奥八码
目前我国污水处理行业中常用的活性污泥法具有成本高、对水质和水量适应性较差、容易造成二次污染等缺点，而生物膜法的出现有效的改变了这种状况，为我国的污水处理行业带来了新的选择。
生物接触氧化法
生物接触氧化法实际上是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池与生物滤池相结合产生的综合性污水处理工艺，同时具备两种处理方法的优点，具有容积负荷高、抗冲击负荷力强的特点。但生物接触氧化法的滤料容易发生堵塞，增加了管理的难度。
生物流化床
生物流化床技术是利用气体或液体，使附着微生物的固体颗粒状滤料呈流态化，对污水进行净化的技术。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活动阶段的特征，根据微生物的生长特点将处理阶段划分为固定床阶段、流化床阶段、液体输送阶段三个阶段
移动床生物膜反应器
，是介于生物接触氧化法与生物流化床法之间的一种新型生物膜污水处理工艺，很好的解决了生物接触氧化法中滤料堵塞的问题，同时也克服了生物流化床中三相分离困难的缺点，具有良好的处理效果。
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
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。
活性污泥法一般工艺。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。1）具有很强的吸附能力
生活污泥在10—-30分钟内可因吸附作用除去85％-90％的BOD; 废水中的金属离子，有大约30％-90％能被活性污泥通过吸附除去。
（2）具有很强的分解氧化有机物的能力
（3）具有良好的沉降能力
以上特点从污水处理的角度来看，是十分可贵的。
1） 效率高，效果好
2） 适用范围广
3）方法成熟
1）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。
（2）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。
(3) 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。4）营养物质
活性污泥微生物的近似化学式为CHON, 原生动物的近似化学式为CHON。可5727143
按菌体的主要成分比例供给营养。
活性污泥的应用的几种方法
1. 普通活性污泥法3．渐减曝气活性污泥法 4．吸附再生活性污泥
5．完全混合活性污泥法
6批式活性污
7生物吸附氧化法
8延时曝气法
9氧化沟法
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
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NH、HS、挥发性有机酸等代谢产物。厌氧32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
--2-化成CO和水， NH和HS被自养菌氧化成NO、 NO 和SO等，生物膜活性得到232234加强。
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（S．natans）
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。
生物膜的分类
1.润璧型生物膜法
废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等。
2. 渗没型生物膜法
接触滤料固定在曝气池内，完全渗没在水中，在用鼓风曝气，如接触氧化法。 3. 流动床型生物氧化法
使附着有生物膜的活性炭、沙等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池内。
活性污泥法与生物膜法的主要区别以及各自特点分析
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NH、HS、挥发性有机酸等代谢产物。厌氧32
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
--2-化成CO和水， NH和HS被自养菌氧化成NO、 NO 和SO等，生物膜活性得到232234
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(S(natans)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:
?1效率高，效果好;
?2适用范围广;
?3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
1?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。
2?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。
3?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。
4?营养物质
活性污泥微生物的近似化学式为CHON, 原生动物的近似化学式为CHON。可5727143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200,2000mg/ 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50,300mg/ 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，构成了一个比较稳定的生态系统，因而能够承受外界的冲击。 3 剩余污泥量少
在生物膜中，微生物的组成有很大不同，较多的 高营养级微生物决定了较少的剩余污泥量
此外，活性污泥法还有好多应用的方法例如:
渐减曝气活性污泥法，吸附再生活性污泥完全混合活性污泥法，批式活性污泥法生物吸附氧化法延时曝气法氧化沟法。生物膜法应用也有润璧型生物膜法，渗没型生物膜法，流动床型生物氧化法等。
电极-生物膜法的基本理论
电极-生物膜法的基本理论 1电极-生物膜法的基本反应原理 .................................................................................................. 1
2电极一生物膜法脱氮的影响因素 ................................................................................................ 3
1电极-生物膜法的基本反应原理
电极-生物膜法是一种由电化学和生物膜技术相结合的处理含硝酸盐氮微污染水的新型水处理技术。它把脱氮菌作为生物膜固定在以碳为材料的电极上，称之为固定化微生物电极，通过在电极间通电产生的电解氢作为脱氮的电子供体。在生物电极脱氮过程中既有化学反应，又有微生物参与的生物化学反应，这是一个典型的具有非线性、时变性、随机性和模糊性的复杂系统。有研究结果表明，电极生物膜法相对于相同生物量的单纯生物膜法而言，有更高的反硝化效率，并能很好抑制水中亚硝酸盐氮的生成，对后续深度处理极为有利。
电极生物膜法充分结合了电化学法和生物膜法。目前国内此项技术尚处在初期研究发展阶段。电极生物膜法的基本原理包括电化学原理和生物原理。 电化学原理:
电极生物膜法充分利用了电化学作用，其基本过程是:在电极之间通入一定的电流，在阴极产生氢气，在阳极产生二氧化碳，产生的气体分别为反硝化菌提供氢源和碳源。这一过程，俗称电解。电解是环境对系统作电功的电化学过程。在电解过程中电能转变为化学能，例如水的分解反应:
2HO=2H+O (1) 222
-1因为?rG (298.15)=237.19KJ?mol>0,所以在没有非体积功的情况下，反应不能自发进行，但是，根据热力学原理?rG?w知道，如果环境对上述系统做非体积功时，就有可能进行水的分解反应，所以可以认为电解是利用外加电能方法迫使反应进行的过程。电解的一些基本理论知识是这样的:与直流电源的负极相连的电极叫做阴极，相反就叫做阳极。电子从电源的负极进入阴极，阴极上有大量的电子过剩，溶液中的氧化态物质得到电子而被还原，从而完成放电过程。另一方面，电子从阳极离去回到直流电源的正极，阳极上缺电子，溶液中还原态物质便失去电子而被氧化，从而完成发电过程。对于本次试验来说，就是基于这一原理。电化学原理所要处理的对象为硝酸盐溶液中所含基本离子:
+--2+2++- H,OH,Cl,Ca,Mg,Na,NO 3
故阴极上可能存在的反应式:
2+Ca+2e=Ca e=-2.868V (2)
2+Mg+2e=Mg e=-2.372V (3)
+Na+e=Na e=-2.71 V (4)
+2 H+2e=H e=0 V (5) 2
+-NO+2H+e=NO+HO e=0.799V (6) 322
+-NO+4H+2e=NO+2HO e=0.957V (7) 32
阳极上可能存在的反应式:
-2Cl=Cl+2e e=1.35V (8) 2
+C+2HO=CO+4He=0.207V (9)22
+4e e=0.401V (10) 2
-4OH=O+2HO+4e 22
在电极上到底先析出何种产物呢?即以何种反应为主。这取决于多种因素，如这种离子的浓度，超电势等等，由热力学可以知道:在阳极进行的氧化反应首先是析出电势(考虑超电势等因素后的实际析出电极电势)代数值小的还原态物质，在阴极上进行的还原反应首先是析出电势代数值较大的氧化态物质。
简单盐类水溶液电解产物的一般情况如下:
阴极析出产物:
(1)电极电势代数值比中Φ(H*/Hz)大的金属正离子首先在阴极放电。
(2)一些电极电势虽然比中Φ(H*/Hz)小的金属正离子，但由于H的超电势较2
+大，这些金属正离子的析出电势仍可能大于H的析出电势。因此，这些离子也会首先析出。
+(3)电极电势很小的金属离子在阴极不易被还原。而总是水中的H被还原成氢气析出。
阳极析出产物:
(1)金属材料做阳极时，金属材料首先被氧化成金属离子。
2--(2)用惰性材料做电极时,溶液中存在S,Cl等简单负离子时,虽然Φ(O/ 2
--OH)比它们小，但O在阳极的超电势很大，结果使OH的析出电势比它们大，故2
在阳极上首先析出的是S, Cl。 2
(3)用惰性电极做阳极如碳棒时，电极也可能会参与反应。但是在阳极产生的二氧化碳就为自养反硝化菌进行自养反硝化提供必要的碳源。 生物原理:
电极-生物膜法主要是培养出具有反硝化能力的自养为微生物将硝酸盐转化为氮气，达到脱氮的目的。反硝化反应是生物脱氮的重要环节，其实施载体的
-反硝化细菌大多是异养型兼性细菌。从NO还原为N的过程如下: 32
--NO?NO?NO?NO?N (11) 3222
反硝化过程中，反硝化菌需要有机碳源(如碳水化合物、醇类、有机酸类)作为
-电子供体，利用NO中的氧进行缺氧呼吸。其反应过程可以简单用下式表示: 3
--NO+4H(电子供体有机物)? 1/2N+HO+2 O H (12) 322
- -NO+3H(电子供体有机物)? 1/2N+HO+ O H(13) 222
总之，电极生物膜法的其本原理是:自养反硝化菌利用电解产生的氢气为电子受体，二氧化碳气体为营养源，将硝酸盐转化为氮气，达到脱氮的目的。其中采用碳质阳极时，产生二氧化碳(如方程17)，可用于维持反应器的中性环境，采用金属阳极时，产生氧气(如方程18)，可用于进行硝化反应。但是在同一操作条
[9]件下，两种材料作为阳极的反应器的反硝化效率没有明显差别。 阴极反应方程见式(14-16)
--2HO+2e?H+2OH(e?=0.0V) (14) 22
--1/2O+2e+HO?2OH(e?=0.401V) (15) 22
--2NO+5H?N+4HO+2OH (16) 3222
阳极反应方程见式(2.17-2.18)
+-C+2HO?CO+4H+4e(e?=0.207V) (17) 22
+-2HO?O+4H+4e(e?=1.23V) (18) 22
与单纯的生物膜法相比，电极生物膜法的优点主要体现在利用电极上，一是利用电极作为生物膜的载体，二是利用电场微电解水释放出的H+做为反硝化菌提供电子受体。一方面，由于H+是从生物膜外因电场吸引力作用穿透生物膜向内扩散的，所以生物膜中的微生物能高效利用H+进行反硝化作用;另一方面，阴极板上产生的氢气又通过生物膜溢出，在生物膜附近形成了缺氧环境，有利于反硝化菌的生长。
2电极一生物膜法脱氮的影响因素 pH值对反硝化的影响
pH值是影响反硝化的一个重要环境因子。不同的反硝化细菌或不同来源的污泥，最适的pH值范围略有不同，如Timmermans指出，反硝化最适宜的pH为8.3 ,Alexander以脱氮副球菌、脱氮假单胞菌、铜绿假单胞菌和地衣芽饱菌做实验，发现他们反硝化最适宜的pH值范围分别在7-8, 6-7, 7-8和7-8。大多数的学者都认为:反硝化的最佳的pH值范围在中性和微碱性之间。
当环境中pH值偏离这一最佳值时，反硝化速率逐渐下降，pH与反硝化速率的关系可用Timmermans提出的方程式表达:
R= Rmax/(1+K?I) (19) DNDN1
-常数;I-抑制浓度;Rmax-最适宜 pH值时反硝化速率。 式中: K1DN
环境中的pH值不仅会影响反硝化速率，而且还会影响到反硝化的最终的产
-物，如当pH低于6.0时，最终产物NO占优势，当pH大于8时，会出现NO22的积累。
温度对反硝化效果的影响
温度也是影响反硝化效果的一个重要因素。反硝化速率一般随温度的升高而变大。但超过一定温度时，反硝化速率提高就不明显了。由于自养反硝化属于中温细菌，生长的最适温度是20-30 ? 。
停留时间对反硝化效果的影响
停留时间越长，硝酸盐的去除率越高。当停留时间较大时，虽然硝酸盐的去除率很高，但后几个小时反硝化速率很低，反硝化反应进行很缓慢。故此时较长的停留时间就失去了意义。当停留时间较小时，尤其是刚开始的几个小时内，反硝化速率很快，但由于停留时间过短，硝酸盐未能得到足够的降解，硝酸盐去除率较低。故适当的水力停留时间也是影响反硝化效果和水处理工程造价的一个主要因素。
C/N对反硝化速率的影响
不同的碳氮比对反硝化速率有一定影响，一般来说，碳氮比越高，反硝化速率越快，反硝化菌在很短的时间内就能将硝酸盐将到最低，而且硝酸盐的去除率很高。因为此时，体系中存在着大量的异养菌，当环境中有充足的有机基质时，异养菌就能很充分的利用这些有机碳源，进行反硝化脱氮，自身得到增殖。营养源充足，异养菌能够快速繁殖，异养菌的活性很强，所以碳源充足时，异养菌能大量存在体系中，故反硝化作用很强。当碳氮比较低时，体系中异养菌因得不到充足的营养而生长缓慢，甚至出现大量死亡。异养菌数量减少，反硝化速率自然会降低。此时，体系中利用无机碳源的自养菌就会出现。但自养菌生长缓慢。反硝化效果也很难提高。要想提高此时的反硝化速率，可考虑调整各种影响参数如
温度，电流等，为自养菌的大量生长创造条件。但并非碳氮比越高越好，C/N失调也会对异养菌生长不利。本次试验方法是研究不同碳氮比对垃圾渗滤液反硝化的影响效果。
溶解氧(DO)对反硝化的影响
生物反硝化需要在缺氧的环境中才能进行。这也是电化学自养脱氮反应器的关键技术要求。反应器内的氧化还原电位能够间接的反映其内环境的氧化还原特性，这与水中的DO量和氢气量有关。高廷耀的研究表明;
(1)时间的增加，体系中DO含量是逐渐减少的，并且在开始的两小时内最为显著。DO降低的原因可能是DO有部分被反硝化菌所利用和两极产气带出部分氧气。
(2)进水DO为2.5mg/L时，在2h内仍能获得较好的反硝化效果。但当进水DO>4.5mg/L时，反硝化效果将明显降低，进出水的硝酸盐浓度几乎没有变化。
-这是由于过高的溶解氧含量对NO-N在阴极生物膜上的还原产生了严重的干扰3
作用所致。
电流强度与反硝化速率的关系
电流强度与反硝化速率有很大关系。电流越大，则在两极产生的气体量越多，自养反硝化菌可利用的营养源增多，则反硝化速率提高。但并非电流强度越大越好，通入的电流强度有个极限。即当电流强度超过这个极限电流强度时，反硝化速率反而下降。出现这种现象其原因主要是产生“氢抑制效应”，脱氮速率会降低。故试验过程中要严格控制电流强度，不能随意调节电流强度。试验过程中要在不同的参数下寻找合适的电流强度使得脱氮效果达到最佳。 阴极材料的选择和表面处理对反硝化生物膜挂膜的影响
阴极生物膜反应器的反硝化能力与单位反应器内反硝化生物膜量成正比。关于支持体材料及其表面性质(如孔隙度、粗糙度、表面官能团)对生物膜形成和固着的影响，已有大量研究报道。阴极材料的孔隙度和表面处理情况对阴极生物膜量影响显著。在本实验中，阴极材料均采用不锈钢网。
其他阴阳离子对反硝化的影响
当水样中存在其他的离子，由于离子具有不同的特性，对处理效果也存在一定的影响。
电极生物膜法涉及到生物学和电化学等多个学科，影响因素很多，对每个因素的作用特别是因素间协同作用的认识还不够，有待进一步的研究发展。
生物膜法的介绍及应用
生物膜法的介绍及应用
生物膜法60年代末期开始出现，在工业废水处理方面曾研究了高负荷生物滤池、塔式生物滤池等，后来则主要研究了接触氧化法，并在纺织、印染、化纤等行业废水中广泛应用。接触氧化工艺由于缺乏经久耐用和价格低廉的填料、大型池的均匀布水布气尚有困难等原因，在市政污水处理上特别是在大中型污水处理厂中没有得到应用。80年代中期在研究A/O、AA/O、AB法、SBR工艺、新型氧化沟等悬浮生长工艺技术的同时，也开展了高负荷生物滤池/固体接触(TF/SC)和生物曝气滤池(BAF)等附着生长技术方面的试验研究。研究结果表明生物膜法在市政污水处理方面前景良好。
1高负荷生物滤池/固体接触(TF/SC)工艺
高负荷生物滤池/固体接触(TF/SC)是美国在80年代初根据其城市污水处理厂70%为高负荷生物滤池，其出水达不到提高后的出水水质标准而开发出来的新工艺。我国于1990年由中国市政工程西北设计研究院和兰州铁道学院合作进行试验室、中间试验和工程生产试验，获得了完整的设计参数。国内设计公司据此成果进行了两座污水量为10×104m3/d规模处理厂设计建设。TF/SC的典型工艺流程如图1
。
图1：F/SC的典型工艺流程
生物滤池可以是卵石填料高负荷生物滤池，也可以是塑料填料的深式或塔式滤池。TF/SC工艺中生物滤池系按不完全处理设计，采用了较一般高负荷生物滤池还要高的负荷，美国采用的负荷为0.4～1.4kgBOD5/(m3·d)(填料体积)，最终出水BOD5可达10mg/L以下。我国的研究结果是卵石填料的负荷在
3.5kgBOD5/(m3·d)时最终出水BOD5可在30mg/L以下。生物滤池设计的BOD5去除率以50%左右较为经济，其主要功能是去除溶解性BOD5和将大分子等难降解的物质降解为易降解物质。在我国采用卵石填料比较经济，因塑料填料的价格要高20倍以上。
固体接触池是TF/SC工艺高效的关键之一，它是将回流污泥与生物滤池出水混合曝气，进行生物絮凝和生物吸附，将废水中细小颗粒和凝聚性差的生物膜絮凝成易于沉淀的絮体，同时吸附和降解污水中的有机污染物，因而污水在固体接触池中的停留时间一般都较短(美国典型TF/SC处理厂最短的仅2.0min，一般为30min左右)，我国设计的停留时间较长，多在45min左右，因滤池负荷较美国高。固体接触池的污泥负荷比一般活性污泥法高1倍，若出水BOD5要求低于30mg/L，污泥负荷为0.4～0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)。
絮凝沉淀池与一般二沉池最大的不同之处是设有进水絮凝区，借助于外力进行再絮凝。它是根据生物可以再絮凝原理设计的，从而较大幅度提高了表面负荷并使细小不易絮凝沉淀的生物膜得以去除，出水悬浮物可达10mg/L。
从以上TF/SC工艺的单元特性讨论中说明了TF/SC工艺具有以下优点：①出水水质好。美国的数处工程实例和我国示范工程都说明出水悬浮物和BOD５均可达到10mg/L以下。一般活性污泥法出水悬浮物和BOD５达到20mg/L已是高水准，尤其是悬浮物达到20mg/L以下是很困难的。所以，有人称之为“二级处理工艺，三级出水标准”。
②TF/SC的工艺单元--生物滤池、固体接触池和絮凝沉淀池均是高效设施，负荷高、停留时间短，因而工程造价低，运行能耗少。研究结果说明TF/SC工艺污水处理厂工程总投资和运行费用均较传统活性污泥法低约20%(未包括污泥处欢迎访问，水/业/导/航/www//ｈ２ｏ//com
理，TF/SC工艺污泥量少1/4)。美国Corvallis市政污水处理厂(Oregon州)改造为TF/SC工艺后，节约用电20%，鼓风机所需动力由186.4kW降至44.7kW，尤为重要的是污泥量减少了24%，大幅度减少了污泥处理费用。
③具有生物膜法的特点，耐冲击、运行稳定、操作比较简单。
2生物曝气滤池
生物曝气滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆，在90年代初已发展成法国、英国、奥地利和澳大利亚等国设备制造公司的技术和设备产品。使用BAF的污水处理厂规模也已扩大到8.0×104m3/d。同时发展为可以脱氮除磷的工艺。采用生物曝气滤池的市政污水处理厂流程有两类，见图2
。
图2：采用生物曝气滤池的市政污水处理厂流程
BAF的构造基本上与污水三级处理的滤池相同，只是滤料不同，BAF一般用单一均粒滤料，其构造见图3。
BAF有两种运行方式，一种是从池上进水，水流与空气逆向运行，称之为逆向流或向下流。另一种是池底进水，与空气流同向运行，即同向流或向上流。同向流负荷高，出水水质略差，必须设二沉池。而逆向流在流速较小时，可不设二沉池。
图3：生物曝气滤池(BAF)的构造
国内主要是研究逆向流BAF，国外厂商提供的工艺设备也主要是逆向流。中国市政工程西北设计研究院和兰州铁道学院合作研究提出的工艺设计参数见表1。表1中的进水浓度为一般城市的市政污水浓度,BOD5为150～200mg/L。所列设计参数为BAF流程1的参数，即采用此参数可不设二沉池。
表1清楚说明BAF是高效处理设施，其容积负荷高出一般活性污泥法1～2倍，出水可以完全满足“污水综合排放标准”二级标准。BAF的空气量仅为一般活性污泥法的1/2，其水气比为1∶2～1∶3，运行能耗较低。
BAF前可设置有填料的厌氧滤池而形成AA/O工艺膜法，也可在BAF流程2中二沉池前投加铁盐絮凝剂成为除磷脱氮工艺。
3生物膜法与传统活性污泥法比较
现将生物膜法与活性污泥法的两类代表工艺比较列于表2。
表2说明膜法的负荷均远高于活性污泥法，因而工程总造价也要低很多，TF/SC工艺研究专题依托工程的经济分析说明TF/SC工艺的总造价比标准活性污泥法低20%。另外近年来我国所设计的两个10×10４m3/d规模的市政污水处理厂均采用TF/SC工艺，其处理1.0m3污水的工程造价一项为900元，另一项为1015元(工程包括污泥消化与污泥处理)。由于这项工程利用了有利地形，其电耗分别为0.1kW·h/m3水和0.05kW·h/m3水(完全自流无须提升)。一般传统活性污泥法的工程总造价为1200～1500元/m3水，运行电耗超过0.2kW·h/m3。
4生物膜法在我国城市污水处理中的前景
生物膜法在我国城市污水处理中应用的前景是十分广阔的，将会与活性污泥法一样成为城市污水处理厂的主要工艺。
我国城市污水处理厂现仅160座，污水处理率也仅为10%，需要建设大量的城市污水处理厂，但我国城市建设资金远不能满足这方面的需求。解决资金的途径，一条是拓宽资金来源；另一条是采用新的技术降低工程造价节约资金。上述两生物膜法工艺显然是可以较大幅度降低工程造价的新技术，因而也正是城市污水处理所需要的技术。
5物膜法需要研究改进的技术问题
生物膜法从开始研究至今不足20年，在我国研究的时间更短，还不到10年，建设的工程也很少，因而必然存在许多需要改进的地方，需主要研究的内容如下：①需要研究工艺设计的优化，如TF/SC工艺各单元处理程度的优化、BAF工艺投配负荷与反冲洗关系的优化等。
②不论是TF/SC工艺还是BAF技术，工艺的理论研究还很不够，如果在理论研究上有所发展，必然会极大地推动生物膜法的发展。
③随着对环境质量要求的提高，污水脱氮除磷也一定会在我国得到加强。TF/SC和BAF工艺的脱氮除磷技术在国外已有一些技术方案和成功的流程，但在我国还未很好地开展这方面的研究，需要规划安排和加强工作。
④BAF存在一个大型滤池的均匀布水布气问题，它既关系其工程造价，也关系此技术的适用规模。
⑤需要研究TF/SC和BAF适用的轻质高强、价廉、使用寿命长的滤池滤料，这是两种工艺的关键问题。
