基于陶瓷載體的生物膜脫氮效果的研究.pdf

1、本課題以各種多孔陶瓷材料為載體的生物膜反應器進行水體脫氮研究，并結合微電極技術與分子生物學分析，對生物膜在脫氮過程的效果與機理進行深入探討，為生物膜技術的進一步運用提供理論依據(jù)。本課題的實驗研究主要分以下三個部分：
　　 第一部分研究中，運用多孔陶瓷板反應器分別以葡萄糖、甲醇和苯甲酸作為碳源培養(yǎng)生物膜，在好氧條件下比較三種生物膜去除COD和氨氮的能力。葡萄糖碳源生物膜對COD和氨氮的平均去除率達到78％和78%，甲醇碳源生物膜為

2、74%和78%，苯甲酸碳源生物膜為68%和60%。借助微電極技術對三種生物膜微觀結構的研究表明，甲醇碳源生物膜對氧的利用率最高，葡萄糖其次，苯甲酸最低。動力學分析表明，葡萄糖碳源生物膜最大氧消耗速率為80mgO2/(gVSS·h)，甲醇碳源生物膜為40mgO2/(gVSS·h)，苯甲酸碳源生物膜為20 mgO2/(gVSS·h)。分子生物學分析結果表明，以葡萄糖為碳源培養(yǎng)的生物膜內(nèi)的微生物種類數(shù)是苯甲酸培養(yǎng)的生物膜內(nèi)的1.5倍。

3、　　 第二部分研究中，采用氣升式內(nèi)循環(huán)生物膜反應器，通過調整曝氣量來控制主體溶液中的溶解氧(DO)，觀察反應器脫氮能力。當曝氣量為0.6L/min及0.2L/min時，主體溶液DO為5.8和2.5mg/L，反應器氨氮去除率達到80-90%，但總氮去除率低于25%。當曝氣量減小至0.1 L/min時，盡管主體溶液DO仍大于0.5mg/L，氨氮和總氮去除率可以分別達到75%和50%，之后分別用好氧區(qū)和缺氧區(qū)生物膜進行硝化、反硝化驗證試驗，

4、結果表明好氧區(qū)的生物膜可以將氨氮完全轉化為硝態(tài)氮，而缺氧區(qū)生物膜去除總氮和硝酸鹽超過80%，說明控制適宜的曝氣量可以使好氧區(qū)、缺氧區(qū)在反應器內(nèi)共存。借助微電機技術對缺氧區(qū)生物膜膜內(nèi)溶解氧進行監(jiān)測，結果表明當曝氣量為0.6、0.2L/min時，生物膜呈現(xiàn)好氧狀態(tài)，而當曝氣量為0.1 L/min時，生物膜內(nèi)部存在厭氧區(qū)域，說明缺氧生物膜的存在是實現(xiàn)反應器同步硝化反硝化的關鍵。
　　 第三部分研究中，對比兩種不同方法對喹啉廢水的降解與

5、脫氮處理。第一種方法是紫外光照－好氧污泥－缺氧污泥分步法。結果表明，經(jīng)過60h紫外光照，喹啉完全分解，氨氮釋放60%，再經(jīng)30h硝化可將氨氮完全轉化為硝態(tài)氮，最后經(jīng)過30h反硝化過程可去除89.7%硝態(tài)氮，分步法總氮去除率為82.9%。第二種方法是采用氣升式內(nèi)循環(huán)生物膜反應器直接處理喹啉廢水。結果表明，不添加碳源時，喹啉降解，釋放的氨氮轉變?yōu)橄鯌B(tài)氮，總氮無法去除。在添加200mg/L葡萄糖碳源情況下，生物膜反應器經(jīng)過48小時反應，喹啉完