膜生物反应器中同步硝化反硝化动力学模型_蒋胜韬

第8卷　第23期　2008年12月1671-1819(2008)23-6283-05　科　学　技　术　与　工　程ScienceTechnologyandEngineering　Vol.8　No.23　Dec.2008　2008　Sci.Tech.Engng.环境科学膜生物反应器中同步硝化反硝化动力学模型蒋胜韬　王三秀(浙江台州学院,台州317000)摘　要　在对硝化基础反应动力学和反硝化基础反应动力学分析的基础上,建立了一体式膜生物反应器中的同步硝化反硝化反应动力学模型。通过一体式膜生物反应器运行的实验数据和模型推导,求得的硝酸盐饱和常数KNO3要远远高于传统单级反硝化过程中的硝酸盐饱和常数,从量化的角度解释了同步硝化反硝化现象。关键词　膜生物反应器　　硝化　　反硝化　　同步硝化反硝化　　动力学模型中图法分类号　X524;　　　　文献标志码　A2008年8月18日收到　浙江省台州学院青年资助项目(08QN10)资助第一作者简介:蒋胜韬(1980—),男,江西吉安人,硕士,讲师。研究方向:水污染治理。E-mail:jst80@126.com。　　根据膜生物反应器系统中同步硝化反硝化的实验研究,认为膜生物反应器系统中同步硝化反硝化的机制可以从微观环境和微生物学机理两个方面进行解释[1,2]。从微生物学角度来看,由于超滤膜的强制截留作用,使得自养型硝化菌和异养型反硝化菌能够在MBR中并存,从而使同步硝化-反硝化的发生成为可能。硝化细菌是自养型好氧微生物,依靠氨氮和亚硝酸盐氮的氧化获得能量生长,需要氧气作为呼吸的最终电子受体;反硝化细菌大多为异养性兼性厌氧微生物,在缺氧和低溶解氧的条件下利用有机物的氧化作为能量来源,而将硝酸盐和亚硝酸盐作为无氧呼吸时的电子受体。对于反硝化细菌来说,氧气的存在对反硝化过程有抑制作用,主要表现在电子受体(氧气、亚硝酸盐、硝酸盐)之间争夺电子的能力差异上,通常氧气接受电子的能力远远高于亚硝酸盐和硝酸盐,但是氧气的存在对绝大部分反硝化菌本身并不抑制,而且这些细菌呼吸链的某些成分甚至需要在有氧的条件下才能合成。从微观环境角度而言,由于MBR中能够存在高浓度的活性污泥,限制了氧气向污泥絮体内部的扩散,因而在污泥絮体内部能够形成缺氧环境,在这种条件下,硝化反应可以在有氧的污泥絮体表面进行,而反硝化则可以在缺氧的絮体内部进行。基于上述分析进行了一体式膜生