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在本工艺中的中空纤维实际上是生物膜的载体，微生物种群在本工艺中的分布与常规的生物膜法和活性污泥法不同，所以在降解污染物的能力方面有其独特之处。
首先分析生物膜的特点。常规的生物膜法有机物和溶解氧由生物膜同一侧进入膜内部，所以在生物膜的表面好氧微生物生长条件较内部深处要好得多。在表面旺盛生长的微生物消耗了大部分溶解氧，使生物膜内部处于供氧不足甚至无氧状态，于是从生物膜表面至底部出现了供氧充足、缺氧和无氧区域，各区域内分别对应生长的是好氧、兼性和厌氧微生物。这就带来了以下问题：首先，如果污水中有机物浓度过大则表面旺盛生长的微生物将使生物膜生长过厚，从而堵塞载体或滤料间的空隙；其次，因为厌氧细菌产生的代谢物质的作用，导致生物膜脱落；另外，为了保证给微生物足够的溶解氧，一般采用污水流速较快或曝气的方法，这也易使生物膜脱落水中，所以要在其后设一个沉淀池将其分离。
在本工艺中污水的有机物和氧气分别从生物膜的两侧进入，即二者的浓度梯度方向是相反的。这对分解水中的有机物很有好处，如在生物膜的最外层有机物浓度最大但溶解氧浓度最小，而在生物膜的底部则恰好相反，这样好氧微生物的两个生长控制因子得以相互协调和抑制，其结果是使生物膜协调地生长于一个相对固定的厚度范围，不会因有机物的浓度大而过度生长形成堵塞。在试验中观察到的生物膜沿水流方向的生长状态也证明了这一点，从污水进水端至出水端，有机物浓度相差逾十倍，生物膜的厚度却基本一样，仅仅是生物膜的密实程度进水端较出水端密实一些，颜色也略深一些。同样因为本工艺充纯氧，生物膜上不存在厌氧层，全部生物膜都是活性生物膜。在生物膜的最外层有一个微溶解氧层，在该层有机物的浓度最大。这一情况极适于衣球细菌生长，这种细菌对有机物有着极强的分解能力。 由试验结果可知，随着试验时间的推移，处理水中的亚硝酸盐浓度在增加，到45d时，氨氮的去除率已达到60%，但亚硝酸盐氮浓度增加量与氨氮的下降量并不一致。按照硝化过程：
氨氮的减少数量与亚硝酸盐氮的增加数量应当是对应的，但在本试验中并非如此。合理的解释应当是同时还进行着另外两个过程：
由于出水的pH值并未显著降低，猜测以过程(3)为主，但因条件限制，本次试验未能就此加以验证。
去除氨氮效果较好的原因与本工艺中微生物所处的特别环境及其特殊的微生物种群分布有关：在生物膜的最内层即与中空纤维相接部分是溶解氧浓度最大的部分，而污水中的有机物浓度经过外层微生物的降解后抵达此部位时已经大大降低，在该部位污水中的C/N比值也大大下降，这非常有利于硝化微生物生长。所以笔者认为与其他工艺不同，在本工艺中硝化作用不仅仅是发生在反应器的末端，待污水中总有机物浓度降低到一定程度后才开始，而是在原污水接触到生物膜一段时间，当有机物浓度略有下降后就已经在其后的生物膜内层开始了。如果原污水的有机物浓度较低，则可以认为几乎全部生物膜内层都有一个生长良好的硝化细菌膜存在。所以得出结论：降解有机物和去除氨氮在本工艺中是同步或部分同步进行的。
本工艺脱除氨氮效果较好的另一个原因就是采用了纯氧，这可使硝化微生物的活性提高数倍。 ①本工艺的一次性投资比较高，主要是目前中空纤维膜的生产并未形成规模，所以售价比较高。随着膜工业的发展，这一问题会得到解决。
②本工艺除有氧化降解有机物的功能外，尚有良好的硝化功能，但这并未完成污水脱氮过程。如能对中空纤维组件加以改进，使中空纤维外侧或附近有一些能让厌氧微生物附着生长的普通载体，则可利用污水中的有机物作为碳源，完成反硝化，实现脱氮，同时也提高了氧的利用率。
③虽然本试验在中空纤维中充入的是纯氧，但是通过前面的分析可以发现，经过一段时间的运行，气体循环回路中的气体已不完全是纯氧，而是混有许多在分压差作用下从水中溶出的氮气、二氧化碳等其他气体，在气体循环回路中充入纯氧仅提高了气体中的氧分压。这就有了一个启示：可否直接用空气进行充氧，其结果将会大大降低运行成本。
④由于本工艺中微生物种群分布的特殊性，生物膜上微生物的种类和数量等可能与其他常规微生物法有所不同，这需要作进一步的研究，为本工艺的完善找出生物学的指导依据。 ①用本工艺处理城市污水，可以在一个反应器内使BOD5、CODCr和SS的去除率分别达到92%、83%和94%。
②本工艺去除氨氮的效果良好，去除率可达60%。
③本工艺有特殊的微生物生长环境和种群分布，使各类具有特殊降解污染物能力的微生物都有良好的生长环境，并且可以将生物膜厚度自动维持在一定范围内而无堵塞问题，所以运行管理非常简单。
④本工艺产生的剩余污泥非常少。
⑤本工艺采用的无泡充氧方法可使污水处理过程在密闭条件下进行，对环境几乎没有影响。
生物膜法的基本原理是什么?
生物接触氧化法（biological contact oxidation process）是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。
生物膜法和活性污泥法一样，都是利用微生物来去除废水中有机物的方法，为生物膜提供附着生长固定表面的材料称为填料，是影响生物膜法的发展和性能的重要因素。
生物膜法的基本原理
1.生物膜的形成及特点
生物膜法是通过附着在载体或介质表面上的细菌等微生物生长繁殖，形成膜状活性生物污泥生物膜，利用生物膜降解污水中的有机物的生物处理方法。生物膜中的微生物以污水中的有机污染物为营养物质，在新陈代谢过程中将有机物降解，同时微生物自身也得到增殖。
随着微生物的不断繁殖增长，以及废水中悬浮物和微生物的不断沉积，使生物膜的厚度不断增加，其结果是使生物膜的结构发生变化。
在生物处理过程中，生物膜总是在不断地生长、更新和脱落的，造成生物膜不断脱落的原因有：水力冲刷、由于膜增厚造成重的增大、原生动物的松动、厌氧层和介质的粘结力较弱等。
生物膜法适用于中小规模污水生物处理，污水处理系统可以独立建立，也可以与其他污水处理工艺组合应用。污水进行生物膜法处理前，宜经沉淀处理，当进水水质或水量波动大时，应设置调节池。
生物膜的结构及其净化废水的机理
生物膜是蓬松的絮状结构，微孔多，表面积大，具有很强的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉积于膜上的有机物为营养物质，将一部分物质转化为细胞物质，进行繁殖生长，成为生物膜中新的活性物质，另一部分物质转化为排泄物，在转化过程中放出能量，供应微生物生长的需要。增殖的生物膜脱落后进入废水，在二次沉淀池中被截留下来，成为污泥。如果有机物负荷比较高，生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时，能形成不稳定的污泥，这类污泥需要进行再处理。
由于生物膜法中的微生物以附着的状态存在，所以泥龄长，使生物膜中既有世代时间短、比增长速率大的微生物，双有世代时间长、比增长速率小的微生物，这使生物膜法中参与代谢的微生物种类多于活性污泥法。 生物膜法的主要特征
与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特征：
⑴生物相特征：
①参与净化反应微生物多样化
②生物的食物链长
③能够存活世代时间较长的微生物
④分段运行与优占种属
⑵工艺特征
①抗冲击负荷能力强
②污泥沉降性能良好，宜于固液分离
③能够处理低浓度的废水
④运行简单、节能，易于维护管理，动力费用低
⑤产生的污泥量少
⑥在低水温条件下，也能保持一定的净化功能
⑦具有较好的硝化与脱氮功能
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我是英康号的签约作者“谷菱”
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