初始附着性研究：橄榄油厂废水处理膜与不同支撑材料的对比分析
前言：为了提高生物反应器的启动速度和效率，有时会采用生物膜技术。这项技术使用不同类型的材料来促进微生物的附着。惰性基质和经过橄榄油厂废水（OMWW）处理膜后的基质表面特性，以了解OMWW对附着的影响，以及最适合优化细菌附着的材料。
未经OMWW处理和经过OMWW处理的基质在细菌附着方面表现出差异。在经过OMWW处理之前，PVC和PP显示出显著的附着能力，是PET的两倍[PVC：1.58×10^5 CFU/cm2，PP：1.48×10^5 CFU/cm2和PET：0.72×10^5 CFU/cm2]。
经过OMWW处理后，初始细菌附着能力增加了10^6（从未经处理的基质的10^5 CFU/cm2增加到经过处理的基质的10^11 CFU/cm2），其中PET紧随其后，PP表现出最高的附着能力，分别是PVC的2倍和1.7倍[PET：1.39×10^11 CFU/cm2，PP：1.15×10^11 CFU/cm2和PVC：0.67×10^11 CFU/cm2]。OMWW处理膜影响塑料基质的物化特性，特别是给体电子性质，并改善了细菌对基质的初始附着（从10^5 CFU/cm2增加到10^11 CFU/cm2）。
地中海地区专门生产橄榄油的地区尤其受到橄榄油厂废水（OMWW）的影响，该废水对植物和动物造成危害。为减轻OMWW的影响，采用了多种技术，包括膜过滤、反渗透、电化学氧化、土地处理以及生物处理，如厌氧消化生产生物甲烷和好氧处理。
甲烷化不仅可以减少废水中的有机物质，还可以将其转化为可再生能源——甲烷。在厌氧消化开始后，由于需要时间积累足够的生物量来处理有机物质，生物甲烷发酵仅在启动第二周时才开始检测。产乙酸菌和产甲烷的厌氧菌的倍增时间非常缓慢，约为十天。
在生物反应器中使用支撑材料可满足多重要求，即一方面，微生物附着于表面，形成稳定的生物膜，增加微生物与环境的接触表面积；另一方面，它们限制了生物量的损失，并加快了反应器在内容物更新后的启动速度。许多类型的基质（塑料、沙子、石头、沸石等）被用于促进生物膜的形成。许多研究已经得出结论，物化特性、粗糙度、pH值、离子强度和孔隙度在细菌初始附着过程中起着重要作用。
有一个微生物附着于生物填料的方面受到了较少关注，即条件膜现象：当材料浸入液体介质中时，在材料表面沉积营养物质。有机材料中的物质，如糖和蛋白质，可以吸附到表面，形成条件膜，并影响物化特性、粗糙度、表面电荷和润湿性。而条件膜反过来又会影响细菌与表面的附着过程。
为了低成本、耐久性和易获取性，并且因为它们通常被用作厌氧消化器中的移动载体材料，选择了三种普通的塑料载体材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET：(C10H8O4)n）、聚丙烯（PP：(C3H6)n）和聚氯乙烯（PVC：(C2H3Cl)n）。
每种塑料材料被切割成1.5平方厘米的方形样品，用于接触角测量实验，以及切割成1平方厘米的方形样品，用于附着性测试。这些塑料支撑材料在乙醇中浸泡15分钟，以消毒并清除表面污垢，然后在无菌蒸馏水中进行超声波浴处理10分钟。样品经过多次用无菌蒸馏水冲洗后，在无菌环境下晾干，并存放在无菌条件下以备后用。
制备的细菌悬浮液通过过滤坡度沉积在醋酸纤维膜（0.45 μm）上，形成一个细菌膜，其厚度可能代表着50至100个细胞。将该膜放置在玻璃支撑上并允许其蒸发。然后测量接触角。用水（w）、甲酰胺（f）和二碘甲烷（d）作为参考溶剂。
将一滴液体形成在注射器末端，并沉积在样品表面上。立即使用放置在测角仪（GBX Instruments，法国）上的CCD摄像头获取一系列数字图像（Windrop）。对于每个样品和每个溶剂进行三次测量，实验重复三次。通过Van Oss等人的方程确定自由表面能：Lifshitz-Van der Waals γLW、电子受体γ+和电子给体γ−。
结论：在这种方法中，接触角（θ）可表示为方程（1）中的形式。γL(1+cosθ)=2⋅(γLWS⋅γLWL−−−−−−−−√+γ+S⋅γ−L−−−−−−√+γ−S⋅γ+L−−−−−−√)ΔGiwi=−2[((γLWi)12−(γLWw)12)2+2((γ+iγ−i)12+(γ+wγ−w)12−(γ+iγ−w)12−(γ+wγ−i)12)]
OMWW处理膜对支撑材料的物化特性的影响，通过比较这些塑料材料在处理前后的物化特性来进行。处理包括将材料浸泡在37˚C的OMWW中3小时，然后在无菌区域中干燥。
