（市政工程专业论文）SBBR工艺高效硝化及污泥减量研究.pdf

中文摘要 摘要 水体富营养化问题的日渐突现，水质指标体系的不断严格使废水中氮的去除问 题成为水污染控制中广泛关注的热点。生物膜法由于其自身构造特点，适合于世代 时间较长的硝化细菌的生存，有利于系统对氮的去除，而且剩余污泥量少。采用序 批式生物膜法( s b b r ) 处理广州地区低碳城市污水，通过理论和试验研究，建立快 速、经济、有效的脱氮新工艺理论与应用体系。 序批式生物膜法在生物膜驯化阶段，通过对曝气量和曝气时间的控制可以实现 全程、短程两种硝化类型。反应器对有机物、氨氮和总氮( i n ) 均有良好的去除效 果，c o d 的平均去除率为9 0 5 0 ；氨氮的平均去除率为9 0 5 4 ；通过控制d o 浓 度，序批式生物膜反应器的全程、短程两种硝化类型均可以实现较好的同步硝化反 硝化( s n d ) 效果，全程、短程s n d 的t n 平均去除率分别为6 5 o 和8 0 2 。 试验对d o 、o r p 、p h 三个电化学参数进行在线监测，利用其变化啦线中的特 征点，判定氨氧化结束时刻，及时结束曝气，节约能耗。改变有机物浓度、d o 、p h 、 温度、氨氮负荷等因素，对硝化效果进行了分析。同时发现对曝气时问的控制是维 持短程硝化类型稳定的重要途径。 通过显微镜的观察，论述了生物膜内微生物的组成和形态结 句特征，并对生物膜内的 微生物量进行了说明。原生动物和后生动物种类和数量的增多，是s 髓r 污泥产率( 0 0 6 o 3 8 姆干泥j k g c o d ) 小于常规活性污泥法( o 4 - - 0 6 硌- t i f v , k g ( d ) 的主要原因，同时 探讨了有即掳螨嫂、曝气= 翻- 狮酐留型镕擂泥产率的影响，对s b b r 剩翎尉鹃崩澈的- - j 行 性觉 于亍了研究。 关键词污水处理；序批式生物膜法；短程肖化；同步硝化反硝化；污泥产率 英文摘要 a b s t r a c t e u t r o p h i c a t i o nq u e s t i o no fn a t u r ew a t e rb o d yh a sb e a ：0 m em o r ea n dm o r eo b v i o u s 。 t h ei n c e a s e ds t r i c tw a t e rq u a l i t ys t a n d a r ds y s t e mm a k ep e o p l ep a ym o r ea t t e n t i o nt o n i t r o g e ne l i m i n a t i o ni nw a s t e w a t e rt r e a t m e n t b i o f i l mp r o c e s sa sar e s u l to fi t so w n c o n s t r u c t i o nf e a t h e rs u i t sf o rt h el o n gg e n e r a t i o nt i m eo fn i t r i f y i n gb a c t e r i a ss u r v i v a la n d n i t r o g e ne l i m i n a t i o ni nt h es y s t e ma n dt h es u r p l u ss l u d g eq u a n t i t y i s t i t t l e u s i n g s e q u e n c i n gb a t c hb i o f i t mr e a c t e r ( s b b r ) t ot r e a tg u a n g z h o ua r e al o w - c a r b o nc i t ys e w a g e t h r o u g ht h e o r ya n de x p e r i m e n t a ls t u d yt oe s t a b l i s hf a s te c o n o m i c a la n de f f e c t i v en 哪 d e n i t r o g e n a t i o nr e a c t o rt h e o r ya n da p p l i c a t i o ns y s t e m i nt h eb i o f d md o m e s t i c a t i o ns t a g e c o n t r o l i n gt h et i m ea n da m o u n to fa e r a t i o n 啪 r e a l i z et w on i t r a t i o nt y p e so fe n t i r en i t r i f i c a t i o na n ds h o r t c u tn i t r i f i c a t i o ni ns e q u e n c i n g b a t c hb i o f i l mr e a c t e r t h er e a c t o rh a s g o o de l i m i n a t i o ne f f e c to no r g a n i cm a t t e r ，a m m o n i a n i t r o g e na n dt o t a ln i t r o g e n t h ea v e r a g er e m o v a l so f9 0 5 0 ，9 0 5 4 w e r e a c h i e v e df o rc o da n dn h 3 - n i tw a sf o u n dt h a ts b b ra c h i e v e dah i g h e rd e g r e eo f s i m u l t a n e o u sn i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o n ( s n d ) t h r o u g hc o n t r o l i n gd i s s o l v e do x y g e n ( d l o ) i ne n t i r en i t r i f i c a t i o na n ds h o r t c u tn i t r i f i c a t i o nw h i c h i na v e r a g er e m o v a l sa r e 6 5 0 a n d8 0 2 t h ed o ，p ha n do r pv a r i a t i o nl a w sw e r ei n v e s t i g a t e di nt h ee x p e r i m e n t w ec a l l f i n i s ha e r a t i o ni nt i m et os a v ee n e r g yc o n s u m p t i o no nt e r m i n a lt i m eo fa m m o n i ao x i d a t i o n w h i c hc a nb ef o u n di nc h a r a c t e r i s t i cp o i n to fd o ，p ha n do r p c h a n g i n gc u r v e s t h e e x p e r i m e n th a sc a r r i e do nt h ea n a l y s i st ot h en i t r a t i o ne f f e c tt oo r g a n i cm a t t e rd e n s i t y , d o , p h , t e m p e r a t u r e , a m m o n i an i 舡o g e nl o a da n d s oo n i tw a sf o u n dt h a tt h ea e r a t i o nt i m ei s m o s ti m p o r t a n tt om a i n t a i nt h es h o r t c u tn i t r i f i c a t i o n b yt h el o o ko fm i c r o s c o p et od e s c r i b eb i o f i l m sc o m p o s i t i o na n ds h a p es t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c i ta l s oh a sc a r r i e do nt h ee i g p l a n a t i o nt ob i o m a s s t h et y p ea n dq u a n t i t y s i n c r e a s i n go fn o t o z o o na n dm e t a z o ai st h et h ep r i m a r yr e a s o nf o rs b b rs l u d g ew h o s e p r o d u c t i o nr a t e ( 0 0 6 - - o 3 8 k gd r ys l u d g e k g c o d ) i sl o w e rt h a nt h a to fg e n e r a la c t i v a t e d s l u d g ep r o c n s s ( o 4 - o 6 k gd r ys l u d g e k g c o d ) i th a sd i s c u s s e dt h ei n f l u e n c e so fo r g a n i c m a t t e rd e n s i t y ，a m o u n to fa e r a t i o na n dn i t r a t i o nt y p eo nt h es u r p l u ss l u d g ey i e l da n d n 英文摘要 r e s e a r c h e d0 1 1t h ef e a s i b i l i t yo fs b b rs u r p l u ss l u d g ez c r oe m i s s i o n s k e y w o r d sw a s t e w a t e rt r e a t m e n t , s e q u e n c i n gb a t c hb i o f i l mr e a c t e r ( s b b r ) ，s h o r t c u t n i t r i f i c a t i o n ，s i m u l t a n e o u sn i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o n ( s n d ) ，s u r p l u s s l u d g ey i e l d 1 1 1 广州大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引 用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 后果由本人承担。 学位论文作者签名：壶1 乞硝日期：硐年g 月日 广州大学学位论文版权使用授权书 本人授权广州大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 广州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：叠 勺驹日期：旧年月7 日 导师签名：男兹百葛 日期：岬年月厂日 第一章绪论 第一章绪论 课题来源：广东省自然科学基金项目“同步硝化反硝化、短程硝化反硝化耦合 除磷新技术的研究”( 5 0 0 1 8 7 0 ) 广东省科技厅科技攻关重点项目“同步、短程硝化反硝化及除磷特性机理研 究”( 2 0 0 4 8 3 3 3 0 1 0 0 6 ) 1 1 课题的研究背景 水是生命活动中最为重要的物质之一，是人类文明不断发展的基础条件。然而， 随着科学技术的不断进步，工业文明的迅猛发展，人口的持续增加，水环境污染日 益严重。水资源短缺，已经成为当今世界发展的一个突出问题。 1 1 1 世界水资源现状 世界水资源供需状况不容乐观，1 9 9 6 年5 月，在纽约召开的“第三届自然资源委 员会”上，联合国开发支持和管理服务部( u n i t e dn a t i o n sd e p a r t m e n to fd e v e l o p m e n t s u p p o r ta n dm a n a g e m e n t ) 对1 5 3 个国家( 占世界人口的9 8 9 3 ) 的水资源，采用人 均占有水资源量、人均国民经济总产量、入均取( 用) 水量等指标进行了综合分析， 将世界各国分为四类，即水资源丰富国( 包括吉布提等1 0 0 多个国家) 、水资源脆弱 国( 包括美国等1 7 个国家) 、水资源紧缺国( 包括摩洛哥等1 7 个国家) 、水资源贫 乏国( 包括阿尔及利亚等1 9 个国家) 。按此种评价法目前世界上有5 3 个国家和地区 ( 占全球陆地面积的6 0 ) 缺水。其中包括：西班牙、意大利南部、达尔马提尼亚沿 岸、希腊、土耳其、阿拉伯国家( 叙利亚除外) 、伊朗大部分地区、巴基斯坦、印 度西部、日本、朝鲜、澳大利亚、新西兰的西部地区和南部地带、西北非和西南非 沿岸、巴拿马、墨西哥北部、智力中部和美国西南部、中国。目前的趋势和预测已 经表明，2 1 世纪初，水危机将成为几乎所有干旱和半干旱国家普遍存在的问题，联 合国发表的世界水资源综合评估报告的预测结果表明，2 0 2 5 年，全世界人口将 增加至8 3 亿，生活在水源紧张和经常缺水国家的人数，将从1 9 9 0 年的3 亿增加到2 0 2 5 年的3 0 亿，第三世界国家的城市面积也将大幅度增加，除非更有效地利用淡水资源、 控制对江河湖泊的污染，更有效地利用净化后的水，否则，全世界将有1 3 的人口遭 受中高度到高度缺水的压力i n 。 实际上，在世界范围内由于工业化和农业现代化的不断推进，不仅整个淡水资 j - 州大学硕士学位论文 源越来越少，而且有的已严重污染。有消息说，在欧洲经济共同体国家，河水遭受 污染随处可见【2 1 。目前，世界上许多国家和地区已经不同程度地出现了水危机，水 资源紧缺已经成为当今世界许多国家社会经济发展的制约因素，联合国环境署2 0 0 2 年5 月2 2f l 发布的全球环境展望指出；“目前全球一半的河流水量大幅度减少或 被严重污染，世界上8 0 个国家，占全球4 0 的人口严重缺水。如果这一趋势得不到遏 制，今后3 0 年内，全球5 5 以上的人口将面临水荒。”亚洲是世界各大洲中人均水资 源量最低的地区，中亚和南亚已经处于高度缺水状态，水资源开发率已达到5 0 以上， 处于不可持续水平1 3 j 。 1 。1 2 我国水资源状况 我国是一个干旱、严重缺水的国家，全国拥有水资源约为2 8 0 0 0 1 0 8 3 ，居世 界第六位，但人均占有水资源量仅为2 2 2 0 m 3 ，只有世界平均水平的1 4 ，平均每公顷 占有水资源2 9 0 4 m 3 ，仅为世界平均的4 5 0 。而且水资源在地区分布上极不均匀， 约有8 0 以上分布在长江流域及以南地区，与人口、耕地资源的分布不褶匹配。北方 有9 个省( 自治区、直辖市) 人均水资源占有量少予5 0 0 m 3 ，常年干旱缺水，水资源 的供需矛盾十分突出【4 l 。水旱灾害不断出现，水环境遭到人为的破坏，再加上开源 节流的投入不足，水利经济没有理顺，使水资源问题日益成为我国社会经济发展的 重要制约因素。 水资源短缺一方面是源于人类用水量的增加，另一方面则由于水环境的污染。 在我国大部分城市和地区，由于资金和技术的原因，污水处理设旌严重不足，近8 0 的污水未经有效处理就直接排入自然水体。据调查统计，全国设有监测系统的1 2 0 0 多条河流中，已有8 5 0 条遭受不同程度的污染，全国约有7 亿8 亿人饮用污染超标水。 氮：磷的排放使得水体富营养化问题突出，尤其是在太湖、滇池、巢湖等缓流水体 中，富营养化问题十分严重。根据国家环保局( 2 0 0 4 年中国环境状况公报，2 0 0 4 年废水捧放量为4 8 2 4 x1 0 8 t ，其中工业废水排放量为2 2 1 1 1 0 8 t ，生活污水排放 量为2 6 1 3 xl o s t 。化学需氧量排放量为1 3 3 9 2 1 0 4 t ，其中工业排放量为5 0 9 7 1 0 4 t ，生活排放量为8 2 9 5 1 0 4 t ；氨氮排放量为1 3 3 o x1 0 4 t ，其中工业排放量为 4 2 2 1 0 4 t ，生活排放量为9 0 8 1 0 4 t 5 1 。 应该说，水环境污染、水体富营养化严重降低了水资源的利用价值，对经济、 政治和自然环境构成了严重威胁。提高中小型点源污水的处理率，有效降低排水中 2 第一章绪论 氮含量是控制水体富营养化的重要关键。因此开发高效节能的中小型点源污水脱氮 工艺具有重大现实意义。 1 2 污水生物脱氮理论与技术发展 1 2 1 传统生物脱氮工艺过程 1 2 1 1 生物氨化过程 污水中的有机氮主要有蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、氰化物和硝基化合物等。 蛋白质是氨基酸通过肽键结合的高分子化合物；氮基酸是羧酸分子中羟基上的氢原 子被氨基( 一n ) 取代后的生成物，可用通式r c i 埘地c 0 0 h 表示。蛋白质可作为 微生物基质，在能产生蛋白质水解酶的微生物作用下，逐步水解为氨基酸。蛋白质 水解可以在细胞内进行，也可以在细胞外进行。氨基酸在脱氨基酶作用下，脱氨基 后的氨基酸可以进入三羧酸循环，参与各种合成代谢和分解代谢。脱氨基作用既可 以在有氧条件下进行，也能在缺氧条件下进行。其反应式如下： 有氧条件下： r c h n h 2 c o o h + 0 2 一r c o o h + c 0 2 + | ： 烈氧化脱氨基) 缺氧条件下： r c h n h 2 c o o h + h 2 0 一r c h 2 0 c o o h + n h 3 ( ：j , 解脱氨基) r c h n h 2 c o o h + 2 1 1 一r c h 2 c o o h + n h 3r 还原脱氨基) c h 2o h c h n h 2 c o o h c h 3c o c o o h + n h s ( 脱水脱氨基) r c l t n h 2c o o h + r c i 醐 h 2c o o h 4 h 20 一 r c o c o o h + r c 飓c d d 阡卜2 】= f “氧化还原脱氮基) 在上述反应中，不论在有氧还是在缺氧条件下，氨基酸的分解结果都产生氨和 一种含氮有机化合物。人和高等动物所排泄的尿中含有尿素，尿素中含氮约4 7 ， 尿素的分解过程是在尿素酶的作用下迅速水解成碳酸胺，后者很不稳定，易分解成 氨、二氧化碳和水。生活污水中的氨氮主要来源于尿素的水解。其反应是如下： c o ( n h o2 + 2 h 2 0 一( a r h 4 ) 2c o s ( n h 0 2c 0 3 2 n h 3 + c 0 2 + h 2 0 在自然界中，参与氨化反应过程的氨化细菌很多。主要有好氧性的荧光假单胞 菌和灵杆菌；兼性的变形秆菌和厌氧的腐败梭菌等。引起尿素水解的细菌称尿素细 菌。尿素细菌可分成球菌与杆菌两大类，它们一般是好氧的，但对氧的需求量不大， 3 j “州人学顾士学位论文 有些菌种在无氧条件下也能生长。 1 212 生物硝化过程 生物硝化反应是亚硝化菌、硝化菌将氨氮氧化成亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。氨氮 氧化成硝酸盐的硝化反应是由一群自养型好氧微生物通过两个阶段完成的。第一步 先由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，称为亚硝化反应。其中亚硝酸菌有亚硝酸单 胞菌属、亚硝酸螺旋杆菌属和亚硝化球菌属等。第二步是由硝酸菌将亚硝酸盐氧化 成硝酸盐。硝酸菌有硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属等。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝 酸菌，均是化能自养菌。这类菌在好氧条件下利用无机碳化合物如c 0 2 、c 0 3 。或者 h c 0 3 作为碳源，从n h + 或n 0 2 的氧化反应中获取能量。亚硝酸菌将氨氮氧化成亚硝 酸盐和硝酸菌将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的硝化反应可用下式表示： n h ：+ i 5 0 z n o t + 2 r + o + ( 2 4 0 一3 5 0 “m o o n o r + 0 5 0 2 一0 可+ ( 6 5 9 0 k 2 , n o t ) 大部分硝化细菌都是自养菌，利用无机碳作为细胞碳源，硝化菌细胞的化学组 成如果用c s h t n 0 2 表示，对于氨氮氧化、亚硝酸盐氧化和新细胞合成的反应式可表示 为： 5 蜊孤+ + 7 6 d 2 + 1 0 9 h c o s 一凸胁0 2 n + 5 4 n c h 。+ 5 7 2 0 + 1 0 4 h 2 c o s 4 0 0 n 0 2 + n h 4 + + 4 h z c o h c o y + 1 9 5 0 2 一c s i - 7 n 0 2 + 3 2 0 + 4 0 0 n o r 将上两式合并得出硝化反应的总方程式： 肼4 + 1 8 6 0 2 + 1 9 8 2 日c d ，。一o 0 2 l c ；h 7 n 0 2 + 1 0 4 h 2 0 + 1 8 8 z c o s + 0 9 8 2 n 0 3 若不考虑硝化过程中硝化菌的增值，通过对上述反应过程的物料衡算，可以计算出 氧化l g n h 4 - n 为n 0 2 n 耗氧3 4 3 9 ，氧化1 9 n 0 2 - n 为n 0 3 - n 耗氧1 1 4 9 ，所以氧化 l g n l - h 一n 为n 0 3 - - n 共耗氧4 5 7 9 。亚硝化反应和硝化反应还会消耗水中的重碳酸盐 碱度，约合7 1 4 9 c a c 0 3 g n - 1 4 + - h i 。 1 2 i 3 生物反硝化过程 生物反硝化反应是在缺氧( 不存在分子态溶解氧) 条件下，将硝化过程中产生 的硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或氮氧化物的过程，它是由一群异氧型微生物完 成的生物化学过程。参与这一生化反应的微生物是反硝化菌。反硝化菌在自然环境 中很普遍，在污水处理系统中许多常见的微生物都是反硝化细菌，包括假单胞菌属、 反硝化扦菌属、螺旋菌属和无色杆菌属等。它们多数是兼性细菌，有分子态氧存在 时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体。在无分子态氧条件 4 第一章绪论 下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中n “和n * 3 作为电子受体，0 2 作为受氢体生成 h z o 和o h 碱度，有机物则作为碳源及电子供体提供能量并得到稳定。反硝化过程中 亚硝酸盐和硝酸盐的转化是通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。异化 作用就是将n 0 2 和n 0 3 - 还原n 2 、或n 2 0 、n o 等气体物质，主要是。而同化作用是 反硝化菌将n 0 2 和n 0 3 还原成n h 4 + 供新细胞合成之用，氮成为细胞质的成分，此过 程可称为同化反硝化。异化作用去除的氮约占总去除量的7 0 7 5 。当反硝化微生 物以甲醇作为反硝化过程所需碳源时，反硝化反应如下： n o f + i 0 8 c h 3 0 h + 0 2 4 矗j ，一0 4 7 n 2l + 1 6 8 耳i ( 弦c 0 2 + 0 - f + 0 0 5 6 cs h 7 n 0 2 伪+ 0 6 7 c h 3o h + 0 5 3 - 2c 0 3 0 4 & bt + 1 2 3 h 2d + c 0 2 州，盯+ o 0 4 c 5 胁n 0 2 在生物上述反硝化反应中，通过物料衡算后可知，每转化l gn 0 2 。- n 为n 2 时，需 有机物( 以b o d 表示) 1 7 1 9 ，每转化1 9 n 0 3 - n 为n 2 时，需有机物( 以b o d 表示) 2 8 6 9 ， 同时产生3 5 7 9 碱度( 以c a c 0 3 计) 。 1 2 2 生物脱氮的新技术和新理论 传统的生物脱氮工艺都普遍存在着基建投资和运行费用较高、运行控制较为复 杂等不足。最近，一些新的生物脱氮技术的研究却突破了传统理论的认识。近年来 的许多研究表明自然界中存在着多种新的氮素转化途径：如好氧反硝化( a e r o b i c d e n i t r i f i c a t i o n ) l e s l 、异养硝化( h e t e r o t r o p h i cn i t r i f i c a t i o n ) 1 7 1 、厌氧氨氧化( a n a e r o b i c a m m o n i u mo x i d a t i o n # 9 1 或者由自养硝化细菌引起的反硝化( d e n i t r i f i c a t i o ab y a u t o t r o p h i c n i t r i f y i n gb a c t c r i a ) 等1 枷。对这些新的氮素转化途径的研究又导致了多种新 型生物脱氮工艺的出现，生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有：短程硝化 反硝化( s h o r t c u tn i t r i f i c a t i o nd e n i t r i f i c a f i o n ) 、同时硝化反硝化( s i m u l t a n e o u sn i t r i f i c a t i o n d e n i t r i f i c a t i o n - - s n d ) 和厌氧氨氧化( a n a e r o b i ca m m o n i u mo x i d a t i o n - - a n a m m o x ) 。 1 2 2 1 短程硝化反硝化过程 氨被转化为硝酸盐的先后两个基本过程分别由亚硝化菌和硝化菌完成，这两类 菌的动力学特性有明显的差异：对于反硝化菌来说n q 或n 0 3 。均可以作为电子受体， 所以可以通过控制各项因素抑制硝化菌的活性，最终实现n h 。+ _ - n 也- 一n 2 的脱氮过程， 即短程硝化反硝化脱氮过程。 近年来研究发现短程硝化反硝化脱氮与传统的脱氮方法有无可比拟的优点：降 低需氧量，节省碳源，缩短反应时间；污泥产量低，减少投碱量。为此，人们对如 5 j “州人学硕士学位论文 何有效实现短程硝化反硝化过程进行了大量研究，结果发现p h 值、碳源、溶解氧、 泥龄、氨负荷和游离氨浓度是实现短程硝化反硝化过程中n 0 2 。积累的关键因素i l l - 1 2 1 。 通过控制上述因素实现短程硝化反硝化来达到污水脱氮目的的工艺主要包括 s h a r o n 工艺、o l a n d 工艺、c a n o n 工艺，其中s 矾r o n 工艺1 9 9 8 年已在荷兰 r o t t e r d a md o k h a v e n 污水处理厂设计并投入运行，在氨氮的转化率为8 5 时，其去 除i k gn i - h + n 的投资估算为1 7 美元1 1 3 l 。 i 。2 2 。2 同步硝化反硝化过程 所谓同步硝化反硝化( s n d ) 过程，就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器 中、相同操作条件下同时发生。由于该技术与传统的脱氮技术相比具有可减少反应 设备的数量及尺寸，节省能耗，减少甚至不需要碳源的投加，节省药剜等明显优势， 所以得到国内外学者的广泛重视。g u p t a l l 4 j 等研究r b c 反应器中的s n d 过程结果表 明，在氮负荷为9 3 6 9 n ( m 2 d ) 一1 、h r t 为2 d 的条件下，t n 的去除率达到9 0 以上。 影响同步硝化反硝化( s n d ) 的因素主要有溶解氧( d o ) 浓度、微生物絮体颗 粒大小和碳源等【1 5 。d o 浓度是影响硝化和反硝化的主要因素，虽然较低的d o ( o 5 m g l ) 浓度有利于亚硝酸盐的积累和创造同步硝化反硝化的微环境，但若d o 浓度较低对( 4 0 m g l 时n h 4 。l n 的去除率始终保持在9 5 以上，2 0 m g l d o 4 0 m g l 时n i - 1 4 + - n 的去 除率为5 5 9 5 之间， 1 0 m g l 1 以及某些 特定碳源的条件下才会形成一定的规模，而在这样的条件下，废水中大部分的氮往 往是被同化吸收，所以同步硝化反硝化主要是是由微环境引起的。微环境理论侧重 从物理学观点，研究活性污泥和生物膜和微环境中各种物质( 如d o 和有机物等传 递的交化，各类微生物的代谢活动及其相互作用，从而导致微环境中的物理、化学 和生物条件或状态的改变。微环境理论认为：由于微生物个体形态非常微小，一般 属m 级，影响生物的生存环境也是微小的。而宏观环境的变化往往导致环境的变 化或不均匀分布，从而影响微生物群体或类型的活动状态，并在某种程度上出现所 谓的表里不一( 即宏观环境与微观环境不一致) 的现象。事实上，由于微生物种群结构、 基质分布代谢活动和生物化学反应的不均匀性，以及物质传递的变化等因素的相互 作用，在活性污泥菌胶团和生物膜内部会存在多种多样的微环境类型。而每一种微 环境往往只适合于某一类型微生物的活动，丽不适合其它微生物的活动。在活性污 泥中，决定各类微环境状况的因素包括有机物和电子受体，如：d o 和硝态氮的浓 度及物质传递特性、菌胶团的结构特征、各类微生物的分布和活动状况等。在好氧 性微环境中，由于好氧菌的剧烈活动，当耗氧速率高于氧传递速率时，可变成厌氧 性微环境；同样厌氧微环境在某些条件下，也能转化成好氧微环境。d o 浓度增高， 搅拌加剧，使氧传递能力增强时，就会使菌胶团内部原来的微环境由厌氧型转为好 氧型。 一般而论，即使在好氧性微环境占主导地位的活性污泥系统中，也常常同时存 在少量的微氧、缺氧、厌氧等状态的微环境。活性污泥法反应器从微观上看是多相 反应器，活性污泥絮体作为存在于废水中的固相，絮体表面和絮体内部由于氧气扩 散的原因完全可能形成好氧区和缺氧区，从而分别进行硝化和反硝化反应。也就是 说，硝化可发生在絮体的表面，而反硝化由于活性污泥絮体内的d o 梯度，会发生在 内层。图2 - 1 3 表示了活性污泥絮体内的d