,366 北京科技大学学报 第30卷 50mgL以下，考虑污水的可生化性等因素，系统 水，经过4h运行后，出水氨氮和COD质量浓度分 对COD同样有着较好的降解效果 别低于3.5mgL和46mgL-1,表明悬浮载体生 100 100 物膜反应器对氨氮和COD降解取得了良好的效果 2.3蜂窝状生物膜的结构与氨氨降解机理 80 98 载体上的生物膜实际上是处于生长和脱落的动 60 96 态平衡中，生物膜不断地脱落更新，一般来讲，菌丝 体比菌胶团增殖速度快，丝状细菌在条件适宜的条 40 ◆一进水 94 件下，随着丝状细菌向载体周围空间生长，一些菌胶 量一出水 士去除率 团以丝状菌为骨架，附着在丝状菌体上生长和增殖. 20 92 在生物膜上通常会生长少量的丝状细菌，这些丝状 0等吉方为80 菌在蜂窝薄翼状的生物膜的形成过程中起到架桥作 用；蜂窝结构的形成，使球菌、杆菌在载体上可利用 的表面积大大增多，从而使表层的微生物量增加 图3反应时间为3h时氨氨降解及去除率 蜂窝状生物膜的膜壁厚度较薄，如图6所示，大部分 Fig.3 NH-N degradation and removal efficiency after 3h operation 集中在40~50hm之间.0kabe等17门用微氧电极测 2.2.2反应时间为4h的实验结果 量氧气在液相主体向生物膜内扩散时发现，大部分 当实验运行时间为4h时，运行结果如图4和 的溶解氧消耗在距离膜表面50~100m处.较薄 图5所示.从图中可以看出，对于氨氨质量浓度在 的生物膜改善了生物膜内基质传递困难和供氧不足 130mgL1以下，进水C0D小于350mgL的污 的问题，甚至使溶解氧和基质可以扩散到整个薄膜 400 0 内，对薄膜上硝化菌进行硝化反应起到很好的作用， 350 从而提高氨氨降解速率.蜂窝状结构增加了微生物 300 80 附着生长的比表面积，由于氨氮生物氧化主要在很 250 薄的部分表层生物膜内发生，因此生物膜比表面积 200 70 的增加扩大了单位容积内活性硝化菌的生存空间， 150 ◆进水 使得生物膜的氨氮降解功能显著提高 量一出水 100 ★一去除率 60 50 495256596265697z50 t/d 图4运行时间为4h时的COD降解及去除率 Fig.4 COD degradation and removal efficiency after 4 h operation 160 100 140 120 95 图6蜂窝状生物膜的厚度 100 Fig.6 Thickness of the honeycomb shape biofilm 80 190 60 ◆一进水 要获得稳定的氨氨降解效果，在生物膜上必须 量一出水 40 一去除率 85 存活并维持一定数量的硝化菌。载体上生物膜内快 20 速生长的微生物可以取代生长慢的微生物，但是如 0■量-80 果两物种不竞争营养物质，而只是竞争空间，则它们 4952565962656972 tid 的最终分布将取决于其在生物膜上各点处的相对生 长速度.实验中丝状微生物在高溶解氧浓度的作用 图5运行时间为4h时的氨氮降解及去除率 Fig.5 NH-N degradation and removal efficiency after 4h operation 下，以及受到pH值、序批式运行等条件的抑制，生 长速度变得缓慢，而环境条件有利于生长速率较慢50mg·L －1以下‚考虑污水的可生化性等因素‚系统 对 COD 同样有着较好的降解效果． 图3 反应时间为3h 时氨氮降解及去除率 Fig．3 NH ＋ 4 －N degradation and removal efficiency after3h operation 2∙2∙2 反应时间为4h 的实验结果 当实验运行时间为4h 时‚运行结果如图4和 图5所示．从图中可以看出‚对于氨氮质量浓度在 130mg·L －1以下‚进水COD小于350mg·L －1的污 图4 运行时间为4h 时的 COD 降解及去除率 Fig．4 COD degradation and removal efficiency after4h operation 图5 运行时间为4h 时的氨氮降解及去除率 Fig．5 NH ＋ 4 －N degradation and removal efficiency after4h operation 水‚经过4h 运行后‚出水氨氮和 COD 质量浓度分 别低于3∙5mg·L －1和46mg·L －1‚表明悬浮载体生 物膜反应器对氨氮和 COD 降解取得了良好的效果． 2∙3 蜂窝状生物膜的结构与氨氮降解机理 载体上的生物膜实际上是处于生长和脱落的动 态平衡中‚生物膜不断地脱落更新．一般来讲‚菌丝 体比菌胶团增殖速度快‚丝状细菌在条件适宜的条 件下‚随着丝状细菌向载体周围空间生长‚一些菌胶 团以丝状菌为骨架‚附着在丝状菌体上生长和增殖． 在生物膜上通常会生长少量的丝状细菌‚这些丝状 菌在蜂窝薄翼状的生物膜的形成过程中起到架桥作 用；蜂窝结构的形成‚使球菌、杆菌在载体上可利用 的表面积大大增多‚从而使表层的微生物量增加． 蜂窝状生物膜的膜壁厚度较薄‚如图6所示‚大部分 集中在40～50μm 之间．Okabe 等［17］用微氧电极测 量氧气在液相主体向生物膜内扩散时发现‚大部分 的溶解氧消耗在距离膜表面50～100μm 处．较薄 的生物膜改善了生物膜内基质传递困难和供氧不足 的问题‚甚至使溶解氧和基质可以扩散到整个薄膜 内‚对薄膜上硝化菌进行硝化反应起到很好的作用‚ 从而提高氨氮降解速率．蜂窝状结构增加了微生物 附着生长的比表面积．由于氨氮生物氧化主要在很 薄的部分表层生物膜内发生‚因此生物膜比表面积 的增加扩大了单位容积内活性硝化菌的生存空间‚ 使得生物膜的氨氮降解功能显著提高． 图6 蜂窝状生物膜的厚度 Fig．6 Thickness of the honeycomb-shape biofilm 要获得稳定的氨氮降解效果‚在生物膜上必须 存活并维持一定数量的硝化菌．载体上生物膜内快 速生长的微生物可以取代生长慢的微生物．但是如 果两物种不竞争营养物质‚而只是竞争空间‚则它们 的最终分布将取决于其在生物膜上各点处的相对生 长速度．实验中丝状微生物在高溶解氧浓度的作用 下‚以及受到 pH 值、序批式运行等条件的抑制‚生 长速度变得缓慢‚而环境条件有利于生长速率较慢 ·366· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷