研究簡(jiǎn)介：移動(dòng)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(wú)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(zhǎng)形成生物膜，研究該類型的生物膜反應(yīng)器在處理污水時(shí)，不同溶氧濃度對(duì)于該反應(yīng)器處理污水時(shí)的進(jìn)行同時(shí)硝化和反硝化作用的效率的影響，以及溶氧濃度對(duì)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(duì)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(cè)試移動(dòng)床生物膜反應(yīng)中形成的生物膜的氧氣剖面濃度，測(cè)試生物膜時(shí)，電極以100um的步徑測(cè)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(cè)定污水反應(yīng)器中產(chǎn)生的溶解態(tài)氧的濃度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：應(yīng)用微電極系統(tǒng)測(cè)試了移動(dòng)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(duì)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(shí)，污水的總無(wú)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(shí)，體系中的TIN去除效率降低，說明污水的溶氧濃度會(huì)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(shí)驗(yàn)室移動(dòng)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(cè)試污水中的氧氣濃度的示意圖。

圖2、unisense微電極系統(tǒng)測(cè)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(cè)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(duì)于反應(yīng)器中生物膜中的溶氧濃度也越高。當(dāng)測(cè)試到生物膜中2mm以下的區(qū)域時(shí)，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(duì)應(yīng)的生物膜中氧氣濃度為零所對(duì)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(cè)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(shí)，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?yàn)椴煌瑵舛鹊娜芤貉踉谶M(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(shí)，反應(yīng)器中對(duì)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(huì)隨著生物膜反應(yīng)器中DO濃度降低其對(duì)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(cè)試了移動(dòng)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(duì)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(shí)，污水的總無(wú)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(shí)，體系中的TIN去除效率降低，說明污水的溶氧濃度會(huì)影響MBSBR體系中微生物的同步硝化反硝化作用（SDR）。