新型懸浮載體生物膜特性及硝化機制.pdf

1、隨著水體富營養(yǎng)化的日益嚴重，去除水中氮素污染已經(jīng)成為當今水污染防治領域的一個熱點。近年來人們對硝化反硝化理論與技術進行了大量研究，其中懸浮載體生物膜由于具有強化處理效果，簡化處理流程等優(yōu)點而受到廣泛關注。本文主要針對開發(fā)的一種新型懸浮載體生物膜反應器中的硝化、亞硝化性能及生物膜特性進行了研究。
　　研究開發(fā)了一種新型懸浮生物載體，其材料為加有無機活性離子的聚丙烯塑料，外形呈空心圓柱型，內部有向心的圓柱條。規(guī)格為Ф53×53mm，密

2、度為0.99g/cm3，孔隙率為90％，總表面積為236m2/m3。載體表面經(jīng)過特殊處理，以便于微生物的掛膜。試驗研究表明，該懸浮載體具有良好的生物附著性。
　　試驗對懸浮載體生物膜上同步硝化反硝化及其影響因素進行了研究。考察了 DO濃度在1～3mg/L之間時，DO的變化對氨氮降解效率、反硝化效率的影響；探討了 C/N比對反硝化反應的影響，以及 C/N的適宜范圍；同時，研究了溫度對硝化反應的作用。試驗結果表明，當 DO濃度為2 m

3、g/L，C/N為8～10，溫度為20～30℃，反應器具有較高的硝化效果，平均硝化率在90％以上，同時系統(tǒng)的反硝化率在40％左右。
　　試驗研究了水流剪切力對懸浮載體生物膜的厚度和表面特征的影響。探討了水流速度由0.032 m/s提高到0.056 m/s和0.089 m/s時，生物膜的厚度及表面粗糙度隨著表面剪切力增大而減少情況；通過掃描電鏡對懸浮載體生物膜結構形式、生物膜的厚度等進行了觀察；從研究結果可看出，懸浮載體生物膜的厚度主

4、要在80～130 um之間，生物膜頂層的結構顯得疏松和雜亂，而底層的生物膜結構相對整齊和均勻；生物膜表面呈現(xiàn)出不平整的、類似山丘狀的起伏特征。試驗結果還表明，隨著水流剪切力的增加，膜的表面形貌變得相對平滑。
　　試驗研究了不同水流剪切力和基質濃度對生物膜上胞外分泌物（EPS）的影響。探討了水流剪切力與胞外多糖分泌的相關關系；考察了 COD濃度對 EPS分泌的影響；研究結果表明，當水流速度由0.032 m/s提高到0.056 m/s

5、時，胞外多糖的分泌量在增加前出現(xiàn)了一個遲緩期；14d后生物膜上胞外多糖的分泌又逐漸回落到水流剪切力變化前的水平。當水流速度由0.056 m/s增加到0.089 m/s時，22 d后生物膜上胞外多糖的分泌量回落到水流剪切力變化前的水平，這說明水流剪切力的改變對胞外蛋白的影響較小，胞外蛋白基本上在4～5.5 mg/g MLSS之間波動。研究結果還表明，提高COD濃度促進了 EPS的分泌，基質濃度的變化對 EPS的影響并不像水流剪切力的影響一

6、樣，沒有出現(xiàn)滯留時間。
　　試驗研究了苯酚濃度對懸浮載體上微生物硝化功能的抑制情況?？疾炝吮椒訚舛仍?～20 mg/L時，苯酚濃度對硝化的抑制作用，以及苯酚降解速度對硝化反應的抑制影響；探討了溫度與硝化反應、抑制時間之間的變化規(guī)律。試驗結果表明，隨著苯酚濃度的增加，硝化抑制作用增強。同時可看到，當啟始濃度低于10 mg/L時，微生物對苯酚降解結束后，硝化活性可以完全恢復，苯酚的硝化抑制是可逆的、非競爭性抑制。試驗結果還表明，反應溫

7、度在20～30℃時，隨著溫度的升高，苯酚的降解加快，抑制時間縮短，有利于硝化反應的進行。此外，當 pH值在7～8.2時，降低 pH值，苯酚的降解速度加快，苯酚對硝化反應的抑制的時間變短。
　　試驗研究了懸浮載體生物膜對中高濃度氨氮降解情況與亞硝酸的積累情況。研究表明，在進水氨氮濃度為420 mg/L,溫度為25℃，HRT為24h， DO為2 mg/L，pH為8時，氨氮去除率達到75％以上，亞硝酸氮的積累達到70％以上，試驗實現(xiàn)了較

8、高的氨氮去除率和穩(wěn)定的亞硝酸氮積累。亞硝酸的比生成速率為5.868 mg/(L·h)，遠遠大于硝酸鹽氮的比生成速率0.9931 mg/(L·h)。
　　試驗對懸浮載體生物膜反應器的動力學模型進行了考察，氨氮去除動力學模型，對不同初始濃度的合成廢水和生活污水的間歇實驗數(shù)據(jù)模擬結果表明，該模型能夠較好地用于評價和描述懸浮載體生物膜的生物降解過程。試驗對懸浮載體生物膜同步硝化反硝化的動力學模型進行了初步探討，提出了懸浮載體生物膜上同步硝