污水處理設備生物膜的形成原理（掛膜過程）

　　生物膜的形成過程是微生物吸附、生長、脫落等綜合作用的動態過程。

　　首先，懸浮于液相中的有機污染物及微生物移動并附著在載體表面上；然后，附著在載體上的微生物對有機污染物進行降解，并發生代謝、生長、繁殖等過程，并逐漸在載體的局部區域形成薄的生物膜，這層生物膜具有生化活性，又可進一步吸附、分解廢水中有機污染物，直至zui后形成一層將載體包裹的成熟的生物膜。

　　根據Characklis、Liu等人的研究，微生物膜的形成通常經歷載體表面改良、可逆附著、不可逆附著、生物膜形成四個階段，具體描述如下：

　　微生物在載體上的掛膜可分為微生物吸附和固著生長兩個階段。載體加入水體以后，首*入吸附期。有部分微生物和絲狀物質已經附著在載體表面，附著了較多物質的位置往往是載體的凹處，不容易被水流剪切的地方。此時懸浮液中的微生物大量增長，出現較明顯的一個污泥層。

　　經過不可逆附著以后，微生物在載體表面獲得一個比較穩ding的生長環境，在供氧和底物充足的情況下，吸附在載體上的污泥中的微生物很快就開始生長。

　　隨著培養馴化時間的增長，在載體表面生長的生物膜也迅速增長，逐漸覆蓋整個載體表面，并開始增厚。但生物膜的生長并不均勻，在載體比較突出的地方，生物膜比較薄，而凹處則會長出相當繁盛的菌落，可見水力剪切對生物膜的生長具有重要的影響。在載體表面附著生長的微生物種類也很繁多，除了累枝蟲、鐘蟲外，還可觀察到絲狀菌、球菌、桿菌等，還有一些游泳性的細菌在活動。隨著載體上附著了越來越多的生物膜，載體的表觀密度逐漸會下降，變得更輕，更容易流態化，同時在下降區的載體下降速度有所變慢。

　　02生物膜形成的影響因素

生物膜的形成與載體表面性質(載體表面親水性、表面電荷、表面化學組成和表面粗糙度)、微生物的性質(微生物的種類、培養條件、活性和濃度)及環境因素(PH值、離子強度、水力剪切力、溫度、營養條件及微生物與載體的接觸時間)等因素有關。

　　載體表面性質

　　載體表面電荷性、粗糙度、粒徑和載體濃度等直接影響著生物膜在其表面的附著、形成。在正常生長環境下，微生物表面帶有負電荷。如果能通過一定的改良技術，如化學氧化、低溫等離子體處理等可使載體表面帶有正電荷，從而可使微生物在載體表面的附著、形成過程更易進行。載體表面的粗糙度有利于細菌在其表面附著、固定。

　　一方面，與光滑表面相比，粗糙的載體表面增加了細菌與載體間的有效接觸面積；另一方面載體表面的粗糙部分，如孔洞、裂縫等對已附著的細菌起著屏蔽保護作用，使它們免受水力剪切力的沖刷。

　　研究認為，相對于大粒徑載體而言，小粒徑載體之間的相互摩擦小，比表面積大，因而更容易生成生物膜。另外，載體濃度對反應器內生物膜的掛膜也很重要。Wagner在用氣提式反應器處理難降解物廢水時發現，在載體質量濃度很低情況下，即使生物膜厚達295μm，還是不能達到穩ding的去除率。但是，在載體濃度為20-30g／L時，即使只有20％的載體上有75μn厚的生物膜，反應器依然能達到穩ding的(98％)去除率，COD負荷zui高可達58kg／(m3?d)。