1.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(gè)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(fù)雜，這里詳細(xì)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(dòng)力外，還有湍流擴(kuò)散力、表面剪切力、載體運(yùn)動(dòng)引起的力等。

2.載體表面親水性的影響

通過對(duì)不同載體掛膜實(shí)驗(yàn)得出：GPUC載體表面含有-OH、酰胺基等親水性基團(tuán)，而大部分微生物本身具有良好的親水性，載體表面與微生物表面能夠形成氫鍵結(jié)構(gòu)；同時(shí)親水性載體表面自由能低于疏水性載體的表面自由能，水中的微生物更容易接近親水性載體表面吸附生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)中對(duì)GPUC載體與普通多孔載體進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示GPUC載體的掛膜量及掛膜生物活性均大于普通多孔載體。

3.溫度對(duì)掛膜行為的影響

水溫是微生物的重要生存因子,在適宜的水溫范圍內(nèi)微生物可大量生長(zhǎng)繁殖。每一種微生物都有一個(gè)最適生長(zhǎng)溫度，在一定溫度范圍內(nèi)大多數(shù)微生物的新陳代謝活動(dòng)都會(huì)隨著溫度的升高而增強(qiáng)，隨著溫度的下降而減弱。好氧微生物的適宜溫度范圍是10—35℃。水溫對(duì)硝化菌的生長(zhǎng)和硝化速率有較大的影響。大多數(shù)硝化菌合適的生長(zhǎng)溫度是25—30℃之間，當(dāng)溫度低于25℃或者高于30℃硝化菌生長(zhǎng)減慢，10℃以下硝化菌的生長(zhǎng)及硝化作用顯著減慢。

分別在10℃、20℃、35℃左右時(shí)進(jìn)行掛膜試驗(yàn)，同時(shí)在整個(gè)掛膜過程中測(cè)定填料上附著的微生物量，根據(jù)結(jié)果繪制不同溫度下的微生物量變化曲線如圖所示。在10℃時(shí)，掛膜啟動(dòng)較慢，經(jīng)過7d才有明顯的生物膜附著，掛膜成熟經(jīng)過了21d，附著生物量最大值為2.1 g/L；在35℃時(shí)，經(jīng)過4d生物膜開始形成，生物膜成熟經(jīng)歷了大約19d，附著生物膜量最大值為3.5g/L；在20℃左右時(shí)，經(jīng)過2d生物膜開始形成，生物膜成熟經(jīng)過了10d左右，附著生物膜量最大值為5.7g/L。可見，溫度對(duì)掛膜的影響不大明顯，在15℃～30℃范圍內(nèi)，填料表面生物膜都能夠形成，掛膜啟動(dòng)的比較快。

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

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

4.載體比表面積、表面粗糙度的影響

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(duì)微生物的捕捉能力。

表面粗糙度大的載體對(duì)水流具有更強(qiáng)的重新分布能力使反應(yīng)器內(nèi)水流對(duì)載體上生物膜的剪切力變小，同時(shí)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(jìn)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(xué)環(huán)境從而避免水流剪切力對(duì)附著微生物增長(zhǎng)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。