移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的实现及动力学分析_丁进

移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的实现及动力学分析_丁进传统的生物脱氮理论认为在好氧情况下，反硝化过程难以实现，因而在单一反应器内不能达到同步硝化反硝化[1-2]。生物膜技术因所其占空间小及良好的固液分离而在废水处理中的应用不断增加。移动床生物膜反应器（MBBR）是在生物膜技术的基础上，以悬浮填料载体上附着生长的生物膜代替活性污泥而形成的一种复合式膜生物废水处理装置[3-4]。其生物膜作为一种特殊的微生物聚集形式，其在传质条件及多种细菌共生上具有独特的优势，可在生物膜上形成稳定的好氧区、缺氧区/厌氧区，从而实现在生物膜表面硝化，内部反硝化的同步硝化反硝化（SND）过程[5]。目前，国内外研究学者对MBBR的研究主要集中在反应器的启动、影响因素（有机负荷、DO含量、C/N、HRT等）、载体的选择和微生物种群结构的变化等方面，对动力学过程的研究较少[6-14]。本研究主要目的为构建一个高效的MBBR，使反应器内填料快速挂膜，硝化菌和反硝化菌得到富集，实现单一反应器内同步硝化反硝化过程；基于动力学过程的研究，为该项技术的实际应用提供参考依据。1材料与方法1.1实验装置实验装置如图1所示，反应器有效容积为4L，在其底部放置曝气砂头，通过曝气提供反应器运行所需氧气并使内部悬浮填料转动。反应器填料为K3型，填充率为40%。K3型填移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的实现及动力学分析丁进，陶先超，李维，郜庭，石先阳（安徽大学资源与环境工程学院，安徽合肥230601）摘要：以低COD/N人工模拟废水为基质，研究移动床生物膜反应器（MBBR）内同步硝化反硝化（SND）过程。进水COD和NH4+-N的质量浓度分别为200mg/L和40mg/L，以K1型填料为载体（填充率为40%），DO控制在3～4mg/L，20d后有稳定的生物膜形成。生物膜完全成熟后，每个填料上平均生物膜量为33.5mg，出水COD和NH4+-N去除率平均分别达86.68%和97.25%，NO2--N基本无累积，NO3--N的质量浓度均保持在5mg/L以下，TN去除率在后期最高达90.6%，计算得到SND率达91.66%，结果证实在单一反应器内实现了良好的同步硝化反硝化过程。动力学模拟得出同步硝化反硝化过程中的NO3--N饱和常数为5.83mg/L，大于单级反硝化过程中的硝酸盐氮饱和常数。关键词：移动床生物膜反应器；