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D0I:10.13374/1.issm100103.2008.04.039 第30卷第4期 北京科技大学学报 Vol.30 No.4 2008年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2008 蜂窝状微生物膜降解氨氮 祁佩时)王文斌)董有) 1)哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨1500902)武汉安全环保研究院，武汉430081 摘要实验利用新型悬浮载体对氨氨降解进行了研究。在悬浮载体上形成了蜂窝状的微生物薄膜结构，增加了微生物附着 的比表面积，薄膜的形成有利于氧气的扩散和基质的转移，为硝化菌提供了有利的生存环境。实验在pH值为7.8~8.2，温度 为24~29℃的条件下，当进水的氨氮质量浓度为40~78mgL-时，经过3h的反应周期后，氨氮质量浓度下降到2mgL-1以 下，C0D从300mgL-1降低到50mgL-以下；在反应周期为4h时，氨氮质量浓度从80~130mgL-1下降到3.5mgL-1以 下，C0D从350mgL一降低到46mgL一1以下.结果表明，该悬浮载体上形成的生物膜结构有利于氨氮降解，反应器内实现了 较好的COD和氨氮去除· 关键词生物膜：氨氮：悬浮载体：硝化 分类号X703.1 Biodegradation of ammonium nitrogen by a self-formed honeycomb-like biofilm QI Peishi),WANG Wenbin )DONG You2) 1)School of MunicipalEnvironmental Engineering.Harbin Institute of Technology.Harbin 150090.China 2)Wuhan Safety and Environmental Protection Institute,Wuhan 430081,China ABSTRACI Ammonium nitrogen (NH-N)removal was investigated by using a novel suspended carrier.Honeycomb-like biofilms were formed among the columns on the suspended carrier.The bioreactor was operated at 24-29C and pH values of 7.8-8.2. When the influent COD and NH-N concentrations were below 300mg-L and 78mg-L,respectively.the effluent COD and NH-N concentrations after 3h operation were less than 50mgL and 2mgL,respectively.After 4h operation,when the in- fluent COD concentration varied from 150 to 350mgL and the NH-N concentration from 80 to 130mgL,the corresponding effluent concentrations were below 46mgL and 3.5 mgL,respectively.The ammonium"nitrogen biodegradation rate in the suspended carrier biofilm reactor is greater than that in the conventional activated sludge system.The honeycomb structure increases the porous ratio,decreases the wall thickness of biofilm and favors mass transfer and oxygen pervasion into the interior of biofilm. which provides better conditions for nitrobacteria growth and improves NH-N removal efficiency. KEY WORDS biofilm:ammonia nitrogen:suspended carrier:nitrification 在污水的生物处理过程中，曝气的费用占到总 能够促进硝化菌的增长；Blance等发现，丝状菌的 运行费用的50%山，污水中NHN的降解时间是 存在能够增加硝化菌的活性.Krummel等报道， 决定曝气时间长短的主要因素，近年来，氨氨降解 有机物存在时，混合菌培养比纯菌培养中硝化菌的 成为污水处理研究者非常关注的一个问题，人们对 细胞产率要高，Sharma等[门的研究表明，在适宜的 此进行了大量的实验和研究 COD/TKN的情况下，可以获得最大的硝化菌浓度. 由于硝化菌是自养菌，它的生长速率较慢，体内 生物膜和活性污泥法相比，能够为生长缓慢和产率 缺乏一些聚合酶类的物质)，所以很难单独形成絮 系数较低的硝化菌生长提供有利条件，在生物膜 体).Pan等研究表明，当有异养微生物存在时， 中，由于溶解氧和基质传递的作用，微生物在膜内的 分布并不均匀⑧)，且不同生物膜的内部结构也有 收稿日期：2007-03-01修回日期：2007-09-28 基金项目：国家科技攻关专题基金资助项目(N。,2001269) 所不同0.生物膜的外部以活性生物体为主，而生 作者简介：祁佩时(1955一)，男，教授，博士生导师， 物膜的内部以生物体残骸为主山，当基质在生物 E-mail:pshqi@163.com 膜和液相之间传递和扩散时，生物膜内存在基质的蜂窝状微生物膜降解氨氮 祁佩时1） 王文斌1） 董 有2） 1） 哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090 2） 武汉安全环保研究院武汉430081 摘 要 实验利用新型悬浮载体对氨氮降解进行了研究．在悬浮载体上形成了蜂窝状的微生物薄膜结构增加了微生物附着 的比表面积薄膜的形成有利于氧气的扩散和基质的转移为硝化菌提供了有利的生存环境．实验在 pH 值为7∙8～8∙2温度 为24～29℃的条件下当进水的氨氮质量浓度为40～78mg·L －1时经过3h 的反应周期后氨氮质量浓度下降到2mg·L －1以 下COD 从300mg·L －1降低到50mg·L －1以下；在反应周期为4h 时氨氮质量浓度从80～130mg·L －1下降到3∙5mg·L －1以 下COD 从350mg·L －1降低到46mg·L －1以下．结果表明该悬浮载体上形成的生物膜结构有利于氨氮降解反应器内实现了 较好的 COD 和氨氮去除． 关键词 生物膜；氨氮；悬浮载体；硝化 分类号 X703∙1 Biodegradation of ammonium nitrogen by a self-formed honeycomb-like biofilm QI Peishi 1）W A NG Wenbin 1）DONG You 2） 1） School of Municipal ＆ Environmental EngineeringHarbin Institute of TechnologyHarbin150090China 2） Wuhan Safety and Environmental Protection InstituteWuhan430081China ABSTRACT Ammonium nitrogen （NH ＋ 4 －N） removal was investigated by using a novel suspended carrier．Honeycomb-like biofilms were formed among the columns on the suspended carrier．T he bioreactor was operated at 24－29℃ and pH values of 7∙8－8∙2． When the influent COD and NH ＋ 4 －N concentrations were below 300mg·L －1 and78mg·L －1respectivelythe effluent COD and NH ＋ 4 －N concentrations after3h operation were less than50mg·L －1and2mg·L －1respectively．After4h operationwhen the influent COD concentration varied from150to350mg·L －1and the NH ＋ 4 －N concentration from80to130mg·L －1the corresponding effluent concentrations were below 46mg·L －1 and 3∙5mg·L －1respectively．T he ammonium-nitrogen biodegradation rate in the suspended carrier biofilm reactor is greater than that in the conventional activated sludge system．T he honeycomb structure increases the porous ratiodecreases the wall thickness of biofilm and favors mass transfer and oxygen pervasion into the interior of biofilm which provides better conditions for nitrobacteria growth and improves NH ＋ 4 －N removal efficiency． KEY WORDS biofilm；ammonia nitrogen；suspended carrier；nitrification 收稿日期：2007-03-01 修回日期：2007-09-28 基金项目：国家科技攻关专题基金资助项目（No．2001269） 作者简介：祁佩时（1955－）男教授博士生导师 E-mail：pshqi＠163．com 在污水的生物处理过程中曝气的费用占到总 运行费用的50％［1］污水中 NH ＋ 4 －N 的降解时间是 决定曝气时间长短的主要因素．近年来氨氮降解 成为污水处理研究者非常关注的一个问题人们对 此进行了大量的实验和研究． 由于硝化菌是自养菌它的生长速率较慢体内 缺乏一些聚合酶类的物质［2］所以很难单独形成絮 体［3］．Pan 等［4］研究表明当有异养微生物存在时 能够促进硝化菌的增长；Blance 等［5］发现丝状菌的 存在能够增加硝化菌的活性．Krummel 等［6］报道 有机物存在时混合菌培养比纯菌培养中硝化菌的 细胞产率要高．Sharma 等［7］的研究表明在适宜的 COD／TKN 的情况下可以获得最大的硝化菌浓度． 生物膜和活性污泥法相比能够为生长缓慢和产率 系数较低的硝化菌生长提供有利条件．在生物膜 中由于溶解氧和基质传递的作用微生物在膜内的 分布并不均匀［8－9］且不同生物膜的内部结构也有 所不同［10］．生物膜的外部以活性生物体为主而生 物膜的内部以生物体残骸为主［11］．当基质在生物 膜和液相之间传递和扩散时生物膜内存在基质的 第30卷 第4期 2008年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．4 Apr．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．04．039