L.1污水与污水生物处理3 英国共有处理厂约3000座,几乎全部是二级生物处理厂;日本有城市污水处理厂630座, 村镇污水处理厂2000座,其中二级生物处理厂和深度处理厂占98%左右;瑞典人口虽少, 但却有1540座城市污水处理厂,其中有91%为二级生物处理厂(钱易与米祥友,1993) 以上这些数字均表明,污水生物处理工艺在改善水体卫生状况及水污染控制方面起着不容 低估的作用。 按照反应过程中有无氧气的参与,污水生物处理可分为好氧处理工艺和厌氧处理工艺 两大类,前者多用于处理中等浓度以下的城市污水,而后者则多用于处理高浓度的有机污 水和污水生物处理中所产生的污泥。 按照污水处理生物反应器中微生物的生长状态,污水生物处理还可划分为悬浮生长工 艺和附着生长工艺(固定膜),前者以活性污泥法为代表,微生物在曝气池内以活性污泥 的形式呈悬浮状态,而后者则以生物膜法为代表,微生物以膜状固着在某种载体的表面上。 活性污泥法是当今世界范围内应用最为广泛的一种生物处理工艺,具有处理能力高、出水 水质好等优点,但传统活性污泥法的基建与运行费用较高、能耗较大、管理也较复杂、易 出现污泥膨胀和污泥上浮等问题,对N、P等营养物质去除效果有限,因而近20多年来 研究者们在对活性污泥法本身改进的同时,又致力于寻找活性污泥法的替代工艺或革新与 代用处理技术。生物膜法作为与活性污泥法平行发展起来的生物处理工艺,在许多情况下 不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理,而且还具有一些独特的优点,如运 行稳定、抗冲击负荷、更为经济节能、无污泥膨胀问题、具有一定的硝化与反硝化功能 可实现封闭运转防止臭味等。正是因为如此,自70年代以来,生物膜工艺又引起广大研 究者和工程师们的极大兴趣( Marshell1984) 12生物膜 121生物膜及其形成过程 微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着,并在其上生长和繁 殖,由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,便被称之为生 物膜。可见,生物膜是由固定在附着生长载体上的并经常镶嵌在有机多聚物结构中的细胞 所组成。 生物膜是在惰性载体表面形成的,有时均匀地分布在整个载体表面,而有时却非常不 均匀;有时仅由单层的细胞所组成,而有时却相当厚,随着营养底物、时间和空间的改变 而发生变化。由于生物膜主要是由微生物细胞和它们所产生的胞外多聚物所组成,因而生 物膜通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。结果,我们所观察到的生物膜通常还含 有大量被吸附和镶嵌于内的溶质和无机颗粒,从这个角度上说,生物膜是由有生命的细胞 和无生命的无机物所组成的结构。 按照 Characklis(1990)的研究,生物膜的累积形成是以下物理、化学和生物过程综 合作用的结果 1.有机分子从水中向生物膜附着生长载体表面运送,其中有些被吸附便形成了被微 生物改良的载体表面(图1-1a) 2.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