挂膜过程中的影响因素

1.生物载体生物膜形成过程中的作用力

生物膜形成过程中的力直接促成了微生物与载体表面的直接相互作用，在整个生物膜形成过程中起着至关重要的作用。生物载体在生物膜形成过程中的受力是复杂的。这里详细分析了与生物载体表面物理化学特性相关的物理力，如范德华力、静电力、表面张力和流体动力，以及湍流扩散力、表面剪切力和载体运动引起的力。

2.载体表面亲水性的影响。

华南理工大学范姜通过对不同载体的实验得出结论:GPUC载体表面含有-OH、酰胺基等亲水基团，而大多数微生物具有良好的亲水性，载体表面与微生物表面可以形成氢键结构；同时，亲水性载体的表面自由能低于疏水性载体，水中的微生物更容易通过吸附在亲水性载体表面生长。实验中将GPUC载体与普通多孔载体进行了比较，结果表明GPUC载体的数量和生物活性均大于普通多孔载体。

3.温度对生物膜形成行为的影响。

它是微生物在水温下的重要生存因素，在适宜的水温范围内，微生物可以大量生长繁殖。每种微生物都有一个适宜的生长温度，在一定的温度范围内，大多数微生物的代谢活性会随着温度的升高而升高，随着温度的降低而降低。好氧微生物的适宜温度范围为10-35℃。水温对硝化细菌的生长和硝化速率有很大影响。大多数硝化细菌的适宜生长温度在25 ~ 30℃之间。当温度低于25℃或高于30℃时，硝化细菌的生长和硝化作用会在10℃以下显著减缓。

船帆分别在10℃、20℃和35℃下进行试验。同时，对挂膜全过程中附着在填料上的微生物量进行了测定。根据结果绘制了不同温度下的微生物生物量变化曲线，如图所示。10℃时，挂膜启动缓慢，7天后出现明显挂膜，21天后挂膜成熟，附着生物量较大，为2.1g/L；35℃时，4天后开始形成生物膜，19天左右生物膜成熟，附着生物膜达到3.5g/L的大值；20℃左右，2天后生物膜开始形成，10天左右生物膜成熟。附着的生物膜量为5.7 g/L。可以看出，温度对生物膜形成的影响不明显。在15℃ ~ 30℃范围内，填料表面可形成生物膜，且生物膜形成启动快。

温度是影响生物活性和代谢能力的关键因素，其对硝化过程的影响主要在于硝化细菌的生长规律和生物活性。

温度对生物活性的影响有:一是对生化反应速率的影响；二是对氧气传质速率的影响。

四

载体比表面积和表面粗糙度的影响

微生物的表面积和表面粗糙度是形成初始生物膜的主要因素。其大的比表面积和粗糙度提高了载体捕捉微生物的能力。

表面粗糙度大的载体对水流具有更强的再分配能力，使得反应器中水流对载体上生物膜的剪切力更小，同时为微生物与基质的混合和接触提供了有利的内部环境，促进了生物膜在填料表面的积累。

粗糙表面比光滑表面具有更厚的层流边界层，可以提供良好的静态水力环境，避免水剪切力对附着微生物生长的不利影响。因此，在生物膜形成的早期，较大的比表面积和表面粗糙度可以加速生物膜的形成。

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