随着我国工农业的快速发展,许多湖泊、水库、城市河道由于氮素超标引起的富营养化导致蓝藻的频繁暴发。因此氮素污染等所造成的环境问题已日益引起人们的关注。针对氮素超标所引起的水环境污染,人们采用了多种生物方法进行处理,其中生物膜法是一种有效的方法。可是在载体上生长的生物膜的结构,与废水降解反应之间是一个极为复杂的体系。如果能深入了解并掌握生物膜结构的状态和变化,这将在生物膜法处理废水技术上,对于改善其性能、提高其处理效果具有重大意义,然而目前对于这方面的理论研究却相当的缺乏。本文就陶瓷载体上的生物膜的生长情况及其一些影响因素进行了分析讨论,讨论的内容分为三个部分:第一部分利用微电极技术,检测了不同生长阶段生物膜的内部溶解氧浓度,研究了生物膜生长过程及生物膜活性。生物膜的生长过程是随着其厚度的增加,生物膜由致密结构变为疏松结构,溶解氧的渗透速率发生变化。根据测得的数据建立扩散反应方程,拟合发现零级动力学方程更符合所测数据。第二部分探讨了有机物在生物膜不同生长条件下降解的规律以及生物膜的内部结构的变化,主要讨论了反应器中不同位置、不同流速、不同碳源的条件下,生物膜的内部结构所受到的影响。在流速较慢,停留时间较长,负荷较低的情况下,反应器内的生物膜形态复杂,既有致密的生物膜又有疏松的生物膜。不同碳源的生物膜其结构不同,适宜生长的菌种也就会不同,微生物分布也会不同,导致生物膜的活性不同,氧传递效率也不一样,生物膜废水处理的效果也发生变化。第三部分讨论了生物膜在电镀废水处理中的应用情况,在处理时添加适量葡萄糖促进生物膜的生长,利用微电极测得在生物膜1mm处其溶解氧为4.7mg/L,此时氨氮去除效果明显。但当以甲醇为碳源时,生物膜表面致密,外观观察不到孔隙,在约0.5mm部分溶解氧浓度趋向零,氨氮的去除效果不佳。生物膜内溶解氧数据能够表征生物膜的结构状态。通过微电极对基于陶瓷载体上的生物膜内溶解氧浓度的监测,并据此研究生物膜中的微观反应动力学,研究结果表明过于致密或过于疏松的生物膜都不是活性最好的生物膜,外部疏松内部致密的生物膜菌种分布更为合理,可达到较好的废水处理效果。