论生物膜法在微生物修复中的重要性

    随着社会的进步，人们的环保意识也越来越强，安全有效的处理水环境污染成为了重中之重，尤其是地表水环境污染，更是与人们的健康息息相关。针对水环境污染的问题和不同的污染类型，发展出了各种处理方法，归纳起来，对于水环境污染治理的处理方法主要可以划分为三类：物理方法、化学方法和生物方法。     其中物理方法包括曝气增氧、过滤、底泥清淤疏浚、拦截等，化学方法包括絮凝沉淀、药剂杀藻、氧化还原等，生物方法包括微生物修复、植物恢复、生物调控等。这三类方法也可以结合使用，而且结合使用往往才能达到最好的效果。其中，物理、化学方法虽然做出了一定的贡献，但由于这些方法存在投资大、成本高、难持久、二次污染的问题，而逐渐被生物方法取代。实际的工程应用中，物理化学方法往往起到了预处理的作用，生物方法才是后期标本兼治的核心。 

    生物方法（Biotreatment）也叫生化处理，是指利用处理系统中的生物，特别是微生物的代谢活动以及各种特性来处理各种废弃污染物。尤其是在重度污染水体的修复治理中，微生物显得尤为重要。微生物修复在处理环境污染方面具有速度快、消耗低、效率高、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，另外最重要一点是它能消除污染物而不是分离转移污染物。

    微生物在自然水体中的应用微生物是水环境污染治理的重要手段，微生物可以通过同化作用和异化作用将水体中的有机物、氮、磷等污染物降解、转化、吸收，最终达到净化水质的目的。

    在自然地表水环境中，对于河流等流动水体，微生物由于缺乏适当的载体，容易随水流流失，难以与处理水体充分反应，造成处理效率低、损耗大等问题；而在湖泊等封闭水体中，微生物虽然有足够的停留时间可以与污染物充分接触反应，但微生物细胞主要以悬浮态存在于处理水体中，难以聚集固定，局部区域内生物结构单一，造成处理效率较低，反应不完全等。即便是形成了微生物菌团，即活性污泥，但菌团容易受环境影响而发生膨胀或沉降，且菌团与水体接触的比表面积相对较小，造成与水体的接触不充分，反应不完全。 

    生物填料（Biological filler），顾名思义就是具有优良的生物亲和性的填充物料载体，用于污水处理中可以作为微生物的附着场所。生物填料按种类份可分为：弹性填料、软性填料、组合填料等，生物填料具有高的比表面积和高的生物活性，单位容积内生物量很高，可以达到水力停留时间短的目的。由于微生物集中附着于生物填料表面，进而形成了高活性的生物膜，分解能力很强，无需很长的水力停留时间也能与污染水体充分接触反应，有效降解污染物。

    生物膜（Biofilm）是通过附着而固定于填料载体上的结构复杂的微生物共生体，由高密集度的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的微型生态系统，其中以微生物为主（包含其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等）。相对于活性污泥来说，在单位体积生物膜中所含的微生物数量更高、比表面积更大。生物膜比活性污泥具有更强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各种污染物，具有速度快、效率高的特点。更重要的是，生物膜有利于形成不同反应环境的微反应区间，而这对于微生物对污染物的彻底分解是极为重要的。

    生物膜自填料向外依次可分为厌氧层、好氧层、附着水层和运动水层。其中各层都是一个微反应区间，生物膜首先吸附附着水层中的有机污染物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌氧层进行厌氧分解反应，流动水层则将老化的生物膜冲刷掉以生长新的生物膜，如此往复循环以达到净化污水的作用。

    以氨氮的去除为例，在生物膜的内侧会形成厌氧反应区，生长反硝化菌（厌氧菌）；而在生物膜的外侧则会形成好氧反应区，生长硝化细菌（好氧菌）。外侧通过好氧硝化反应将有机物分解成无机化合物，内侧反硝化菌的厌氧反应则实现脱氮，将氮素转化为氮气从而彻底从水体中去除。正是这种微反应区间的共同作用，极大地提高了生物膜对于污染物的去除效率，并有利于反应完全进行。

     为了进一步增加生物膜上的微反应区间，提升污染物去除效率，我公司制作了更加纤维化的生物填料产品，并且使之还能够自悬浮于水体中，形成人工水草，从而扩宽了生物填料的适用范围，简化了施工难度。 

随着生物膜不断增厚，在水流等冲刷作用下，外侧老的生物膜会不断脱落，进而重新生成新的生物膜，使得净化效用持久有效.