第六篇五问反思报告:对生物膜法中生物膜结构与功能的认识

1. 我学到了哪个知识点?(详细展示一个知识点,只展示一个,并标明出处,满分为0分)

    生物膜法中,生物膜的结构似海绵状,很像活性污泥的絮体,它由两部分组成:接触滤料的附着生物体和中间吸附在生物体上的液膜,最外侧是空气。(水处理生物学第6版 p209)

(水处理生物学第6版 p209)

2. 我之前是怎么想的?(分值为0-10分;以“我”为主语,详细展示:假设我还不知道上述知识点,我是如何理解的;或从字面意思推测其含义)

    我之前认为,生物膜法中生物膜的存在形态,是依靠人工布设的网格状的大型过滤网为主要载体,各种好氧微生物附着在网格上,污水流经过滤网,网格上的微生物分解转化水中的有机物,从而达到净水的效果。

3. 我之前的想法怎么样?(分值为0-10分;以“我”为主语,比较第一问和第二问的答案,找出冲突,并化解冲突)

我之前的想法,与实际偏差较大,且有矛盾的地方。

      首先就是,生物膜法中的生物膜的存在形态,并不像我想象中的那样,是像生活中的水龙头上的过滤塞一样直接过滤水流。这也化解了我之前想法中我矛盾的地方,污水厂的水流量很大,微生物还没来得及反应水就已经流过滤网(我之前想法中的滤网),就算布置很多层又容易造成堵塞。

      还有一个之前不理解的地方,就是怎样做到水中要处理的有机物,不断地与微生物接触,而不是顺着水流流走。经过学习后我认识到:微生物在填料表面聚附着形成生物膜后,由于生物膜的吸附作用,其表面存在一层薄薄的水层,水层中的有机物已经被生物膜氧化分解,故水层中的有机物浓度浓度比进水要低得多,当废水从生物膜表面流过时,由于浓度差,有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去,并进一步被生物膜所吸附。

4. 我应该怎样想才对?(以“我”为主语;证明自己联系了日常生活,如解释现象、识别谣言等(0-20分);并证明自己联系了其他知识或水处理情景,“联系”包括但不限于因果、类比、评价、列举等(0-20分))

    我首先应该对生物膜法中的生物膜的结构,有一个清晰的认知,立足于结构决定功能,作为对整个处理体系的一个认知的切入点。同时系统的问题,应该采取系统的思维来解决。首先要关注的是,这个系统所要处理的水流量很大的,水流中的有机污染物,将这个问题分解之后。再来看生物膜这个处理系统,有哪些问题是可以被系统中基本的组成结构直接解决的,有哪些是需要整个系统联动解决的。还有就是这个生物膜系统是如何长期有效的运行。

    这就像吃火锅一样,人和火锅组成一个系统,人的力量来控制"进料"和"出料",而火锅也可以看出一个处理食物系统,通过加热和火锅中的调味料等各个部分对食物进行处理,这个系统的更新,靠的是持续的能源输入和食物的添加。而生物膜系统的运行,比这要复杂的多。

      持续"进料"的力量是浓度差。同时"出料"和处理的过程是:空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢,因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向,即从生物膜经过附着水层转移到流动的废水中或空气中去。这样一来,出水的有机物含量减少,废水得到了净化。

    而这个系统的更新,靠的是当生物膜增长到一定厚度时,向生物膜内部扩散的氧受到限制,其表面仍是好氧状态,而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态,并最终导致生物膜的脱落。随后,填料表面还会继续生长新的生物膜,周而复始,使污水得到净化。

5.  我怎样才能用上它? (以“我”为主语,证明自己在水处理情景中做出了更好的决策(分值0-20分);对照所学思维模型、学习策略等反思自己的思维模型、学习策略等,并提供改进证据(分值0-20分);若能够提出新假说、新规律、新概念、新理念等,分值上浮0-20分)

      在学习方面,它让我意识到在面临一个复杂的问题时,想要解决,首先应该抓住主要的大问题适当将其分解后,根据这些问题从多角度探索出一套对应的解决系统,并且对这套解决系统的稳定性、成本、优化更新等问题持续的探索。

      在水处理方面,生物膜法也有其缺点:1.需要较多的填料和填料的支承结构,在某些情况下基本建设投资超过活性污泥法。2.出水常带有较大、且易沉淀的生物膜片,也带有许多非常细小的生物碎片,这些碎片由于缺乏类似活性污泥的生物絮凝能力,故出水较混浊。

      在我的想法中,传统的生物膜法载体类似石头。相对于整个载体来说,生物膜只能附着在其表面,载体中间的很大空间无法利用起来。那么我们是不是可以设计一种新的载体它是挖空的,在同等的占地情况下,我们可以获得更大的膜面积节约了成本。

      这个载体的材料还可以很轻,可悬浮的话接触会更充分。然后把整个膜系统设计的类似竹炭包一样,将这些的载体"包"起来做成一个反应器,说不定还可以解决出水浑浊的问题。

     

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