研究簡介：移動床生物膜反應(yīng)器（MBBR）一種新型污水處理工藝。該反應(yīng)器是基于污水的生物處理主要是利用微生物的新陳代謝作用，使呈溶解態(tài)和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，污水生物膜處理方法是與活性污泥法并列的一種污水生物處理技術(shù)。本論文應(yīng)用聚氨酯泡沫為生物載體，通過在生物載體表面生長形成生物膜，研究該類型的生物膜反應(yīng)器在處理污水時，不同溶氧濃度對于該反應(yīng)器處理污水時的進(jìn)行同時硝化和反硝化作用的效率的影響，以及溶氧濃度對于污水反應(yīng)器中菌落結(jié)構(gòu)的影響。

Unisense微電極系統(tǒng)的應(yīng)用

對氧微電極進(jìn)行極化后，做好相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線后，使用尖端直徑為1mm的氧微電極（OX-N）測試移動床生物膜反應(yīng)中形成的生物膜的氧氣剖面濃度，測試生物膜時，電極以100um的步徑測試生物膜不同位置端中的氧氣濃度。所有過程中的溶解氧濃度都是利用微電極測定污水反應(yīng)器中產(chǎn)生的溶解態(tài)氧的濃度。

實驗結(jié)果：應(yīng)用微電極系統(tǒng)測試了移動床生物膜反應(yīng)器中的生物膜的溶解氧濃度，研究表面MBBR中通過不同的曝氣方式配置成不同濃度溶解氧的反應(yīng)器中的生物膜內(nèi)的氧濃度也呈現(xiàn)不同，從而影響生物膜中微生物對于污水中處理的硝化和反硝化作用，研究表明當(dāng)體系中養(yǎng)的濃度為2.5mg/L時，污水的總無機(jī)氮（TIN）去除效果最好，而當(dāng)MBBR體系中的氧濃度進(jìn)一步增加時，體系中的TIN去除效率降低，說明污水的溶氧濃度會影響MBSBR體系中微生物的同步硝化反硝化作用（SDR）。

圖1、含有聚氨酯泡沫載體的實驗室移動生物膜床反應(yīng)器模型污水處理裝置的示意圖。其中7、8分別代表的是使用unisense微電極系統(tǒng)測試污水中的氧氣濃度的示意圖。

圖2、unisense微電極系統(tǒng)測試生物膜樣品的裝置圖。該套裝置主要包括電腦控制系統(tǒng)、馬達(dá)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三部分構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過微電極、皮安表、電腦的軟件處理構(gòu)成。

圖3、污水反應(yīng)器中的含有不同溶氧濃度的污水中測試的生物膜中的氧濃度剖面分布情況。（△（3.5mg/L）■（4.5mg/L）◆（5.5mg/L）□（1.5mg/L）○（2.5mg/L））。從圖中可以看出，當(dāng)污水體系中溶氧濃度越高，其對于反應(yīng)器中生物膜中的溶氧濃度也越高。當(dāng)測試到生物膜中2mm以下的區(qū)域時，生物膜中的溶氧濃度變化較小，并逐漸降至0。并且不同溶氧濃度(1.5mg/L~5.5mg/L)的反應(yīng)器中對應(yīng)的生物膜中氧氣濃度為零所對應(yīng)的距離也不同，分別為1.2mm、1.7mm、2.0mm、2.5mm、2.6mm。

圖4、生物膜污水反應(yīng)器中的含有不同溶氧濃度的污水中測試的生物膜中200um以下區(qū)域的氧濃度剖面分析圖，從圖中可以看出，生物膜污水反應(yīng)器中溶解氧濃度不同，其生物膜中不同區(qū)域位置的溶液氧濃度呈現(xiàn)了一定的線性關(guān)系，并且在溶氧濃度為2.5mg/L時，其線性的斜率值最大。而反應(yīng)器中污水中的溶液濃度差別引起生物膜中氧濃度差別是因為不同濃度的溶液氧在進(jìn)入生物膜中的擴(kuò)散速率也不一樣，從而影響了生物膜中的溶氧濃度。

圖5、生物膜反應(yīng)器中通入不同濃度溶解氧時，反應(yīng)器中對于的生物膜中溶解氧（DO濃度大于0.32mg/L的區(qū)域百分比。從圖中可以看出，反應(yīng)器中溶氧濃度為5.5mg/L，生物膜中DO濃度大于0.32mg/L的有氧區(qū)域最多，其百分比達(dá)到17.6%，并且會隨著生物膜反應(yīng)器中DO濃度降低其對應(yīng)的區(qū)域百分比也降低，低至7.2%。

總結(jié)：應(yīng)用微電極系統(tǒng)測試了移動床生物膜反應(yīng)器中的生物膜的溶解氧濃度，研究表面MBBR中通過不同的曝氣方式配置成不同濃度溶解氧的反應(yīng)器中的生物膜內(nèi)的氧濃度也呈現(xiàn)不同，從而影響生物膜中微生物對于污水中處理的硝化和反硝化作用，研究表明當(dāng)體系中養(yǎng)的濃度為2.5mg/L時，污水的總無機(jī)氮（TIN）去除效果最好，而當(dāng)MBBR體系中的氧濃度進(jìn)一步增加時，體系中的TIN去除效率降低，說明污水的溶氧濃度會影響MBSBR體系中微生物的同步硝化反硝化作用（SDR）。