美丽乡村污水处理一体化系统

污水设备生产厂家：鲁盛环保。

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生物膜的形成原理(挂膜过程)
生物膜的形成过程是微生物吸附、生长、脱落等综合作用的动态过程。
首先，悬浮于液相中的有机污染物及微生物移动并附着在载体表面上;然后，附着在载体上的微生物对有机污染物进行降解，并发生代谢、生长、繁殖等过程，并逐渐在载体的局部区域形成薄的生物膜，这层生物膜具有生化活性，又可进一步吸附、分解废水中有机污染物，直至后形成一层将载体*包裹的成熟的生物膜。
微生物膜的形成通常经历载体表面改良、可逆附着、不可逆附着、生物膜形成四个阶段，具体描述如下：
微生物在载体上的挂膜可分为微生物吸附和固着生长两个阶段。载体加入水体以后，首先进入吸附期。有部分微生物和丝状物质已经附着在载体表面，附着了较多物质的位置往往是载体的凹处，不容易被水流剪切的地方。此时悬浮液中的微生物大量增长，出现较明显的一个污泥层。
经过不可逆附着以后，微生物在载体表面获得一个比较稳定的生长环境，在供氧和底物充足的情况下，吸附在载体上的污泥中的微生物很快就开始生长。
随着培养驯化时间的增长，在载体表面生长的生物膜也迅速增长，逐渐覆盖整个载体表面，并开始增厚。但生物膜的生长并不均匀，在载体比较突出的地方，生物膜比较薄，而凹处则会长出相当繁盛的菌落，可见水力剪切对生物膜的生长具有重要的影响。在载体表面附着生长的微生物种类也很繁多，除了累枝虫、钟虫外，还可观察到丝状菌、球菌、杆菌等，还有一些游泳性的细菌在活动。随着载体上附着了越来越多的生物膜，载体的表观密度逐渐会下降，变得更轻，更容易流态化，同时在下降区的载体下降速度有所变慢。

生物膜形成的影响因素
生物膜的形成与载体表面性质(载体表面亲水性、表面电荷、表面化学组成和表面粗糙度)、微生物的性质(微生物的种类、培养条件、活性和浓度)及环境因素(PH值、离子强度、水力剪切力、温度、营养条件及微生物与载体的接触时间)等因素有关。
载体表面性质
载体表面电荷性、粗糙度、粒径和载体浓度等直接影响着生物膜在其表面的附着、形成。在正常生长环境下，微生物表面带有负电荷。如果能通过一定的改良技术，如化学氧化、低温等离子体处理等可使载体表面带有正电荷，从而可使微生物在载体表面的附着、形成过程更易进行。载体表面的粗糙度有利于细菌在其表面附着、固定。
一方面，与光滑表面相比，粗糙的载体表面增加了细菌与载体间的有效接触面积;另一方面载体表面的粗糙部分，如孔洞、裂缝等对已附着的细菌起着屏蔽保护作用，使它们免受水力剪切力的冲刷。
研究认为，相对于大粒径载体而言，小粒径载体之间的相互摩擦小，比表面积大，因而更容易生成生物膜。另外，载体浓度对反应器内生物膜的挂膜也很重要。Wagner在用气提式反应器处理难降解物废水时发现，在载体质量浓度很低情况下，即使生物膜厚达295μm，还是不能达到稳定的去除率。但是，在载体浓度为20-30g/L时，即使只有20%的载体上有75μn厚的生物膜，反应器依然能达到稳定的(98%)去除率，COD负荷zui高可达58kg/(m3·d)。
悬浮微生物浓度
在给定的系统中，悬浮微生物浓度反映了微生物与载体间的接触频度。一般来讲，随着悬浮微生物浓度的增加，微生物与载体间可能接触的几率也增加。许多研究结果表明，在微生物附着过程中存在着一个临界的悬浮微生物浓度;随着微生物浓度的增加，微生物借助浓度梯度的运送得到加强。
在临界值以前，微生物从液相传送、扩散到载体表面是控制步骤，一旦超过此临界值，微生物在载体表面的附着、固定受到载体有效表面积的限制，不再依赖于悬浮微生物的浓度。但附着固定平衡后，载体表面微生物的量是由微生物及载体表面特性所决定的。
悬浮微生物的活性
微生物的活性通常可用微生物的比增长率(μ)来描述，即单位质量微生物的增长繁殖速率。因此，在研究微生物活性对生物膜形成的初阶段的影响时，关键是如何控制悬浮微生物的比增长率。研究结果表明，硝化细菌在载体表面的附着固定量及初始速率均正比于悬浮硝化细菌的活性。异养生物膜的形成时也得出同样结果。
影响悬浮微生物活性的因素主要有如下几种：
(1)当悬浮微生物的生物活性较高时，其分泌胞外多聚物的能力较强。这种粘性的胞外多聚物在细菌与载体之间起到了生物粘合剂的作用，使得细菌易于在载体表面附着、固定;
(2)微生物所处的能量水平直接与它们的增长率相关。当卢增加时，悬浮微生物的动能随之增加。这些能量有助于克服在固定化过程中微生物载体表面间的能垒，使得细菌初始积累速率与悬浮细菌活性成正比;
(3)微生物的表面结构随着其活性的不同而相应变化。Herben等人研究发现，悬浮细菌活性对细菌在载体表面的附着固定过程有影响，而且，细菌表面的化学组成、官能团的量也随细菌活性的变化有显著变化。同时，Wastson等人的研究表明，细胞膜等随悬浮细菌活性的变化而有显著变化。细菌表面的这些变化将直接影响微生物在载体表面的附着、固定。因此，通常认为，由悬浮微生物活性变化而引起的细菌表面生理状态或分子组成的变化是有利于细菌在载体表面附着、固定的;

废水生物处理法是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。

美丽乡村污水处理一体化系统生物处理对水质的要求
（1）溶解氧（DO）
好氧生物处理必须有充足的氧气供应，处理构筑物中的溶解氧必须满足微生物的要求。
（2）pH值
（3）温度
一般来讲，对好氧处理，水温在10～50℃之间，可取得相当好的处理效果。对厌氧处理，当污泥消化温度位5～15℃时，称为低温消化，消化过程较长，一般需要3至4个月才能完成，当污泥消化温度加至30～40℃时，为中温消化，消化过程较短，通常采用人工加热。当污泥消化温度提高到50～55℃时，称为高温消化，消化过程很短，但提升温度耗费的能源过高，一般生物处理常用中温消化。
（4）养料
细菌的生长繁殖需要有各种养料。其中包括碳、氮、磷、硫以及微量的钾、镁、钙、铁等和维生素。生活污水具有以上全部养料，而工业废水则可能缺乏某些养料，特别是氮和磷。因此，工业废水在进行生物处理时，需投加生活污水或氮、磷类化合物（即营养盐）
（5）有毒物质
多数重金属如锌、铜、铂、铬等离子，对细菌都具有毒性，某些非金属物质，如酚、甲醛、qing化物、硫化物等也有毒性。有毒物质能控制其他物质的生物氧化作用，对大多数细菌的生产繁殖具有抑制作用，但他们本身却能被某些微生物所分解氧化。
2.常用生物处理方法
目前国内较成熟的被广泛采用的生物处理方法主要为生物膜法、活性污泥法、厌氧生物处理法。
（1）生物膜法
生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法是一大类生物处理法的统称，共同的特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。污水如含有较多的悬浮固体，应先用沉淀池去除大部分悬浮固体后再进入生物膜法处理构筑物，以免引起堵塞，并减轻其负荷。老化的生物膜不断脱落下来，随水流入二次沉淀池被沉淀去除。
（2）活性污泥法
活性污泥法能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质。无机盐类（磷和氮的化合物）也能部分的被去除。既适用于大量的污水处理，也适用于小流量的污水处理，运行方式灵活，日常运行费用较低，但管理要求较高，活性污泥法本质上与天然水体（江、湖）的自净过程相似，二者都为好氧生物过程，只是它的净化强度大，因而活性污泥是天然水体自净作用的人工化和强化。

（3）厌氧生化法
随着技术的发展，出现的不供氧（无氧）或厌氧的生物处理，用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理，有更为明显的效果。菌种的厌氧反应一般经历水解、酸化、乙酸化、甲烷化等四个阶段。