进水负荷对曝气生物滤池内微生物的影响_张真江

进水负荷对曝气生物滤池内微生物的影响*张真江李继董文艺(哈尔滨工业大学深圳研究生院环境科学与工程研究中心，广东深圳518055)摘要:曝气生物滤池(BAF)技术集生物降解与固体截留于一体，抗冲击负荷能力强。通过提高滤速，可以增加处理容量并节省空间与成本。综述进水负荷对BAF中生物膜形成、生物的空间分布、生物量、生物活性等方面的影响，指出今后的发展应集中于研究生物膜的特点、稳定高效的运行方式及处理效率与反应器微生物特征的相关性等方面。关键词:曝气生物滤池;进水负荷;生物膜;空间分布;生物活性INFLUENCEOFAPPLIEDLOADINGONMICROORGANISMSINBIOLOGICALAERATEDFILTERZhangZhenjiangLiJiDongWenyi(EnvironmentScienceandEngineeringResearchCenter，HarbinInstituteofTechnology，ShenzhenGraduateSchool，Shenzhen518055，China)Abstract:BiologicalAeratedFilter(BAF)isatechnologywhichiscapableofbiodegradationandsolidseparationinonestagewithstrongabilityofanti-shockingloading.Increasingfiltrationratecanincreasetreatmentcapacity，thussavingspaceandcost.Theinfluenceofappliedloadingonthebiofilm，spatialdistribution，biomassandbiologicalactivityweresummarizedinthispaper.Futurestudyshouldbefocusedonstableandefficientrunning，thecorrelationbetweenefficiencyofreactor，microbialcharacteristicsandsoon.Keywords:biologicalaeratedfilter;appliedloading;biofilm;spatialdistribution;biologicalactivity*国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07317-02);深圳市南山区科技研发资金(南科院2008006);深圳市科技计划项目(SG200810130012A)。0引言曝气生物滤池(BAF)以其高效、节能、占地面积小等特点在实际中的应用不断增加，成为研究热点［1-2］。目前关于BAF的研究主要集中于处理效能、工艺特性、填料的选择等方面，而有关进水负荷对生物膜特性、微生物种群组成、空间分布、活性等机理研究却一直进展缓慢［3］。Cao等［4］的研究表明，生物膜中微生物的群落构成与进水水质有关。受进水水质和水力剪切力等流态特征的影响，BAF生物膜的形态和结构、生物量、生物活性以及微生物种群组成等方面都各具特点［5］。进水负荷的影响，加上硝化菌的增长速率较慢以及异养菌对其空间和溶解氧的竞争，使得硝化作用并不是十分稳定［6］。在实际应用中，也存在有机碳严重限制硝化细菌进行生化反应的问题［7-8］。本文综述了进水负荷对BAF中微生物的影响，探讨了反应器内生物膜特征和微生物种群的变化规律，以期为深入研究提供参考。1进水负荷对生物膜结构的影响1.1生物膜结构研究的重要性生物膜结构是生物膜中传质机理与传质速率的关键性因素［9］。对于生物膜结构的研究，早期的数学模型都假定生物膜是二维并且均质的。对整个工艺过程分析不合理，对某些机理的认识存在误区。在没有考虑生物膜结构的情况下，不能对系统整个过程中的生物膜更替有一个正确的了解。1.2生物膜的形态和结构特征邱立平等［10］通过扫描电镜观察发现，稳态运行时BAF生物膜在填料表面散乱分布，表层有绒状随机伸展结构;部分生物膜表面有丝状菌体分布，呈束状缠绕。BAF反应器中的生物膜厚度沿水流方向减小，表面粗糙度和伸展起伏程度下降。进水端至中间部分的生物膜颜色为深灰色，此后渐变为浅褐色至褐色。孙文鹏等［11］的研究也得出与以上基本相同的生04环境工程2011年4月第29卷第2期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.02.019物膜形态与结构。1.3不同负荷下生物膜结构的形成赵玉晓等［12］分析了生物膜的形成过程，得出载体上的生物膜是固着态微生物自身生长的结果，而非悬浮态微生物的黏附作用的结果。可以通过控制进水负荷使固着态微生物快速繁殖，来达到快速挂膜的目的。SurenWijeyekoon等