污水處理技術之一文讀懂生物掛膜
更新時間：2022-03-31 點擊次數(shù)：1700
生物膜法是一種高效的廢水處理方法
，具有污泥量少
，不會引起污泥膨脹
，對廢水的水質(zhì)和水量的變動具有較好的適應能力，運行管理簡單等特點
。
生物膜法是使微生物附著在載體表面上并形成生物膜
，當污水流經(jīng)載體表面時，污水中的有機物及溶解氧向生物膜內(nèi)部擴散
。膜內(nèi)微生物在有氧存在的情況下對有機物進行分解代謝和機體合成代謝
，同時分解的代謝產(chǎn)物從生物膜擴散到水相和空氣中，從而使廢水中的有機物得以降解
。
活性污泥法和生物膜法的區(qū)別不僅僅是微生物的懸浮與附著之分
，更重要的是擴散過程在生物膜處理系統(tǒng)中是一個必須考慮的因素。
在生物膜反應器中
，有機污染物
、溶解氧及各種必須的營養(yǎng)物質(zhì)首先要從液相擴散到生物膜表面，進而進到生物膜內(nèi)部
，只有擴散到生物膜表面或內(nèi)部的污染物才有可能被生物膜內(nèi)微生物分解與轉(zhuǎn)化
，最終形成各種代謝產(chǎn)物。
另外
，在生物膜反應器中
，由于微生物被固定在載體上，從而實現(xiàn)了
SRT與
HRT(水力停留時間
)的分離
，使得增殖速率慢的微生物也能生長繁殖
。因此，生物膜是一穩(wěn)定的
、多樣的微生物生態(tài)系統(tǒng)
。
01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(tài)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(fā)生代謝
、生長
、繁殖等過程，并逐漸在載體的局部區(qū)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
，直至最后形成一層將載體*包裹的成熟的生物膜
。
根據(jù)
Characklis、
Liu等人的研究
，微生物膜的形成通常經(jīng)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
，首先進入吸附期
。有部分微生物和絲狀物質(zhì)已經(jīng)附著在載體表面，附著了較多物質(zhì)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(xiàn)較明顯的一個污泥層
。
經(jīng)過不可逆附著以后
，微生物在載體表面獲得一個比較穩(wěn)定的生長環(huán)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(yǎng)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(tài)化，同時在下降區(qū)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(zhì)
(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(zhì)
(微生物的種類
、培養(yǎng)條件、活性和濃度
)及環(huán)境因素
(PH值
、離子強度
、水力剪切力、溫度
、營養(yǎng)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(zhì)
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(huán)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(nèi)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(fā)現(xiàn)
，在載體質(zhì)量濃度很低情況下，即使生物膜厚達
295μ
m，還是不能達到穩(wěn)定的去除率
。但是，在載體濃度為
20-30g／
L時
，即使只有
20％的載體上有
75μ
n厚的生物膜，反應器依然能達到穩(wěn)定的
(98％
)去除率
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