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博望PH对同步硝化反硝化生物膜内溶解氧分布

浏览量:5379 发布时间:2019-02-04


  同步硝化反硝化相比于传统脱氮具有简化工艺、节省投资和处理(chǔ lǐ)效率比较高等优点,同时,影响(influence)同步硝化反硝化的因素(factor)也很多,如:DO、温度(temperature)、C/N等[1,2]。因此,如何实现稳定(解释:稳固安定;没有变动)的同步硝化反硝化对于脱氮具有重要意义。近年来,国内外关于同步硝化反硝化的讨论主要集中在其机理方面,主要分为宏观环境理论、微环境理论和生物学理论[3],微环境理论认为:氧的扩散会在微生物絮体或生物膜内受到限制,从而形成溶合氧梯度,导致表面DO浓度高,主要生长好氧硝化菌和氨化菌,而内部氧传递受阻则产生缺氧(hypoxia)区,以反硝化菌为主,这就形成了有利于同步硝化反硝化的微环境[4]。而国内目前对SND的研究多集中在优化工艺方面[5-7],较少涉及(指关联到,牵涉到)其实现过程中微环境的表征与研究。本文正是针对实现同步硝化反硝化的微环境理论,在SBBR连续流的运行条件下,通过灵敏度(Sensitivity)高、对受试生物膜损害小的微电极技术[8]测定同步硝化反硝化生物膜内各深度处的溶解氧空间分布,且在已达到同步效果的生物膜基础上将其置于不同pH下,进而,达到验证微环境理论和探求pH对同步硝化反硝化生物膜TN筛除、SND率及其膜内溶解氧分布的影响。
  1 实验材料与方法
  1.1 实验装置
  装置主体由2种规格的SBBR和微电极检测系统组成,SBBR均由有机玻璃 (是一种通俗的名称,缩写为PMMA)制成。膜生物反应器在污水处理,水资源再利用领域,MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor ),是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。其中,用于培养生物膜的SBBR内径14cm,高为70cm,有效容积为10L,如图1所示。该反应器内放置10片组合纤维填料,每片填料之间的间距为50mm左右。培养过程中运行方式为瞬时进水、曝气、静沉、排水,每天2个周期。用加热棒恒定SBBR内温度在26~28℃。用于主体实验(experiment)的小型SBBR有效容积为2.56L,尺寸为16cm×16cm×10cm,放置单片经培养达到同步硝化反硝化的生物膜填料,采用鼓风曝气,通过转子(rotor)流量计调节曝气量来控制溶解氧浓度,采用下部进水,上部出水的连续流运行方式。

   微电极(electrode)检测(检查并测试)系统和生物膜上微电极探针测点分布分别如图2、图3所示。其中测量生物膜内部溶解氧值的微电极是丹麦Unisense公司生产的PA2000型溶解氧微电极探针。

 
   1.2 实验用水
  本实验采用人工模拟生活污水来培养驯化实验所需生物膜,原水水质为:COD227~307mg/L;TN21.5~29.6 mg/L; NH+4 -N 19.8 ~27.5 mg/L;NO-2 -N0~0.4mg/L;NO-3 -N0.3~2.4mg/L。中空纤维膜纺丝机外形像纤维状,具有自支撑作用的膜。它是非对称膜的一种,其致密层可位于纤维的外表面/如反渗透膜,也可位于纤维的内表面(如微滤膜和超滤膜)。对气体分离膜来说,致密层位于内表面或外表面均可。采用淀粉、NH4Cl、KH2PO4、CaCl、MgSO4、FeSO4 和小苏打等配制污水组成,其中淀粉3g/10L;NH4Cl1.2g/10L;KH2PO40.25g/10L;CaCl20.2g/10L;MgSO40.3g/10L;FeSO40.02g/10L。
  1.3 检测方法
  COD:重铬酸钾法;氨氮浓度:纳氏试剂分光光度法;硝氮浓度:麝香草酚法;亚氮浓度:N--乙二胺分光[9];DO和pH:德国WTW 分析(Analyse)仪;膜内溶解氧:丹麦Unisense溶解氧微电极检测系统。
  1.4 生物膜的培养与驯化具体参见
  本文采用接种法培养生物膜,取广州市沥蟯污水处理厂二沉池回流污泥,沉淀排除上清液后倒入挂有纤维填料的SBBR中,同时加入人工配制的模拟污水并曝气。中空纤维膜纺丝机外形像纤维状,具有自支撑作用的膜。它是非对称膜的一种,其致密层可位于纤维的外表面/如反渗透膜,也可位于纤维的内表面(如微滤膜和超滤膜)。对气体分离膜来说,致密层位于内表面或外表面均可。其中DO浓度为3mg/L左右,曝气时间8~8.5h,每天运行2个周期,每次开始曝气前采用全换容的方式加入新鲜污水。经过25d的连续培养,出水水质稳定,COD筛除率达90%以上,氨(化学式:NH3) 氮去除率达85%以上,TN去除率30%左右。再取较厚的生物膜填料分别放入小型SBBR中采用连续流方式运行,同时以NaHCO3 调节其pH为6.5±0.1,7±0.1,7.5±0.1,8±0.1,8.5±0.1。每天取样测其三氮变化,待TN去除率和SND率稳定后用微电极检测(检查并测试)其膜表面沿深度往下3mm的溶解氧变化情况。

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