【正文】 生動(dòng)物是動(dòng)物界中最低等的單細(xì)胞動(dòng)物，在成熟的生物膜中它們不斷捕食生物膜表面的細(xì)菌，來保持生物膜細(xì)菌處于活性狀態(tài)，但過多的原生動(dòng)物會(huì)影響生物膜的累積和性能。(3)藻類 藻類是受陽(yáng)光照射下的生物膜中的主要成分。(2) 真菌真菌是具有明顯細(xì)胞核而沒有葉綠素的真核生物，大多數(shù)具有絲狀形態(tài)，包括單細(xì)胞的酵母菌和多細(xì)胞的霉菌。水中的營(yíng)養(yǎng)狀況、附著生長(zhǎng)狀況、細(xì)菌在生物膜中所處的位置和溫度等環(huán)境條件決定生物膜上細(xì)菌的種類。這些產(chǎn)物中的一部分就是胞外多聚物，它將生物膜緊緊地結(jié)合在一起。按照Characklis的研究，生物膜的累積形成是物理、化學(xué)、生物過程綜合作用的結(jié)果。生物帶和曝氣管在反應(yīng)器中的立體視圖見圖36：圖33 生物帶在反應(yīng)池中的立體視圖所謂生物膜是指由微生物細(xì)胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞間形成纖維狀的纏繞結(jié)構(gòu)。最終污染基團(tuán)就被分解的大分子有機(jī)物分解為可降解的小分子有機(jī)物。生物膜始終處于分散狀態(tài)，增加了生物膜和廢水中的有機(jī)污染物的相互接觸，提高了凈化率。生物帶具有較大的比表面積和空隙率，適合其上固著微生物的三個(gè)生長(zhǎng)過程：生長(zhǎng)期，增殖率下降期和內(nèi)源呼吸期，使處理池中的微生物量保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)量上，從而保證污水處理系統(tǒng)能經(jīng)常處于一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)。細(xì)菌的大小多數(shù)是在幾微米到幾十微米的范圍內(nèi)，有鑒于此，生物帶的纖維做了特殊的處理，每一根生物帶的纖維都有一種特殊的空洞結(jié)構(gòu)，其在高倍顯微鏡下可觀察到如下結(jié)構(gòu)： 圖22 顯微鏡下的生物帶生物帶纖維上孔洞的直徑約為10—350181。 生物帶概述 生物帶是美國(guó)科恩公司研制的專門用于生物膜法污水處理的一種柔性填料。根據(jù)物理化學(xué)體系自由能最小原則，親水性微生物易于在親水性填料表面附著、固定，而疏水性填料有利于疏水性微生物在其表面的固定。填料表面的孔隙大小也影響生物膜的附著性，較小的孔隙對(duì)微生物具有較強(qiáng)的持留作用。同時(shí)，生物膜填料應(yīng)對(duì)周圍溫度變化產(chǎn)生惰性，在溫度變化時(shí)不發(fā)生反應(yīng)和變形。(4) 穩(wěn)定性生物膜填料必須具有較好的生物、化學(xué)及熱力學(xué)穩(wěn)定性，這樣才能使得填料本身不參與系統(tǒng)內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)。選擇生物膜載體的形狀應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素: 填料提供的表面積盡可能大，對(duì)固定微生物有較好的保護(hù)作用，具有較好的傳質(zhì)特性，盡可能減少填料間的碰撞幾率，減少反應(yīng)器的運(yùn)行能耗，減少堵塞及便于反沖洗。(2) 空間體積及形態(tài)填料的大小可變化幅度很寬，從直徑十幾厘米的球狀填料到粒徑幾十微米的微型填料一般情況下，單個(gè)生物膜載體空間體積越大，其所具有的比表面積越小，即單位填料質(zhì)量所能提供的生物膜增長(zhǎng)面積較小。同時(shí)，填料用量減少，基建投資降低。一般應(yīng)滿足下列要求：(1) 良好的水力學(xué)特性填料的水力學(xué)特性包括比表面積、空隙率和結(jié)構(gòu)形狀等。因此微生物在填料表面的附著直接影響生物膜的生物及生理功效，影響生物膜反應(yīng)器的啟動(dòng)運(yùn)行周期。由于填料在反應(yīng)器中的作用非常重要，所以在廢水生物膜法處理工藝中，其性能直接影響到水處理工藝的處理效率。同時(shí)，水流在填料內(nèi)部形成交叉流動(dòng)混合，為廢水和生物體的接觸創(chuàng)造了良好的水力條件。但這種填料僅在生物濾池應(yīng)用過效果還算可以，其他應(yīng)用未見報(bào)道。重慶建筑學(xué)院“九五”科技攻關(guān)研究開發(fā)的酶促填料便是水處理生物膜法和微生物固定化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。該種填料多采用聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等材料制成，比重基本接近于水，掛膜后在正常的曝氣強(qiáng)度下容易達(dá)到全池流化翻動(dòng)，動(dòng)力消耗少，因而該填料在污水處理領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。載體選用砂、活性炭、焦碳、無煙煤等固體顆粒物質(zhì)，他們具有機(jī)械強(qiáng)度大、化學(xué)穩(wěn)定性好、比表面積大、來源方便、價(jià)格便宜、不堵塞等特點(diǎn)。絲條經(jīng)特殊加工而成，帶微毛刺并有一定的變形能力，回彈性能良好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盾式填料具有如下特點(diǎn)：填料比表面積遠(yuǎn)大于半軟性填料；氣、水再分布能力強(qiáng)，氧的利用率高；易掛膜，老化的生物膜容易脫落；不堵塞，有效使用周期長(zhǎng)；有較好的有機(jī)物去除率和運(yùn)行穩(wěn)定性。軟性填料的主要優(yōu)點(diǎn)有：表面積大，掛膜速度快；生物膜附著能力強(qiáng)，可提高生物膜與廢水的接觸效率；出水穩(wěn)定，具有較高的奈沖擊負(fù)荷；造價(jià)低廉，幾乎可了硬性填料的所有不足之處1985年北京紡織科學(xué)研究所研究開發(fā)了半軟性填料[21]，該填料由變性聚乙烯塑料制成的一種既有一定剛性又有一定柔性的填料。(2) 波紋填料波紋填料孔徑較大，不易堵塞；易加工、運(yùn)輸和安裝，質(zhì)量輕；強(qiáng)度高，耐腐蝕。 硬性填料硬性填料包括玻璃鋼、塑料等材料制成的蜂窩狀填料、波紋板狀填料、網(wǎng)狀填料、鮑爾環(huán)狀填料等。分別每人完成30005000字的研究論文為本課程的考核評(píng)定成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。生物帶BSBR處理廢水技術(shù)指導(dǎo)書18本畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1 環(huán)境工程技術(shù)課程目的與要求 12 研究課題 1 生物填料概述 1 硬性填料 1 軟性填料 2 組合式填料 2 3 酶促生物填料 3 填料在反應(yīng)器中的作用及其特性要求 4 填料在生物膜反應(yīng)器中的作用 4 填料的特性要求 4 生物帶概述 6 9 10 11 生物膜活性的影響因素 12 BSBR概述 13 內(nèi)電解 15 生物炭法 15 展望 163 階段研究課題及參考文獻(xiàn) 18 無助劑生物帶BSBR 18 18 19 20 21 22 活性炭生物帶BSBR 23 23 24 25 26 27 鐵炭生物帶BSBR 28 28 29 30 31 324 研究課題關(guān)鍵技術(shù)及查閱有關(guān)專業(yè)著作 33 33 啟動(dòng)儀器 33 啟動(dòng)技術(shù) 34 藥品 35 專著 35 35 儀器 35 微生物的觀測(cè)技術(shù) 35 藥品 35 微生物相指示作用 35 專著 35 BSBR運(yùn)行技術(shù) 36 運(yùn)行技術(shù) 36 常見故障的排除技術(shù) 37 運(yùn)行期進(jìn)水量計(jì)算 39 藥品 39 專著 39 40 COD測(cè)試技術(shù) 40 41 pH值和DO值測(cè)試技術(shù) 42 42 TP的測(cè)定技術(shù) 42 43 藥品 44 儀器 44 專著 445研究課題進(jìn)度（35學(xué)時(shí)，每天7學(xué)時(shí)，5天完成） 456 工程技術(shù)課紀(jì)律與規(guī)則 46 工程技術(shù)課堂紀(jì)律 46 工程技術(shù)課試驗(yàn)安全 46 工程技術(shù)課論文寫作規(guī)范 46 論文結(jié)構(gòu)及寫作要求 46 書寫及打印要求 48 論文格式范本 51 環(huán)境工程技術(shù)指導(dǎo)書1 環(huán)境工程技術(shù)課程目的與要求目的：通過對(duì) “BSBR法在處理生活污水中的應(yīng)用研究”，提高學(xué)生獨(dú)立操作和研究能力的培養(yǎng)。指導(dǎo)老師：劉魯建、呂繼良2 研究課題生物帶BSBR處理污水研究 生物填料概述 近年來，國(guó)內(nèi)外都注重填料技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，尤其是我國(guó)相繼研究開發(fā)了幾種高效、經(jīng)濟(jì)的新型填料。(1) 蜂窩狀填料常用的蜂窩狀填料一般由超薄型輕質(zhì)玻璃或各種波形塑料片構(gòu)成，孔型有正六角形和偏六角形之分，孔徑在20—100mm之間。但該填料難以使波紋通道水流均一化，不利于傳質(zhì)和生物膜的脫落更新。半軟性填料的優(yōu)點(diǎn)主要有：具有特殊的結(jié)構(gòu)性能和水力學(xué)性能，使流體通過填料時(shí)可產(chǎn)生明顯的湍流狀態(tài)，傳質(zhì)效率高，對(duì)有機(jī)物的去除率較高；生物膜容易更新和脫落；耐腐蝕，奈老化，易加工；不易堵塞，安裝方便。但該填料由于纖維束的完全展開，在曝氣和水流的作用下阻力隨著增大。該填料的主要特點(diǎn)是：絲狀條空間分布均勻并在水中完全分開，填料的實(shí)際可利用的表面積非常大；絲條能對(duì)水中氣泡起到切割作用，并使水、氣、微生物充分接觸；掛膜量多，無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象；價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)。研究表明，這種工藝具有容積負(fù)荷高，微生物量大，去除率高等優(yōu)點(diǎn)，但由于固體顆粒載體比重較大，維持載體在曝氣池內(nèi)流化所需的氣流和水流流速大，而且有的工藝設(shè)置專門的脫摸機(jī)，因而動(dòng)力消耗較大，其出水中夾帶破碎的生物絮體，不易沉淀分離。此類填料的形狀多為立體塊狀或粒狀，其特點(diǎn)如下：一般形狀比較規(guī)則，空隙率大，比表面積較大；附著在填料表面及內(nèi)部生長(zhǎng)的微生物數(shù)量大，種類多；填料可直接投加，無需固定的支架，安裝和更換方便；填料在流化過程中是固、液、氣三相充分混合，增大了傳質(zhì)面積，提高了傳質(zhì)效率；老化的生物膜靠水力沖刷、曝氣攪動(dòng)而自動(dòng)脫落，因而填料他團(tuán)結(jié)、不堵塞。固定化微生物技術(shù)是通過化學(xué)或物理手段將游離細(xì)胞或酶加以固定，使之不溶于水但仍具有生物活性。 填料在反應(yīng)器中的作用及其特性要求 填料在生物膜反應(yīng)器中的作用主要有以下三方面： (1）填料的主要作用是容納附著微生物，是微生物生長(zhǎng)的載體，為微生物提供棲息和繁殖的穩(wěn)定環(huán)境，其豐富的內(nèi)表面為為微生物提供附著的表面和內(nèi)部空間，使反應(yīng)器盡可能保持較多的微生物量。并且，填料對(duì)好氧反應(yīng)器中的氣泡有重復(fù)切割作用，使水中的溶解氧濃度提高，從而強(qiáng)化了微生物、有機(jī)體和溶解氧三者之間的傳質(zhì)?！?填料的特性要求填料的特性要求 在廢水生物膜法處理工藝中，反應(yīng)器中填充的填料是其核心部分。而根據(jù)怎樣的原則進(jìn)行生物膜載體的選擇是生物膜反應(yīng)器技術(shù)成功與否的關(guān)鍵一步。填料表面是生物膜形成和固著的部位，較大的表面積是反應(yīng)器保持高濃度生物量的首要條件，是影響生物膜法處理效果的首要因素。但空隙率越高，比表面積和機(jī)械強(qiáng)度就越小。此外還需考慮到傳質(zhì)效率、能量損耗及操作運(yùn)行的方便性。(3) 機(jī)械強(qiáng)度在大多數(shù)生物過程中都存在著不同強(qiáng)度的水力剪切作用以及填料之間的摩擦碰撞過程，特別是在氣提式生物膜反應(yīng)器、攪拌床和三相流化床中，這些作用更為明顯。生物膜在代謝過程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物有些會(huì)對(duì)填料產(chǎn)生腐蝕作用。(5) 生物膜附著性生物膜在填料上的附著性取決于填料表面的物理化學(xué)特性。只有當(dāng)填料表面70%以上的孔徑大小分布處于反應(yīng)器內(nèi)最大微生物尺寸的1—5倍范圍內(nèi)時(shí)，才能獲得最大的生物積累。填料表面的親疏水性及電性可以通過對(duì)填料表面的改性來完成，或直接在填料原料加工過程中得以實(shí)現(xiàn)的。它采用生物惰性很強(qiáng)的高分子材質(zhì)，具有很好的物理穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，因此使用壽命長(zhǎng)。m,生物帶內(nèi)部的這種孔洞結(jié)構(gòu)，最大限度地截留水體中的細(xì)菌，為細(xì)菌群落提供排他的生存環(huán)境。(4) 生物帶的比重由于生物帶的特殊結(jié)構(gòu)，所以，生物帶的比重應(yīng)以表觀密度來衡量。(5) 生物帶的作用機(jī)理在生物帶一個(gè)斷面上，由外及里形成了好氧、兼性厭氧和厭氧三種反應(yīng)區(qū)、五個(gè)反應(yīng)面。最終污染基團(tuán)就被分解轉(zhuǎn)化成逸出水體的氮?dú)?、二氧化碳和水。它通常具有孔狀結(jié)構(gòu)，并有很強(qiáng)的吸附性能。有機(jī)分子從水中向生物膜附著生長(zhǎng)載體表面運(yùn)送，其中有些被吸附形成了被微生物改良的載體表面:水中一些浮游的微生物細(xì)胞被傳送到改良的載體表面，其中碰撞到載體表面的細(xì)胞，一部分在被表面吸附一段時(shí)間后因水力剪切或其它物理、化學(xué)和生物作用又解吸出來，而另一部分則被表面吸附一定時(shí)間后變成了不可解吸的細(xì)胞。由此，微生物細(xì)胞在消耗水中底物能量進(jìn)行新陳代謝使得生物膜形成累積。一般異養(yǎng)菌是生物膜中的主要菌種，它能夠從流經(jīng)生物膜表面的水中獲取足夠的能量底物。真菌可利用的有機(jī)物范圍很廣，特別是多碳類有機(jī)物。普通生物濾池表層濾料的生物膜中可觀察到。從微觀角度上講，原生動(dòng)物可通過在生物膜內(nèi)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紊動(dòng)而影響生物膜深處的傳質(zhì)情況。生物膜在經(jīng)歷不可逆固著過程后，固著在載體表面的微生物開始通過代謝環(huán)、對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期、穩(wěn)定期及衰減期。(2）動(dòng)力學(xué)增長(zhǎng)期在此階段，潛伏期形成的分散菌落開始迅速增長(zhǎng)并逐漸覆蓋載體表面。這說明此階段生物膜量的增加并沒有使底物去除率提高，這些增加的生物量在生物代謝角度分析是不具有生物活性。(5）生物膜穩(wěn)定期這一階段的主要特點(diǎn)是生物膜新生細(xì)胞與由于各種物理力所造成的生物膜損失達(dá)到平衡。影響生物膜脫落的因素很多，生物膜內(nèi)部細(xì)菌瓦解、內(nèi)部厭氧層過厚、生物膜與載體表面間相互作用力發(fā)生變化、生物膜上的重力及剪切力變化、進(jìn)水含有抑制或毒性物質(zhì)等均可引起生物膜脫落。生物膜上異養(yǎng)細(xì)菌的種類較多，適應(yīng)的溫度范圍大于硝化細(xì)菌，當(dāng)水溫15℃時(shí)仍有一定的去除能力。雖然堿度對(duì)硝化細(xì)菌的代謝活性無直接影響，但生物硝化過程中堿度消耗過大時(shí)，影響微生物的活性。有機(jī)合成物質(zhì)如農(nóng)藥、表面活性劑、染料等對(duì)微生物也有毒害作用?！〗佑|氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)的一種新的廢水生化處理法。接觸氧化技術(shù)主要特點(diǎn)：　?。?）容積負(fù)荷高，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；　　（2）具有膜法的優(yōu)點(diǎn)，剩余污泥量少；　?。?）具有活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，輔以機(jī)械設(shè)備供氧，生物活性高，泥齡短；　　（4）能分解其它生物處理難分解的物質(zhì)；　?。?）容易管理，消除污泥上浮和膨脹等弊端。正是SBR工藝這些特殊性使其具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)理想的推流過程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。 (5)處理設(shè)備少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)管理。(9)工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低。鐵粉作為陽(yáng)極被腐蝕，而焦炭則作為陰極。另外，大分子中通常含有C=C鍵和N=N鍵。 生物炭法生物炭法簡(jiǎn)稱“PACT法”，或“PACSBR生化法”，被國(guó)外認(rèn)為是最有發(fā)展前途的新型的廢水生化處理工藝，而且，PACT法能處理生物難以降解的有毒有害的有機(jī)污染物質(zhì)。 展望我國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家之一，目前正以令人矚目的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度前進(jìn)，同時(shí)國(guó)家也非常清醒地認(rèn)識(shí)到了發(fā)展所帶來的環(huán)境問題等發(fā)展本身帶來的負(fù)面效應(yīng)。所以我們必須集中精力研究開發(fā)一些適用于我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情的高效、低耗、簡(jiǎn)易的水處理技術(shù)。它運(yùn)行靈活方便，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，水量以及運(yùn)行水質(zhì)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整運(yùn)行，直至處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。這種填料具有生物、化學(xué)、熱力學(xué)穩(wěn)定性，浮性很好、掛膜量較大及產(chǎn)泥量少等等特點(diǎn)，在生物技術(shù)方面有一定技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)，所以有一定的前景。參考文獻(xiàn)：[1] ，1999：3637.[2] 遲玉霞，填料在水處理中的應(yīng)用，