半懸浮生物膜反應(yīng)器中溶解氧分布及傳質(zhì)規(guī)律.pdf

1、本課題利用自主研發(fā)、設(shè)計(jì)的半懸浮填料構(gòu)建了一種半懸浮生物膜反應(yīng)器（Semi-suspended Biofilm Reactor, SSBR），該系統(tǒng)具有和移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）一樣的優(yōu)點(diǎn)，如豐富的微生物多樣性、污泥產(chǎn)量少、無污泥膨脹、易于操作和管理等。在移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器中，填料的滾動(dòng)和碰撞使掛膜變得困難。但在該系統(tǒng)中，采用具有特殊結(jié)構(gòu)的新填料以及半懸浮的懸掛方式，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的快速啟動(dòng)。
　　將該系統(tǒng)用于處理人工模擬生活

2、廢水，以研究該系統(tǒng)對(duì)CODCr和氨氮的去除能力及機(jī)理，并觀察了新填料的掛膜能力和生物膜的生長、脫落情況，以及生物膜胞外聚合物(EPS)、脫氫酶活性的變化。同時(shí)利用在線溶解氧（DO）監(jiān)測(cè)儀實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器中DO濃度和其傳質(zhì)的變化規(guī)律。此外還利用溶解氧微電極系統(tǒng)，考察了不同時(shí)期生物膜內(nèi)部DO的微觀分布，并觀察了DO在生物膜內(nèi)部、液相邊界層處擴(kuò)散系數(shù)的變化情況。
　　主要研究結(jié)果如下：
　　在半懸浮生物膜反應(yīng)器掛膜階段，新填料的

3、特殊結(jié)構(gòu)、懸掛方式以及間歇式的曝氣方式，使該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快速掛膜，并連續(xù)運(yùn)行了73天。在整個(gè)運(yùn)行周期中，除掛膜和脫落階段外，該系統(tǒng)對(duì)CODCr有較好的去除能力，去除率可達(dá)到90％以上。生物膜中厭氧層出現(xiàn)后，系統(tǒng)對(duì)NO3--N和TN的去除率也不斷升高。隨著系統(tǒng)中生物膜的生長和脫落，生物膜EPS的分泌量呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)。對(duì)接種污泥和不同時(shí)期生物膜的EPS進(jìn)行紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)盡管它們EPS的分泌量不同但其組成成分并沒有變化。對(duì)生物

4、膜脫氫酶活性和EPS分泌量進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)生物膜脫氫酶活性越高其分泌的EPS量越高。
　　此外根據(jù)反應(yīng)器中每日DO平均值的變化趨勢(shì)，可將整個(gè)運(yùn)行周期粗略地劃分為五個(gè)階段。而且反應(yīng)器中DO傳質(zhì)能力隨著填料上生物量的積累有增強(qiáng)的趨勢(shì)。利用微電極測(cè)量系統(tǒng)觀察了不同時(shí)期生物膜內(nèi)部DO的微觀分布情況，并根據(jù)測(cè)得的DO曲線發(fā)現(xiàn)生物膜的異質(zhì)性在生物膜的厚度達(dá)到一定程度后才變得較為明顯。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，生物膜內(nèi)DO擴(kuò)散系數(shù)Db的變化