PH对同步硝化反硝化生物膜内溶解氧分布的影响

　　同步硝化反硝化(SND)相比于传统脱氮具有简化工艺､节省投资和处理效率较高等优点，同时，影响同步硝化反硝化的因素也很多，如:DO､温度､C/N等[1，2]。因此，如何实现稳定的同步硝化反硝化对于脱氮具有重要意义。近年来，国内外关于同步硝化反硝化的讨论主要集中在其机理方面，主要分为宏观环境理论､微环境理论和生物学理论[3]，微环境理论认为:氧的扩散会在微生物絮体或生物膜内受到限制，从而形成溶解氧梯度，导致表面DO浓度高，主要生长好氧硝化菌和氨化菌，而内部氧传递受阻则产生缺氧区，以反硝化菌为主，这就形成了有利于同步硝化反硝化的微环境[4]。而国内目前对SND的研究多集中在优化工艺方面[5-7]，较少涉及其实现过程中微环境的表征与研究。本文正是针对实现同步硝化反硝化的微环境理论，在SBBR连续流的运行条件下，通过灵敏度高､对受试生物膜损害小的微电极技术[8]测定同步硝化反硝化生物膜内各深度处的溶解氧空间分布，且在已达到同步效果的生物膜基础上将其置于不同pH下，进而，达到验证微环境理论和探求pH对同步硝化反硝化生物膜TN去除､SND率及其膜内溶解氧分布的影响。

　　1 实验材料与方法

　　1.1 实验装置

　　装置主体由2种规格的SBBR和微电极检测系统组成，SBBR均由有机玻璃制成。其中，用于培养生物膜的SBBR内径14cm，高为70cm，有效容积为10L，如图1所示。该反应器内放置10片组合纤维填料，每片填料之间的间距为50mm左右。培养过程中运行方式为瞬时进水､曝气､静沉､排水，每天2个周期。用加热棒恒定SBBR内温度在26～28℃。用于主体实验的小型SBBR有效容积为2.56L，尺寸为16cm×16cm×10cm，放置单片经培养达到同步硝化反硝化的生物膜填料，采用鼓风曝气，通过转子流量计调节曝气量来控制溶解氧浓度，采用下部进水，上部出水的连续流运行方式。

　　微电极检测系统和生物膜上微电极探针测点分布分别如图2､图3所示。其中测量生物膜内部溶解氧值的微电极是丹麦Unisense公司生产的PA2000型溶解氧微电极探针。

　　1.2 实验用水

　　本实验采用人工模拟生活污水来培养驯化实验所需生物膜，原水水质为:COD227～307mg/L;TN21.5～29.6 mg/L; NH+4 -N 19.8 ～27.5 mg/L;NO-2 -N0～0.4mg/L;NO-3 -N0.3～2.4mg/L。采用淀粉､NH4Cl､KH2PO4､CaCl､MgSO4､FeSO4 和小苏打等配制污水组成，其中淀粉3g/10L;NH4Cl1.2g/10L;KH2PO40.25g/10L;CaCl20.2g/10L;MgSO40.3g/10L;FeSO40.02g/10L。

　　1.3 检测方法

　　COD:重铬酸钾法;氨氮(NH+4 -N)浓度:纳氏试剂分光光度法;硝氮(NO-3 -N)浓度:麝香草酚法;亚氮(NO-2 -N)浓度:N-(1-萘基)-乙二胺分光[9];DO和pH:德国WTW 分析仪;膜内溶解氧:丹麦Unisense溶解氧微电极检测系统。

　　1.4 生物膜的培养与驯化。

　　本文采用接种法培养生物膜，取广州市沥蟯污水处理厂二沉池回流污泥，沉淀排除上清液后倒入挂有纤维填料的SBBR中，同时加入人工配制的模拟污水并曝气。其中DO浓度为3mg/L左右，曝气时间8～8.5h，每天运行2个周期，每次开始曝气前采用全换容的方式加入新鲜污水。经过25d的连续培养，出水水质稳定，COD去除率达90%以上，氨氮去除率达85%以上，TN去除率30%左右。再取较厚的生物膜填料分别放入小型SBBR中采用连续流方式运行，同时以NaHCO3 调节其pH为6.5±0.1，7±0.1，7.5±0.1，8±0.1，8.5±0.1。每天取样测其三氮变化，待TN去除率和SND率稳定后用微电极检测其膜表面沿深度往下3mm的溶解氧变化情况。详情请下载：PH对同步硝化反硝化生物膜内溶解氧分布的影响