附着在曝气生物膜反应器中的生物膜硝化和反硝化的宏观与微观分析

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1、Macroscaleandmicroscaleanalysesofnitrificationanddenitrificationinbiofilmsattachedonmembraneaeratedbiofilmreactors附着在曝气生物膜反应器中的生物膜硝化和反硝化的宏观与微观分析AbstractAmembraneaeratedbiofilmreactor(MABR),inwhichO2wassuppliedfromthebottomofthebiofilmandNH4+andorganiccar

2、bonweresuppliedfromthebiofilmsurface,wasoperatedatdifferentorganiccarbonloadingrates加载速率andintra-membrane内膜airpressurestoinvestigatetheoccurrenceofsimultaneouschemicaloxygendemand(COD)removal,nitrificationanddenitrification.Thespatialdistributionofnitrif

3、icationanddenitrificationzonesinthebiofilmswasmeasuredwithmicroelectrodesforO2,NH4+,NO2,NO3andpH.WhentheMABRwasoperatedatapproximately1.0g-COD/m2/dayofCODloadingrate,simultaneousCODremoval,nitrificationanddenitrificationcouldbeachieved.TheCODloadingrates

4、andtheintra-membraneairpressuresappliedinthisstudyhadnoeffectonthestartupandthemaximumratesofNH4+oxidationintheMABRs.MicroelectrodemeasurementsshowedthatO2WassuppliedfromthebottomoftheMABRbiofilmandpenetratedthewholebiofilm.Becausethebiofilmthicknessincr

5、easedduringtheoperations,ananoxiclayerdevelopedintheupperpartsofthematurebiofilmswhileanoxiclayerwasrestrictedtothedeeperpartsofthebiofilms.Thedevelopmentoftheanoxiczonesinthebiofilmscoincidedwithincreaseinthedenitrificationrates.Nitrificationoccurredint

6、hezonesfrommembranesurfacetoapointofca.60mm.Denitrificationmainlyoccurredjustabovethenitrificationzones.TheCODloadingratesandtheintra-membraneairpressuresappliedinthisstudyhadnoeffectonlocationofthenitrificationanddenitrificationzones.r2004ElsevierLtd.Al

7、lrightsreserved.摘要：曝气生物膜反应器（MABR）的氧气是由生物膜的底部提供，铵离子和有机碳由生物膜表层提供。它根据不同的有机碳负荷率和内膜的空气压力来研究同步去除COD，硝化以及反硝化作用的发生。硝化与反硝化区域生物膜的空间分布可以用微电极来测量氧气，铵离子，二氧化氮，硝酸根离子和ph值。当MABR处于适当的COD负荷率（1.0g-COD/m2/d）时，同步去除COD，硝化与反硝化就会实现。研究证明COD负荷率和内膜空气压力在MABR中对铵离子氧化的启动和最大氧化率没有影响。微电极测量

8、说明氧气是由MABR生物膜的底部提供的，而且穿透整个生物膜。因为在操作时增加生物膜厚度，在成熟生物膜上部会形成一个缺氧层，而减小生物膜厚度时，缺氧层会在生物膜比较深的地方形成。生物膜的形成与反硝化速率的增加相一致，硝化反应发生在离膜层表面60mm的区域。反硝化反应主要发生在硝化区域上面。在该研究中，COD的去除和膜内空气压对硝化和反硝化作用的发生区域位置没有影响。Keywords:Membraneaeratedbiofilmreactors