紊流脉动对生物膜理化性质的影响

龙天渝，郭莉莎，贾黎明，罗 超

(1.三峡库区生态环境教育部重点实验室(重庆大学)，重庆 400045；2.低碳绿色建筑国际联合研究中心(重庆大学)，重庆 400045)

生物膜广泛存在于自然环境中，当载体表面含有少量的水分和营养物质就能被微生物定植并形成生物膜[1]，因其具有良好的水处理能力而被广泛地应用于水处理反应器中。生物膜的理化性质包含其生物量、厚度、密度和其胞外聚合物(EPS)的组成成分等，这些性质与生物膜的附着能力、传质效率和细胞活性密切相关[2-3]，因而影响了生物膜反应器的处理效果。在实际自然环境中，水体大多处于紊流状态，紊流对生物膜特性的影响是紊流时均流速、脉动流速和水流剪切力等共同作用的结果。已有研究表明，时均流速和水流剪切力对生物膜的理化性质有显著影响[4]，而仅针对紊流脉动对其理化性质影响的研究鲜见报道。研究紊流脉动对生物膜理化性质的影响，可为生物膜反应器的设计与运行优化提供理论参考。

在通常的紊流中，均存在时均流速和脉动流速，两者相互影响、相互耦合，其间的关系极为复杂，难以区分各自的作用。振动格栅装置产生的紊流能在距离格栅一定的区域内形成时均流速为零的近似各向同性的紊流，并且通过改变格栅的运行参数(如格栅几何尺寸、振动冲程和频率等)可方便地调控紊流脉动流速和有效紊流强度，因此，借助其研究紊流脉动是一种有效的方法[5]。在过去50年里采用振动格栅形成的紊流已被广泛用于研究工程中许多与紊流脉动相关的问题[6]。……