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(yīng)能力，運行管理簡單等特點。廢液減排處理設(shè)備

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(yīng)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(yīng)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完全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，廢液減排處理設(shè)備備具體描述如下：

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(guān)。

03掛膜過程中的影響因素

生物載體掛膜過程中的作用力

生物載體掛膜過程中的作用力直接促成了微生物與載體表面的直接作用，在整個生物膜形成過程中起著至關(guān)重要的作用。生物載體在掛膜過程的作用力較為復雜，這里詳細分析與生物載體表面理化特性有關(guān)的物理力，如范德華力、靜電作用力、表面張力、水動力外，還有湍流擴散力、表面剪切力、載體運動引起的力等。廢液減排處理設(shè)備

溫度是影響生物活性和代謝能力的關(guān)鍵因素，其對硝化反應(yīng)過程的影響主要在于硝化細菌的生長規(guī)律及生物活性上。

溫度對生物活性的影響表現(xiàn)為：一是對生化反應(yīng)速率的影響;二是對氧的傳質(zhì)速率的影響。

載體比表面積、表面粗糙度對生物膜附著性能的影響

微生物的表面積、表面粗糙度形成初期生物膜的主要因素。大的比表面積、粗糙度提高了載體對微生物的捕捉能力。

廢液減排處理設(shè)備表面粗糙度大的載體對水流具有更強的重新分布能力使反應(yīng)器內(nèi)水流對載體上生物膜的剪切力變小，同時為微生物與基質(zhì)之間的混合和接觸提供了有利的內(nèi)環(huán)境，促進了生物膜在填料表面的積累。

粗糙表面比光滑表面具有更厚的層流邊界層，能提供良好的靜態(tài)水力學環(huán)境從而避免水流剪切力對附著微生物增長的不利影響，所以在生物膜形成的最初階段，較大的比表面積、表面粗糙度可使生物膜的形成速度加快。

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