1.生物膜的形成

生物膜法處理廢水就是使廢水與生物膜接觸，進(jìn)行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微物將有機(jī)物氧化，使廢水獲得凈化，同時(shí)，生物膜內(nèi)微生物不斷生長(zhǎng)與繁殖。生物膜在載體上的生長(zhǎng)過(guò)程為:當(dāng)有機(jī)廢水或由活性污泥懸浮液培養(yǎng)面成的接種液流過(guò)載體時(shí)，水中的表面形成一層黏液狀的生物膜。 浮物及微生物被吸附于固相載體表面，其中的微生物利用有機(jī)物而生長(zhǎng)繁殖，逐漸在載體表面形成一層粘液狀的生物膜。

為了保持好氧生物膜的活性，除了提供廢水營(yíng)養(yǎng)物外，還應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)良好的好氧條件，亦即向生物膜供氧。在非淹沒式生物膜法設(shè)備中常采用自然通風(fēng)或強(qiáng)制自然通風(fēng)供氧。氧透入生物膜的深度取決于它在膜中的擴(kuò)散系數(shù)、固液界面處氧的濃度和膜內(nèi)微生物的氧利用車。對(duì)料給定的廢水流量和濃度，好氧層的厚度是一定的。增大廢水濃度將減小好氧層的厚度、而增大廢水流量則將增大好氧屋的厚度。

2.生物膜結(jié)構(gòu)及凈水機(jī)理

生物膜呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔多，表面積大，具有很強(qiáng)的吸附能力。由于生物膜的吸附作用，在膜的表面存在一個(gè)很薄的水層(附著水層)。廢水流過(guò)生物膜時(shí)，有機(jī)物經(jīng)附著水層向膜內(nèi)擴(kuò)散、膜內(nèi)微生物在氧的參加下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解和機(jī)體新陳代謝

代謝產(chǎn)物沿底物擴(kuò)散相反的方向，從生物膜傳遞返回水相和空氣中。隨著廢水處理過(guò)程的發(fā)展、微生物不斷生長(zhǎng)繁殖、生物膜厚度不斷增大，廢水底物及氧的傳遞阻力逐漸加大在膜表層仍能保持足夠的營(yíng)養(yǎng)以及處于好氧狀態(tài)，在這里有機(jī)污染物經(jīng)微生物好氧代謝而降解，終產(chǎn)物是H2O、CO:等。而在膜深處將會(huì)出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物或氧的不足，造成微生物內(nèi)源代謝或出現(xiàn)厭氧層，在這里進(jìn)行有機(jī)物的厭氧代謝，終產(chǎn)物為有機(jī)酸、乙酸、醛和HS。由于生物膜不斷增厚，超過(guò)一定厚度后，吸附的有機(jī)物在傳遞到生物膜內(nèi)層的微生物以前已被代謝掉，此處的生物膜因與載體的附著力減小及水力沖刷作用而脫落。老化的生物膜脫落后，載體表面又可重新吸附、生長(zhǎng)、增厚生物膜直至重新脫落，從吸附到脫落，完成一個(gè)生長(zhǎng)周期。在正常運(yùn)行情況下，整個(gè)反應(yīng)器的生物膜各個(gè)部分總是交替脫落的，系統(tǒng)內(nèi)活性生物膜數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，膜厚2~3mm.凈化效果良好。過(guò)厚的生物膜并不能增大底物利用速度，卻可能造成堵塞，影響正常通風(fēng)。因此，當(dāng)廢水濃度較大時(shí)，生物膜增長(zhǎng)過(guò)快，水流的沖劇力也應(yīng)加大。如依靠原廢水不能保證其沖刷能力時(shí)，可以采用處理出水回流，以稀釋進(jìn)水和加大水力魚荷，從而維持良好的生物膜活性和合適的膜厚度。

生物膜中微生物主要有細(xì)菌(包括氧氣、氧氣及兼氧細(xì)菌)、真菌、放線菌、原生動(dòng)物(主要是纖毛蟲)和較高等的動(dòng)物，其中藻類、較高等生物比活性污泥法多見，微生物沿水流方向在種屬和數(shù)目上具有一定的分布，在塔式生物濾池中，這種分層現(xiàn)象更為明顯，在填料上層以異養(yǎng)細(xì)菌和營(yíng)養(yǎng)水平較低的鞭毛蟲或肉足蟲為主，在填料下層則可能出現(xiàn)世代期長(zhǎng)的硝化菌和營(yíng)養(yǎng)水平較高的固著型纖毛蟲。真菌在生物膜中普遍存在，在條件合適時(shí)，可能成為優(yōu)勢(shì)種。

生物相的組成隨有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷、廢水成分、pH值、溫度、通風(fēng)情況及其他影響因素的變化而變化。

二、生物膜法的影響因素

影響生物膜法處理效果的因素有很多，在各種影響因素中，主要有;進(jìn)水底物的組分和濃度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、有機(jī)負(fù)荷及水力負(fù)荷、溶解氧、生物膜量、pH值、溫度和有毒物質(zhì)等。在實(shí)際工程中，應(yīng)控制影響生物膜法運(yùn)行的主要因素，創(chuàng)造適于生物膜生長(zhǎng)的環(huán)境，使生物膜法處理工藝達(dá)到令人滿意的效果。

1.有機(jī)負(fù)荷及水力負(fù)荷

負(fù)荷是影響生物膜法處理能力的首要因素，是集中反應(yīng)生物膜法工作性能的參數(shù)、例知，生物濾池的負(fù)荷分為有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷兩種，前者通常以污水中有機(jī)物的量來(lái)計(jì)算，后者是以污水量來(lái)計(jì)算的負(fù)荷。