一丝不挂、大量脱落、效果不佳，你的生物膜出了什么问题？

生物膜法是利用附着生长于载体表面的微生物形成的生物膜对污水进行高效处理。

生物膜一般是由 高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成 。

其附着的固体介质称为滤料、填料或载体。自载体向外可分为 厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层 。

生物膜构造（剖面图）

当污水流经载体表面， 生物膜先浅浅吸附附着水层有机物及溶解氧 ，将它们从水中转移到膜上，接着向膜内部扩散。

接着，由 好氧菌、厌氧菌两兄弟分别进行分解代谢和合成代谢 。代谢产物则在生物膜中 由内而外反向扩散到水相和空气中，从而使污水中的有机物得以降解。

最后， 流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜 ，如此往复达到净化污水的目的。

那么生物膜是如何形成的呢 ？

生物膜形成过程也就是挂膜过程，是微生物 吸附、生长、脱落 等综合作用的动态过程。

吸附培养期 ：载体投入水体后，悬浮于液相中的有机污染物及微生物移动并附着到载体表面。

固着生长期 ：吸附期后，微生物在载体表面获得相对稳定的生长环境，在供氧和底物充足的情况下大量生长，出现明显泥层，逐渐覆盖载体表面，并开始增厚，形成成熟生物膜。

生物膜的生长往往不均匀，由于水力剪切力作用，在载体比较突出的地方，生物膜比较薄，而凹处则会长出相当繁盛的菌落。

当水中出现亚硝酸盐时 , 表明生物膜上硝化作用进程已开始 ; 当出水中亚硝酸下降 , 并出现大量硝酸盐时 , 表明硝化菌在生物膜上已占优势 , 挂膜工作宣告结束 。

脱落期 ：随着载体上附着了越来越多的生物膜，载体的表观密度逐渐会下降，更容易流态化。同时，净化能力较差的生物膜也开始老化脱落。

除了自然脱落外，一般还有这几种脱膜原因：

• 挂膜初期，刚成长的生物膜适应能力较差，造成膜大量脱落现象

• 厌氧气体产物增多，破坏膜层稳定结构，减弱膜的附着能力，造成脱膜

• 水力冲击过大，造成膜脱落

  
  

值得注意的是， 在成膜初期，生物膜形成又脱落，属于正常现象 。一般第二次、第三次形成才算挂膜成功。而在正常运行阶段，膜大量脱落是不正常的，需要注意进水水质是否发生了改变。

即使微生物已经附着在载体上，还是不够牢固，所以在挂膜时还应投加菌液和营养液，不断供给营养物，使附着的微生物能在载体上繁殖，不被水流冲走。

挂膜过程说完 ， 再来看看通常的两种挂膜方式 。

直接挂膜法

适用于：生活污水、城市污水

菌液和污泥循环 1-2 次后即连续进水，并使进水量逐步增大 ， 一般经过 7 ～ 10d 就可以完成挂膜过程 。这种挂膜法由于营养物供应良好，只要控制挂膜液的流速，以保证微生物的吸附。

间接挂膜法

适用于：不易降解的工业废水

预先培养和驯化相应的活性污泥，再投加到生物膜处理系统中，进行挂膜。这种挂膜方法需要菌种及污泥数量大，而且由于营养物缺乏，代谢产物积累，因而成膜时间较长。

理论知识说一套是一套，但在实际工作运用中，各种各样的挂膜问题还是频频发生：

都三天了，挂膜还是不咋地！

生物膜发绿了，是怎么回事？

红线虫爆发，吞食大量填料上生物膜，怎么办？

生物膜大片脱落了，急急急！

那么究竟有哪些因素影响了挂膜效果 ， 使挂膜过程偏离了轨道 ， 挂膜结果不尽人意呢 ？

载体表面性质

载体表面 电荷性、粗糙度、亲水性、粒径、载体浓度 等都能直接影响生物膜在其表面的附着、形成。

电荷性 ：正常生长环境下，微生物表面带负电荷。如果通过一些改良技术，让载体表面带上正电荷， 两者就顺理成章成了 “亲密爱人” 。

粗糙度 ：粗糙的载体表面一方面利于增加与细菌的有效接触面积， 防止细菌只是在光滑的表面上 “摩擦摩擦” 。另一方面，粗糙表面的孔洞、裂缝等对已附着的微生物起保护作用，减小水流剪切力的冲刷。

此时的载体大哥：让我用心把你留下来，嘿，留下了！

粒径 ： 俗话说 “以量取胜” ，载体粒径越小，比表面积越大，提高对微生物的捕捉能力，因而更容易生成生物膜。

小载体粒径：我一个抓不住你，我们一群还抓不住你，小子！

亲水性 ：一些载体表面都具有亲水性基团， 而大部分微生物本身具有良好的亲水性，两者 “同性相吸” ，形成稳定结构，利于微生物在载体表面的吸附、生长。

除此之外，载体浓度、载体表面化学组成、挂膜过程中的作用力都对挂膜程度有着不同程度的影响。

微生物性质

悬浮微生物浓度 ：悬浮微生物浓度增加， 其与载体间的接触会增加 。 同时它们充分发挥了  “  1+1>2  ” 抱团精神 ，凭借团队加成， 加强了自身的运送、附着能力 。

悬浮微生物活性 ：悬浮微生物活性越高， 会分泌越多类似“粘合剂”的粘性胞外多聚物 ，增强其在载体表面附着、固定的力度。

除此之外，处于活性状态也会改变微生物的表面结构、生理状态、化学组成等，同样影响它在载体表面的附着、固定。

环境因素

温度。 水温是微生物的重要生存因子。 在适宜温度范围内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。好氧微生物适宜温度范围是 10 — 35 ℃ ， 多数硝化菌合适的生长温度在 25 — 30 ℃之间 。

pH值。 微生物表面在不同 pH 值的液相中会带上不同电荷 。 当液相 pH 值大于细菌等电点时，表面显负电性；当液相 pH 值小于细菌等电点时，表面显正电性。细菌表面电性将直接影响决定微生物和载体之间是惺惺相惜还是分外眼红 。

水流剪切力。 弱的水流剪切力利于细菌在载体表面的附着和固定。但在实际运行中，反应器的运行又需要一定强度的水流剪切力以维持反应器中的完全混合状态。所以挂膜初期，建议进水流量小于设计值的 50% ， 以便生物膜的培养，后续逐步增大，直至水力达到设计要求。

微生物与载体接触时间 。 微生物在载体表面附着、固定是动态过程，需要一定的停留时间来保持一个相对稳定的环境条件，以此完成微生物在载体表面的增长过程。

水力停留时间 。 较短的水力停留时间有利于载体挂膜。当其他条件确定，水力停留时间短，则有机容积负荷大，此时微生物生长率大于稀释率，易于生成较厚的生物膜。

最后还有几个注意点 ：

为了尽量缩短挂膜时间， 应保证挂膜营养液及污泥量具有适宜细菌生长的 pH 值、 温度、 营养比等， 尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足（可按进水 CODc, : N : P= 100 : 5 : 1 估算） ，同时避免毒物的大量进入。

在冬季13℃时挂膜，整个周期比温暖季节延长 2 ～ 3 倍。

在挂膜过程中，应经常采样进行显微镜检验，观察生物相的变化。注意特征微生物的种类和数量变化情况。

要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不使厌氧层过分增长，通过调整水力负荷 ( 改变回流水量 ) 等形式使生物膜脱落均衡进行。