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第4期 祁佩时等：蜂窝状微生物膜降解氨氮 ,365 浓度梯度，生物膜比活性所确定的氨氨生物氧化主 镀白金进行预处理， 要在很薄的部分表层生物膜内发生).最近的生 物膜理论的发展13]，也促使研究者从一些新的角 2结果与讨论 度考虑提高氨氨的去除效率. 2.1载体的挂膜 因此，实验根据生物膜法和悬浮生长法的优点， 硝化菌在氨氨的降解过程中起主要作用，因此 采用新型的悬浮载体作填料，对悬浮载体上的氨氮 悬浮载体序批式反应器中生物膜上硝化菌的培养对 降解进行了研究，并且就生物膜的厚度、比表面积等 氨氮降解非常重要，实验对微生物的培养过程如下， 对氨氨降解的影响进行了分析， 取某市政污水处理厂的剩余污泥作为接种污泥，把 接种污泥和污水一起加入到SBR反应器中，充分搅 1材料与方法 拌混合后静置24h,然后加入30L的悬浮载体，按 1.1实验装置与载体 照曝气22h,静置1h,排放和进水1h运行，每次进 实验装置如图1所示.实验采用序批式SBR反 水和排水量为1/2；运行培养驯化5d后，运行方式 应器方式运行，每次进水和排水为有效容积的1/3， 改为曝气10h,沉淀1h,排水和加入污水时间1h,挂 反应器由有机玻璃制作而成，直径为400mm,有效 膜第17天，在载体表面生长了薄薄一层致密的红褐 容积为100L,载体投加量为30L,投配率为30%. 色生物膜，调整运行条件和进水浓度继续挂膜，第 38天，在载体内部的向心柱与向心柱之间，形成蜂 窝状的薄膜结构，生物膜培养成熟，至此挂膜结束， 挂膜期间，水温在25士0.5℃，溶解氧控制在2~ 5mgL-1之间. 0 0 2.2实验结果与分析 0 实验采用序批式，对运行时间为3h和4h的悬 00 浮载体反应器的氨氨去除效果进行研究，实验期间 pH控制在7.8~8.2，水温在24~29℃之间.当运 行周期发生改变时，为了使微生物能够适应新的运 1一水箱；2-0RP在线测定仪；3一D0和温度在线测定仪；4一悬 行条件，中间有一周的调整适应时间 浮载体；5一pH值在线测定仪：6一取样口：7一曝气装置和转子流 2.2.1反应时间为3h的实验结果 量计：8一排泥口 实验采用间歇式进水和排水的运行方式，当实 图1实验装置示意图 Fig.I Schematic diagram of the experimental and control system 验运行3h时，进、出水COD和氨氮质量浓度及去 除率的变化如图2和图3.由图3可知，当进水氨氮 实验所用载体为聚丙烯材料中添加了无机活性 质量浓度在80mgL-以下时，出水氨氨质量浓度 离子的多孔圆柱体，载体外形为53mmX53mm圆 低于2.0mgL-1,出水氨氨质量浓度符合中国的生 柱型，内部为向心的圆柱条；载体表面经过特殊的技 活污水排放标准，系统具有较强的氨氨降解能力· 术处理，便于硝化菌和其他微生物的附着，载体的 当进水C9低于300mgL时，，水质量浓度在 比表面积为236m1,密度为0.995gcm-3.悬浮载 体由于密度略小于水，在挂膜前静止时浮于水面上； 300 当曝气时，由于受到曝气的搅拌作用和水力作用，载 250 82 体处于流化状态，载体挂膜结束后，当曝气停止后， 200 80 载体沉入反应器底部. 150 1.2水质分析和检测方法 ◆一进水 78 100 ■出水 COD、VSS、NH一N等用标准方法(APHA, ☆一去除率 76 1998)16].D0用在线D0测定仪(Model YSI5100, 50 YSI INC,Yellow Spings),pH用在线测定仪 51013172329323874 0 t/d (WT W inolab,level2),生物膜结构采用扫描电镜 (SEM,HITACHⅢ5一47O0)进行观察拍照，样品在自 图2反应时间为3h时COD降解及去除率 然条件下风干后用离子溅射仪(Gatan Model682)喷 Fig.2 COD degradation and removal efficiency after 3h operation浓度梯度生物膜比活性所确定的氨氮生物氧化主 要在很薄的部分表层生物膜内发生［12］．最近的生 物膜理论的发展［13－15］也促使研究者从一些新的角 度考虑提高氨氮的去除效率． 因此实验根据生物膜法和悬浮生长法的优点 采用新型的悬浮载体作填料对悬浮载体上的氨氮 降解进行了研究并且就生物膜的厚度、比表面积等 对氨氮降解的影响进行了分析． 1 材料与方法 1∙1 实验装置与载体 实验装置如图1所示．实验采用序批式SBR 反 应器方式运行每次进水和排水为有效容积的1／3． 反应器由有机玻璃制作而成直径为400mm有效 容积为100L．载体投加量为30L投配率为30％． 1－水箱；2－ORP 在线测定仪；3－DO 和温度在线测定仪；4－悬 浮载体；5－pH 值在线测定仪；6－取样口；7－曝气装置和转子流 量计；8－排泥口 图1 实验装置示意图 Fig．1 Schematic diagram of the experimental and control system 实验所用载体为聚丙烯材料中添加了无机活性 离子的多孔圆柱体载体外形为●53mm×53mm 圆 柱型内部为向心的圆柱条；载体表面经过特殊的技 术处理便于硝化菌和其他微生物的附着．载体的 比表面积为236m －1密度为0∙995g·cm －3．悬浮载 体由于密度略小于水在挂膜前静止时浮于水面上； 当曝气时由于受到曝气的搅拌作用和水力作用载 体处于流化状态．载体挂膜结束后当曝气停止后 载体沉入反应器底部． 1∙2 水质分析和检测方法 COD、VSS、NH ＋ 4 －N 等用标准方法（APHA 1998） ［16］．DO 用在线 DO 测定仪（Model YSI5100 YSI INC．Yellow Spings）pH 用 在 线 测 定 仪 （WT W inolablevel 2）．生物膜结构采用扫描电镜 （SEMHITACHI5－4700）进行观察拍照样品在自 然条件下风干后用离子溅射仪（Gatan Model682）喷 镀白金进行预处理． 2 结果与讨论 2∙1 载体的挂膜 硝化菌在氨氮的降解过程中起主要作用因此 悬浮载体序批式反应器中生物膜上硝化菌的培养对 氨氮降解非常重要实验对微生物的培养过程如下． 取某市政污水处理厂的剩余污泥作为接种污泥把 接种污泥和污水一起加入到 SBR 反应器中充分搅 拌混合后静置24h然后加入30L 的悬浮载体按 照曝气22h静置1h排放和进水1h 运行每次进 水和排水量为1／2；运行培养驯化5d 后运行方式 改为曝气10h沉淀1h排水和加入污水时间1h挂 膜第17天在载体表面生长了薄薄一层致密的红褐 色生物膜调整运行条件和进水浓度继续挂膜第 38天在载体内部的向心柱与向心柱之间形成蜂 窝状的薄膜结构生物膜培养成熟至此挂膜结束． 挂膜期间水温在25±0∙5℃溶解氧控制在2～ 5mg·L －1之间． 2∙2 实验结果与分析 实验采用序批式对运行时间为3h 和4h 的悬 浮载体反应器的氨氮去除效果进行研究．实验期间 pH 控制在7∙8～8∙2水温在24～29℃之间．当运 行周期发生改变时为了使微生物能够适应新的运 行条件中间有一周的调整适应时间． 2∙2∙1 反应时间为3h 的实验结果 图2 反应时间为3h 时 COD 降解及去除率 Fig．2 COD degradation and removal efficiency after3h operation 实验采用间歇式进水和排水的运行方式．当实 验运行3h 时进、出水 COD 和氨氮质量浓度及去 除率的变化如图2和图3．由图3可知当进水氨氮 质量浓度在80mg·L －1以下时出水氨氮质量浓度 低于2∙0mg·L －1出水氨氮质量浓度符合中国的生 活污水排放标准系统具有较强的氨氮降解能力． 当进水 COD 低于300mg·L －1时出水质量浓度在 第4期 祁佩时等： 蜂窝状微生物膜降解氨氮 ·365·