稻王來告訴你填料掛膜好壞有哪些影響因素？

來源：//jqwdbw.com/   時間：2019-07-02   

生(sheng)物(wu)膜(mo)形(xing)成的影(ying)響因素

生(sheng)物(wu)膜的形成與載(zai)體(ti)表(biao)面性質(載(zai)體(ti)表(biao)面親水(shui)性,表(biao)面電荷(he),表(biao)面化學組成和(he)表(biao)面粗糙(cao)度),微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的性質(微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的種類(lei),培養條件,活(huo)性和(he)濃度)及環境因素(PH值,離子強度,水(shui)力(li)剪切(qie)力(li),溫度,營養條件及微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)與載(zai)體(ti)的接觸時間)等(deng)因素有關(guan).

1. 載體表面性質

載(zai)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)電荷性(xing)、粗糙(cao)(cao)度、粒徑和載(zai)體(ti)濃度等(deng)直(zhi)接(jie)影(ying)響著生物膜(mo)在其(qi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)附著、形成。在正常生長環境(jing)下，微生物表(biao)面(mian)(mian)(mian)帶(dai)有(you)(you)負電荷。如(ru)果能通(tong)過一定的(de)(de)(de)(de)改良技術，如(ru)化(hua)(hua)學(xue)氧化(hua)(hua)、低溫(wen)等(deng)離子體(ti)處理等(deng)可使(shi)載(zai)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)帶(dai)有(you)(you)正電荷，從而可使(shi)微生物在載(zai)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)附著、形成過程更(geng)易進行(xing)。載(zai)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)粗糙(cao)(cao)度有(you)(you)利于細菌在其(qi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)附著、固定。一方面(mian)(mian)(mian)，與(yu)光滑表(biao)面(mian)(mian)(mian)相比(bi)，粗糙(cao)(cao)的(de)(de)(de)(de)載(zai)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)增加了細菌與(yu)載(zai)體(ti)間的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效接(jie)觸面(mian)(mian)(mian)積；另一方面(mian)(mian)(mian)載(zai)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)粗糙(cao)(cao)部分，如(ru)孔洞、裂(lie)縫等(deng)對已附著的(de)(de)(de)(de)細菌起著屏蔽保護作(zuo)用，使(shi)它(ta)們免受水力剪切力的(de)(de)(de)(de)沖刷。

研究認(ren)為，相對于大粒徑(jing)載(zai)(zai)體(ti)而言，小(xiao)粒徑(jing)載(zai)(zai)體(ti)之間(jian)的(de)(de)相互摩擦小(xiao)，比表面(mian)積大，因(yin)而更(geng)容易生(sheng)成生(sheng)物膜(mo)。另外(wai)，載(zai)(zai)體(ti)濃度對反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內生(sheng)物膜(mo)的(de)(de)掛膜(mo)也(ye)很重要。Wagner在用氣提式反(fan)應(ying)(ying)器(qi)處理難降解(jie)物廢水時發現，在載(zai)(zai)體(ti)質量(liang)濃度很低情(qing)況(kuang)下，即使生(sheng)物膜(mo)厚達(da)(da)295μm，還是不(bu)能(neng)達(da)(da)到穩定的(de)(de)去除率。但是，在載(zai)(zai)體(ti)濃度為20-30g／L時，即使只有20％的(de)(de)載(zai)(zai)體(ti)上有75μn厚的(de)(de)生(sheng)物膜(mo)，反(fan)應(ying)(ying)器(qi)依(yi)然能(neng)達(da)(da)到穩定的(de)(de)(98％)去除率，COD負荷高達(da)(da)58kg／(m3·d)。

2 .懸浮微生物濃度

在(zai)(zai)給定的(de)系(xi)統中，懸(xuan)浮微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物濃(nong)度(du)(du)反映了微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物與(yu)載體(ti)間(jian)的(de)接觸(chu)頻度(du)(du)。一般(ban)來講，隨(sui)著懸(xuan)浮微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物濃(nong)度(du)(du)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物與(yu)載體(ti)間(jian)可能接觸(chu)的(de)幾(ji)率也增(zeng)(zeng)加(jia)。許(xu)多(duo)研究結果表明(ming)，在(zai)(zai)微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物附著過程中存(cun)在(zai)(zai)著一個臨(lin)界的(de)懸(xuan)浮微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物濃(nong)度(du)(du)；隨(sui)著微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物濃(nong)度(du)(du)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，微(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物借助濃(nong)度(du)(du)梯度(du)(du)的(de)運送得(de)到加(jia)強。

在臨界值(zhi)以(yi)前，微(wei)生物(wu)從液相傳(chuan)送、擴(kuo)散到(dao)載體表(biao)面是控制(zhi)步(bu)驟，一旦超過此臨界值(zhi)，微(wei)生物(wu)在載體表(biao)面的(de)(de)附(fu)著、固定受(shou)到(dao)載體有效表(biao)面積的(de)(de)限制(zhi)，不再依賴于懸(xuan)浮(fu)微(wei)生物(wu)的(de)(de)濃度。但(dan)附(fu)著固定平衡后，載體表(biao)面微(wei)生物(wu)的(de)(de)量是由微(wei)生物(wu)及(ji)載體表(biao)面特性所決定的(de)(de)。

3. 懸(xuan)浮(fu)微(wei)生物的(de)活性

微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)通常可(ke)用微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)比(bi)(bi)(bi)增長率(lv)(μ)來描(miao)述，即單位(wei)質量微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)增長繁(fan)殖速(su)率(lv)。因此，在(zai)研(yan)究(jiu)微生(sheng)(sheng)物(wu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)對生(sheng)(sheng)物(wu)膜形成的(de)(de)起初(chu)(chu)階段的(de)(de)影(ying)響(xiang)時，關鍵是如(ru)何(he)控制(zhi)懸浮(fu)微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)比(bi)(bi)(bi)增長率(lv)。研(yan)究(jiu)結果表明，硝(xiao)化細(xi)菌在(zai)載體表面的(de)(de)附著固定量及(ji)初(chu)(chu)始速(su)率(lv)均正比(bi)(bi)(bi)于懸浮(fu)硝(xiao)化細(xi)菌的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)。Bryers等人(ren)在(zai)研(yan)究(jiu)異養生(sheng)(sheng)物(wu)膜的(de)(de)形成時也得出同樣結果。影(ying)響(xiang)懸浮(fu)微生(sheng)(sheng)物(wu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)的(de)(de)因素(su)主要有如(ru)下幾種。

(1)當懸浮微生物(wu)(wu)的(de)生物(wu)(wu)活(huo)性(xing)較高(gao)時，其分(fen)泌(mi)胞(bao)外多聚(ju)物(wu)(wu)的(de)能力(li)較強。這種粘性(xing)的(de)胞(bao)外多聚(ju)物(wu)(wu)在細菌與載體(ti)之間(jian)起到了生物(wu)(wu)粘合(he)劑的(de)作用(yong)，使得細菌易于在載體(ti)表面附著、固定(ding)；

(2)微(wei)生物(wu)(wu)所處的能量水平直接與它們的增長率相(xiang)關。當盧增加(jia)時，懸浮(fu)微(wei)生物(wu)(wu)的動能隨(sui)之(zhi)增加(jia)。這些能量有(you)助于克服在固定化過程中微(wei)生物(wu)(wu)載(zai)體表面間的能壘，使得細(xi)菌初始(shi)積累速率與懸浮(fu)細(xi)菌活(huo)性成正比。

(3)微生(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)結構隨(sui)著(zhu)其活(huo)性的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)而(er)相(xiang)應變(bian)化(hua)。Herben等人(ren)研(yan)究發(fa)現，懸(xuan)浮(fu)(fu)細(xi)(xi)菌(jun)活(huo)性對細(xi)(xi)菌(jun)在載體(ti)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)附著(zhu)固定(ding)(ding)過程有(you)影(ying)響(xiang)，而(er)且，細(xi)(xi)菌(jun)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)化(hua)學組(zu)成、官能團的(de)(de)(de)量(liang)也隨(sui)細(xi)(xi)菌(jun)活(huo)性的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)有(you)明顯變(bian)化(hua)。同(tong)時，Wastson等人(ren)的(de)(de)(de)研(yan)究表明，細(xi)(xi)胞膜(mo)等隨(sui)懸(xuan)浮(fu)(fu)細(xi)(xi)菌(jun)活(huo)性的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)而(er)有(you)明顯變(bian)化(hua)。細(xi)(xi)菌(jun)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)這些變(bian)化(hua)將(jiang)直接影(ying)響(xiang)微生(sheng)物(wu)在載體(ti)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)附著(zhu)、固定(ding)(ding)。因此，通常認為，由(you)懸(xuan)浮(fu)(fu)微生(sheng)物(wu)活(huo)性變(bian)化(hua)而(er)引(yin)起的(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌(jun)表面(mian)(mian)(mian)生(sheng)理狀(zhuang)態或分子組(zu)成的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)是有(you)利于細(xi)(xi)菌(jun)在載體(ti)表面(mian)(mian)(mian)附著(zhu)、固定(ding)(ding)的(de)(de)(de)。

(4)微(wei)生(sheng)物與(yu)(yu)載體(ti)接觸時(shi)間。微(wei)生(sheng)物在(zai)載體(ti)表面(mian)附著、固定(ding)是—動態過程。微(wei)生(sheng)物與(yu)(yu)載體(ti)表面(mian)接觸后，需(xu)要一(yi)個相對(dui)穩定(ding)的(de)環境條件(jian)，因此必須保證微(wei)生(sheng)物在(zai)載體(ti)表面(mian)停留一(yi)定(ding)時(shi)間，完成(cheng)微(wei)生(sheng)物在(zai)載體(ti)表面(mian)的(de)增(zeng)長過程。

(5)水(shui)(shui)力(li)停留時(shi)間(HRT)。HeUnen等(deng)人認為(wei)(wei)，HRT對能否形成完整的生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)(mo)(mo)起著(zhu)重要的作用(yong)。在(zai)其(qi)他條件確定的情況(kuang)下，HRT短則有(you)(you)機容積(ji)負(fu)荷(he)大，當稀釋率大于可生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)率時(shi)，反應器(qi)內載體上(shang)(shang)能生(sheng)(sheng)(sheng)成完整的生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)(mo)(mo)。刊huis等(deng)人的試驗(yan)證明了這種觀(guan)點。在(zai)COD負(fu)荷(he)為(wei)(wei)2．5kg／(m3·d)，HRT為(wei)(wei)4h時(shi)，載體上(shang)(shang)幾乎沒(mei)有(you)(you)完整的生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)(mo)(mo)，而(er)水(shui)(shui)力(li)停留時(shi)間為(wei)(wei)1h時(shi)，在(zai)相(xiang)同的操作時(shi)間內幾乎全部的載體上(shang)(shang)都長(chang)有(you)(you)完整的生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)(mo)(mo)，且較(jiao)高(gao)的表面COD負(fu)荷(he)更易(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)成較(jiao)厚的生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)(mo)(mo)，即COD負(fu)荷(he)越高(gao)，生(sheng)(sheng)(sheng)物膜(mo)(mo)(mo)越厚。周平等(deng)人也通過試驗(yan)證明了較(jiao)短的水(shui)(shui)力(li)停留時(shi)間有(you)(you)利(li)于載體掛膜(mo)(mo)(mo)。

(6)液相pH值。除了(le)等(deng)電(dian)點(dian)外(wai)，細(xi)(xi)菌(jun)表(biao)(biao)面在(zai)不同環境(jing)下帶(dai)有不同的(de)(de)電(dian)荷(he)；液相環境(jing)中，pH值的(de)(de)變化將(jiang)直接(jie)(jie)影響微生物(wu)的(de)(de)表(biao)(biao)面電(dian)荷(he)特(te)性。當液相pH值大(da)于(yu)細(xi)(xi)菌(jun)等(deng)電(dian)點(dian)時，細(xi)(xi)菌(jun)表(biao)(biao)面由于(yu)氨基酸(suan)的(de)(de)電(dian)離作用而顯負電(dian)性；當液相pH值小于(yu)細(xi)(xi)菌(jun)等(deng)電(dian)點(dian)時，細(xi)(xi)菌(jun)表(biao)(biao)面顯正(zheng)電(dian)性。細(xi)(xi)菌(jun)表(biao)(biao)面電(dian)性將(jiang)直接(jie)(jie)影響細(xi)(xi)菌(jun)在(zai)載體表(biao)(biao)面附(fu)著、固定。

(7)水(shui)力剪切(qie)力。在(zai)生物(wu)(wu)膜(mo)(mo)形成(cheng)初期(qi)，水(shui)力條(tiao)件是一(yi)個(ge)非(fei)常重要(yao)的(de)因(yin)素，它直接影響生物(wu)(wu)膜(mo)(mo)是否能(neng)培養成(cheng)功。在(zai)實際水(shui)處理(li)中(zhong)，水(shui)力剪切(qie)力的(de)強弱決(jue)定(ding)(ding)了生物(wu)(wu)膜(mo)(mo)反應器(qi)啟動(dong)周期(qi)。單從(cong)生物(wu)(wu)膜(mo)(mo)形成(cheng)角(jiao)度(du)分析，弱的(de)水(shui)力剪切(qie)力有利于細菌在(zai)載(zai)體表面的(de)附著和固定(ding)(ding)，但在(zai)實際運(yun)行中(zhong)，反應器(qi)的(de)運(yun)行需要(yao)一(yi)定(ding)(ding)強度(du)的(de)水(shui)力剪切(qie)力以維持反應器(qi)中(zhong)的(de)完全混合(he)狀(zhuang)態。所以在(zai)實際設(she)計運(yun)行中(zhong)如何(he)確定(ding)(ding)生物(wu)(wu)膜(mo)(mo)反應器(qi)的(de)水(shui)力學(xue)條(tiao)件是非(fei)常重要(yao)的(de)。