生物膜是微生物在自然界中的广泛存在形式,将生物膜应用于污水处理中,生物膜法污水处理技术具有微生物种类丰富、污泥沉降性好易于管理、对污水水质适应能力强等优点,对于生物膜法中生物膜形成生长影响因素研究,一直受到广大研究者的极力关注。振动格栅装置通过格栅在水箱中做上下往返运动,可在一定范围内产生近似各向同性紊流,因为这一特点,振动格栅装置被广泛应用于泥沙启动、泥沙扬动以及海洋、大气、湖泊分层流的研究。在生物膜反应器中,生物膜生长的形成生长水力条件常同时受平均流动与紊流脉动两方面的影响。目前已有较多学者关注了水力条件对于生物膜形成生长的影响,但大多数研究结果基于两者耦合作用同时对于生物膜生长的作用,关于紊流脉动单方面水力条件因素对于生物膜生长的研究还不多见。基于以上研究背景,本文采用自行设计的振动格栅生物膜反应器装置,在此反应器流场中,可单独研究紊流脉动因素对生物膜生长的影响。通过改变振动格栅生物膜反应器的运行频率,以此改变反应器中各向同性紊流的紊流强度,通过在反应器培养生物膜,分析各向同性紊流强度对生物膜形成生长特性的影响。通过实验结果分析,主要研究成果内容如下:(1)单独设计了振动格栅生物膜反应器培养装置,在0.5Hz、1.0Hz、1.5Hz、2.0Hz与2.5Hz频率下运行反应器,证明了设计的反应器内可产生近似各向同性均匀紊流。对反应器中生物膜载体位置进行紊流强度确定,五种运行频率下分别为0.56 cm/s、1.45cm/s、1.92cm/s、2.54cm/s和3.10cm/s。(2)在反应器不同紊流强度下培养生物膜,观察不同紊流条件下生物膜的生长状况,在1.92cm/s紊流强度下,生物膜的生物量和生长厚度达到最大值,分别为18.29±0.8mg、0.95±0.06mm。生物膜密度在2.54cm/s紊流强度下为最大值,为32.14±0.5μg/mm~3。(3)振动格栅生物膜反应器中紊流强度的增加可以促进生物膜微生物分泌胞外聚合物,在生物膜的EPS含量测定中,蛋白质的含量均高于多糖,多糖与蛋白质含量在紊流强度增加时均呈上升趋势。(4)对0cm/s、1.45cm/s、2.54cm/s紊流强度下的生物膜进行测序,发现不同紊流强度下生长的生物膜菌落种群结构具有差异性,Firmicutes、Bacteroidetes、Proteobacteria为生物膜中生长主要菌种(门分类水平),在高紊流强度下,更有利于Cloacibacterium属、Aeromonas(气单胞菌属)、Flavobacterium(黄杆菌属)等细菌生长。生物膜菌种多样性表示,在1.45cm/s紊流强度下,生物膜细菌表现更高的多样性。