版社，1999：36-37.2 迟玉霞，填料在水处理中的应用，化工给排水设计，1998，2.3 蒋占洪，污水处理用填料的种类、性能和发展趋势，环境污染与防治，1994，16（4）.4 李天景，废水生物处理的新填料泡

48、沫填料，上海环境科学，1998，（1）.5 杨书铭，半软性填料在废水处理中的应用，中国给水排水，1990，6（6）.6 顾国维，水污染治理技术研究M.同济大学出版社，1997.7 刘翔等，生物接触氧化法处理污水的一种新型填料悬浮填料，重庆环境科学，1999，8 周平等，内循环生物流化床处理石化废水的中试试验J.环境科学，1997，18（1）.9 愈汉青等，生物膜反应器挂膜方法试验研究，中国给水排水，1992，8(13).11 江大晖等，水处理技术及工程设计M，北京：化学工业出版社，2001，4.12 Y.C.Wu.,Ed D.Smith编，龙腾锐等译，城市与工业废水处理固定膜理论和实例M，北京

49、：中国建筑工业出版社，1987.13 胡家骏，周群英.环境工程微生物学.高等教育出版社，198814 奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测（修订版）.高等教育出版社，19943.1.2无助剂生物带BSBR的脱碳效率的研究通过曝气时间、进水方式、pH值、溶氧、营养物质、温度等条件下的BSBR运行过程的研究，确定最佳的脱碳条件 。其中最关键的是条件是曝气时间、进水水质的可生化性、pH值三个条件。研究内容：(1)无助剂生物带BSBR反应器的最佳脱碳条件的研究；(2)水样指标的测定（COD、DO、pH）；(3)镜检微生物（钟虫、枝虫、草鞋虫、轮虫等）；(4)观察生物带的颜色、致密程度及气味。参考文献：1

50、蒋占洪，污水处理用填料的种类、性能和发展趋势，环境污染与防治，1994，16（4）.2 杨书铭，半软性填料在废水处理中的应用，中国给水排水，1990，6（6）.3 顾国维，水污染治理技术研究M.同济大学出版社，1997.4 刘翔等，生物接触氧化法处理污水的一种新型填料悬浮填料，重庆环境科学，1999，5 周平等，内循环生物流化床处理石化废水的中试试验J.环境科学，1997，18（1）.6 愈汉青等，生物膜反应器挂膜方法试验研究，中国给水排水，1992，8(13).7 江大晖等，水处理技术及工程设计M，北京：化学工业出版社，2001，4.8 Y.C.Wu.,Ed D.Smith编，龙腾锐等译，城

51、市与工业废水处理固定膜理论和实例M，北京：中国建筑工业出版社，1987.9 吕炳南，陈志强编.污水生物处理新技术M.哈尔滨工业大学出版社，2005.2：130-136.10 李建政，任南琪，刘艳玲，等.中药废水高效生物处理技术的研究J.中国给水排水，2000，16（6）：5-8.11 F.G.Poland，S.Ghosh.Anaerobic Stabilzation of Organic Wastes Two-phase ConceptJ.Envir.Lett，1981，（1）：255-266. 12 S. M. Strunach，T Rudd，J N Lester. Anaerobic Di

52、gestion Processes in Industrial Wastewater TreatmentC.1986.13 赖万东，杨卓如.接触氧化污水处理技术的研究现状与展望J.治理技术.2005，24（1）：7477.14 胡家骏，周群英.环境工程微生物学.高等教育出版社，198815 奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测（修订版）.高等教育出版社，19943.1.3无助剂生物带BSBR的除磷效率的研究通过对曝气时间、进水方式、pH值、溶氧、营养物质、温度等条件下的BSBR运行过程的研究，确定最佳的除磷条件。其中最关键的是条件是运行模式，可以按SBR的除磷模式进行运转即无曝气式搅拌进水、曝气、

53、静置沉淀、先排泥后排水、闲置共5个步骤来运行，可以采用Phostrip技术加强其除磷效果，并比较生物带BSBR+Phostrip工艺与生物带BSBR工艺的除磷效果。研究内容：(1)无助剂生物带BSBR反应器的最佳除磷条件的研究；(2)水样指标的测定（TP、DO、pH）；(3)镜检微生物（钟虫、枝虫、草鞋虫、轮虫等）的数量；(4)观察生物带的颜色、致密程度及气味；(5)比较生物带BSBR+Phostrip工艺与生物带BSBR工艺的除磷效果。参考文献：1 须藤隆一日,水环境净化及废水处理微生物.中国建筑出版社，19852 耿安朝，张洪林.废水生物处理发展及实践.东北大学出版社，19973 胡家骏，

54、周群英.环境工程微生物学.高等教育出版社，19884 奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测（修订版）.高等教育出版社，19945 龙腾锐等，一种废水处理新型填料的研究，第三界海峡两岸环境保护学术研讨会论文M，1998.6 江大晖等，水处理技术及工程设计M，北京：化学工业出版社，2001，4.7 顾夏声，水微生物学基础M.，北京：中国建筑出版社，1988.8 Y.C.Wu.,Ed D.Smith编，龙腾锐等译，城市与工业废水处理固定膜理论和实例M，北京：中国建筑工业出版社，1987.9 胡宇华等，有机碳源对同时硝化/反硝化（SND）过程的影响，环境工程，2001.10 许炉生，朱靖.微电解水解酸化生

55、物接触氧化工艺处理抗生素废水J.江苏环境科技.2003，16（2）：9-11.11 赖万东，杨卓如.接触氧化污水处理技术的研究现状与展望J.治理技术.2005，24（1）：7477.12 许保玖编著.当代给水与废水处理原理.北京:高等教育出版社，1990.13 王彩霞主编.城市污水处理新技术.北京:中国建筑工业出版社，1990.3.1.4无助剂生物带BSBR的脱氮效率的研究通过对曝气时间、进水方式、pH值、溶氧、营养物质、温度等条件下的BSBR运行过程的研究，确定最佳的脱氮条件。其中最关键的是条件是运行模式，可以按SBR的脱氮模式进行运转即无曝气式搅拌进水、曝气、停曝搅拌、静置沉淀、排泥后排水、闲置共6个步骤来运行。注意反应器的排泥量，因为硝化菌的污泥龄一般为15-20d。研究内容：(1)无助剂生物带BSBR反应器的最佳脱氮条件的研究；(2)水样指标的测定（氨氮、DO、pH）；(3)镜检微生物（钟虫、枝虫、草鞋虫、轮虫等）的数量；(4)观察生物带的颜色、致密程度及气味。参考文献：1 龙腾锐等，一种废水处理新型填料的研究，第三界海峡两岸环境保护学术研讨会论文M，1998.2 江大晖等，水处理技术及工程设计M，北京：化学工业出版社，2001，4.3 顾夏声，水微生物学基础M.，北