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挂膜过程中的影响因素有哪些?

作者:生物膜 点击:189 发布时间:2020-09-24

今天给大家聊聊挂膜过程中的影响因素:

(1)生物载体挂膜过程中的作用力

生物载体挂膜过程中的作用力直接促成了微生物与载体表面的直接作用,在整个生物膜形成过程中起着至关重要的作用。生物载体在挂膜过程的作用力较为复杂,这里详细分析与生物载体表面理化特性有关的物理力,如范德华力、静电作用力、表面张力、水动力外,还有湍流扩散力、表面剪切力、载体运动引起的力等。

(2)载体表面亲水性的影响

华南理工大学江帆通过对不同载体挂膜实验得出:GPUC载体表面含有-OH、酰胺基等亲水性基团,而大部分微生物本身具有良好的亲水性,载体表面与微生物表面能够形成氢键结构;同时亲水性载体表面自由能低于疏水性载体的表面自由能,水中的微生物更容易接近亲水性载体表面吸附生长。实验中对GPUC载体与普通多孔载体进行了比较,结果显示GPUC载体的挂膜量及挂膜生物活性均大于普通多孔载体。

(3)温度对挂膜行为的影响

水温是微生物的重要生存因子,在适宜的水温范围内微生物可大量生长繁殖。每一种微生物都有一个很适生长温度,在一定温度范围内大多数微生物的新陈代谢活动都会随着温度的升高而增强,随着温度的下降而减弱。好氧微生物的适宜温度范围是10—35℃。水温对硝化菌的生长和硝化速率有较大的影响。大多数硝化菌合适的生长温度是25—30℃之间,当温度低于25℃或者高于30℃硝化菌生长减慢,10℃以下硝化菌的生长及硝化作用显著减慢。

生物膜

江帆分别在10℃、20℃、35℃左右时进行挂膜试验,同时在整个挂膜过程中测定填料上附着的微生物量,根据结果绘制不同温度下的微生物量变化曲线如图所示。在10℃时,挂膜启动较慢,经过7d才有明显的生物膜附着,挂膜成熟经过了21d,附着生物量较大值为2.1 g/L;在35℃时,经过4d生物膜开始形成,生物膜成熟经历了大约19d,附着生物膜量较大值为3.5g/L;在20℃左右时,经过2d生物膜开始形成,生物膜成熟经过了10d左右,附着生物膜量较大值为5.7g/L。可见,温度对挂膜的影响不大明显,在15℃~30℃范围内,填料表面生物膜都能够形成,挂膜启动的比较快。

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

温度对生物活性的影响表现为:一是对生化反应速率的影响;二是对氧的传质速率的影响。(4)载体比表面积、表面粗糙度的影响

微生物的表面积、表面粗糙度形成初期生物膜的主要因素。大的比表面积、粗糙度提高了载体对微生物的捕捉能力。

表面粗糙度大的载体对水流具有更强的重新分布能力使反应器内水流对载体上生物膜的剪切力变小,同时为微生物与基质之间的混合和接触提供了有利的内环境,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,能提供良好的静态水力学环境从而避免水流剪切力对附着微生物增长的不利影响,所以在生物膜形成的初级阶段,较大的比表面积、表面粗糙度可使生物膜的形成速度加快。


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