炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究

中国环境科学2008,28(1)：87~91ChinaEnvironmentalScience炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究孟军,宫正,杨凤林*,刘思彤,孙翠(大连理工大学环境与生命学院,辽宁大连116023)摘要：利用包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的膜曝气生物膜反应器,对不含有机碳的氨氮废水进行了亚硝化启动试验的研究.结果表明,在进水NH4+-N浓度为200mg/L,温度为(34±1)℃,pH值为7.5~8.3,HRT为8h的条件下,通过逐步降低炭管内腔气压进而降低供氧量的方法,反应器连续运行83d,实现了稳定的亚硝化.荧光原位杂交(FISH)分析表明,硝化细菌主要集中在靠近曝气膜/生物膜界面区域,其中亚硝酸菌占优势地位,而靠近生物膜/液体界面区域硝化细菌数量较少.关键词：炭管膜曝气生物膜反应器(CMABR)；亚硝化；荧光原位杂交(FISH)中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-6923(2008)01-0087-05Start-upexperimentonshort-cutnitrificationbycarbontubemembraneaerationbiofilmreactor.MENGJun,GONGZheng,YANGFeng-lin*,LIUSi-tong,SUNCui(SchoolofEnvironmentalandBiologicalScience,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China).ChinaEnvironmentalScience,2008,28(1)：87~91Abstract：Thestart-upexperimentonshort-cutnitrificationontheammonia-nitrogenwastewaterwithoutorganiccarbonwascarriedoutinacarbonmembrane-aeratedbiofilmreactorwithnonwovenfabricssupportaroundthegas-permeablecarbontube.UndertheconditionofinfluentNH4+-Nconcentrationof200mg/L,temperatureof(34±1),pHvalueof℃7.5~8.3,HRT8h,stableshort-cutnitrificationwasachievedwithin83dofcontinuousoperationbydecreasingintra-membranepressuregradually.Fluorescentinsituhybridization(FISH)analysisindicatedthatnitrifyingbacteriawereconcentratedmainlynearthemember/biomassboundarea,inwhichnitrosobacteriaweredominant,andthenitrifyingbacterianearthebiomass/liquidboundareaweresmallrelatively.Keywords：carbontubemembrane-aeratedbiofilmreactor(CMABR)；short-cutnitrification；fluorescentinsituhybridization(FISH)在废水氨氮处理工艺中,亚硝化是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段,与全程硝化相比,亚硝化具有降低能耗、缩短硝化反应步骤、减少反应器容积等优点[1].另外,在一些新型脱氮工艺如SHARON-ANAMMOX组合工艺、OLAND工艺、CANON工艺等[2-4]中,亚硝化往往是整个工艺的限速步骤,因此,如何实现稳定的亚硝化具有十分重要的意义和应用价值[5].膜曝气生物膜反应器(MABR)是近年来迅速发展起来的新型生物膜法处理工艺.其膜组件既为微生物提供氧气,又是固着微生物的载体,当膜壁孔径很小时,能够进行无泡曝气,其氧利用效率最高可以达到100%[6-7].而氧气在扩散的过程中,被微生物利用,形成浓度梯度.与膜壁最接近的区域即生物膜内层是好氧区,外层是缺氧区[8].利用MABR进行同时硝化反硝化的研究已有报道[9-10],而用来实现亚硝化的研究,国内外鲜有报道.本研究利用多微孔炭管膜进行供氧,炭管表面包裹一层无纺布,作为微生物载体,对这种新型的炭管膜曝气生物膜反应器(CMABR)实现亚硝化的可行性进行研究,并采用荧光原位杂交法分析生物膜的微生物群落构成.1材料与方法1.1试验装置CMABR反应器为有机玻璃制成,呈圆柱形,外有一层水浴保