生物滤池对N-DBPs前体物控制的研究进展

生物滤池对N-DBPs前体物控制的研究进展

摘要：随着人类活动和城市化的不断发展，水体中氮化有机物的含量与种类日益增多，其中N-DBPs（氯化二氮杂双酮）作为一类新兴的致癌物质备受关注。生物滤池作为一种重要的污水处理工艺，对N-DBPs前体物的控制起着关键作用。本文综述了近年来，包括生物滤池的理论基础、影响因素以及在各种条件下的处理效果。研究结果表明，生物滤池可以通过降解有机物、调节底质中的氮环境等方式，减少N-DBPs前体物的生成。但是，目前对于生物滤池对N-DBPs前体物的控制机制还存在一些争议，需要进一步的研究来明确。未来的研究可以从探究生物滤池微生物群落结构、改进生物滤池的工艺参数设计等方面入手，为生物滤池在N-DBPs前体物控制方面的应用提供科学依据。

关键词：生物滤池；N-DBPs前体物；控制；研究进展

1.引言

氮化有机物（NOMs）是生活污水、工业废水和农业污染等活动的产物，也可以存在于自然环境中。NOMs在水体中存在的形式多样，其中N-DBPs作为一类新兴的致癌物质备受广泛关注。N-DBPs的生成与腐植质的含量、水体的pH值、氯消毒剂的使用等因素密切相关。目前，N-DBPs在水体中的生成和控制成为国内外学者研究的热点之一。

生物滤池作为一种常用的污水处理工艺，可以有效去除氨氮、溶解性有机物和微生物等。同时，生物滤池对N-DBPs前体物的控制也具有一定的潜力。在生物滤池中，通过降解有机物、调节底质中的氮环境等方式，可以减少N-DBPs的生成。然而，目前对于生物滤池对N-DBPs前体物控制的机制、影响因素及处理效果的研究仍然有一定的争议。

2.生物滤池的理论基础

生物滤池是一种由生物膜覆盖的滤料床，通过微生物附着和代谢作用，将废水中的有机物、氮化物等进行降解和转化。生物滤池的理论基础主要包括附着生物膜理论、生物膜结构与降解作用机制。

2.1附着生物膜理论

附着生物膜理论是描述生物滤池的基本理论之一。附着生物膜是一种在固体表面上附着的生物聚集体，其形成是由于水中微生物和固体载体之间的黏附力。附着生物膜能提供支撑和保护微生物群落，从而提高废水处理的效果。

2.2生物膜结构与降解作用机制

生物膜结构是影响生物滤池降解效果的关键因素之一。生物膜结构包括直径、厚度、孔隙度等，这些结构参数决定了生物滤池内微生物生长环境的特性。此外，生物膜结构还影响生物膜内降解物质的传质情况。

3.影响生物滤池对N-DBPs前体物控制的因素

生物滤池对N-DBPs前体物的控制效果受到许多因素的影响，包括底质特性、水质条件和操作参数等。

3.1底质特性

底质特性是指生物滤池床层内部的物理和化学性质。底质特性包括结构、比表面积、孔隙度等。这些特性的不同对底质内微生物生长和代谢活动产生显著影响，进而影响N-DBPs前体物的控制效果。

3.2水质条件

水质条件也是影响生物滤池对N-DBPs前体物控制效果的重要因素之一。水质条件包括废水中有机物浓度、氨氮浓度、pH值、温度等。

3.3操作参数

操作参数是指生物滤池运行过程中的操作参数，包括进水负荷、水力停留时间、曝气强度等。这些参数的变化直接影响生物滤池内的微生物生长和代谢活动，进而影响生物滤池对N-DBPs前体物的控制效果。

4.

近年来，生物滤池在N-DBPs前体物控制方面的研究取得了一系列进展。研究主要集中在生物滤池的降解机制、影响因素以及处理效果等方面。同时，在控制N-DBPs前体物生成方面，研究人员还开展了一些新的研究。

4.1生物滤池的降解机制

生物滤池对N-DBPs前体物的降解机制主要包括降解有机物、微生物群落结构变化、氮环境调控等。

4.2影响因素

生物滤池对N-DBPs前体物的控制效果受到底质特性、水质条件和操作参数的共同影响。底质特性的差异会导致微生物群落结构和代谢功能的差异，进而影响N-DBPs前体物的生成和降解。水质条件的改变会影响微生物代谢活动，进而影响N-DBPs前体物的生成和降解。操作参数的不同会导致微生物生长和代谢功能的变化，进而影响N-DBPs前体物的控制效果。

4.3处理效果

生物滤池对N-DBPs前体物的处理效果通常通过监测出水中N-DBPs前体物的浓度来评价。研究表明，生物滤池可以有效降低水体中N-DBPs前体物的浓度，其处理效果受到底质特性、水质条件和操作参数等因素的共同影响。

5.研究展望

目前，对于生物滤池对N-DBPs前体物控制的机制、影响因素及处理效果的研究仍然存在一定的争议。未来的研究可以从探究生物滤池微生物群落结构、改进生物滤池的工艺参数设计等方面入手，为生物滤池在N-DBPs前体物控制方面的应用提供科学依据。

结论

生物滤池作为一种重要的污水处理工艺，在N-DBPs前体物控制方面具有一定的潜力。生物滤池通过降解有机物、调节底质中的氮环境等方式，可以有效减少N-DBPs的生成。然而，对于生物滤池对N-DBPs前体物的控制机制还存在一些争议，需要进一步的研究来明确。未来的研究可以从探究生物滤池微生物群落结构、改进生物滤池的工艺参数设计等方面入手，为生物滤池在N-DBPs前体物控制方面的应用提供科学依据5.1探究生物滤池微生物群落结构

生物滤池的处理效果与其中的微生物群落结构密切相关。微生物在生物滤池中通过降解有机物来控制N-DBPs前体物的生成。因此，了解生物滤池中微生物群落结构的变化对于理解其对N-DBPs前体物的控制机制至关重要。

研究发现，生物滤池中的微生物群落结构受到多种因素的影响，包括底质特性、水质条件、供碳量和温度等。底质特性对微生物群落结构的影响主要体现在提供的吸附位点和底质颗粒的大小等方面。水质条件对微生物群落结构的影响主要表现为水质中有机物、硝酸盐和溶解氧等的浓度。供碳量是影响微生物群落结构的重要因素，供碳量的增加可以促进异养微生物的生长，从而影响微生物群落结构。此外，温度对微生物的产物率和代谢途径的选择也有一定的影响。因此，通过调节这些因素，可以改变生物滤池中微生物的种类和数量，从而控制N-DBPs前体物的生成。

5.2改进生物滤池的工艺参数设计

除了微生物群落结构的探究外，改进生物滤池的工艺参数设计也是提高其对N-DBPs前体物控制效果的重要途径。

首先，应该优化底质特性，选择具有较大比表面积和较好吸附性能的底质材料。这样可以增加底质对有机物的吸附和降解效果，进而减少N-DBPs前体物的生成。

其次，需要合理控制水质条件。通过调节水质中的有机物、硝酸盐和溶解氧等的浓度，可以影响微生物群落结构的组成和活性，从而控制N-DBPs前体物的生成。此外，还可以采用预氧化等方法，将水中的有机物转化为易降解的物质，减少N-DBPs前体物的生成。

此外，供碳量的调节也非常重要。适量的供碳可以刺激异养微生物的生长，从而促进有机物的降解，减少N-DBPs前体物的生成。但是供碳量过高可能导致过度生长的微生物死亡，产生剩余有机物，从而增加N-DBPs前体物的生成。因此，需要进行合理的供碳量控制，通过持续补充适量的碳源，维持生物滤池中微生物的健康生长状态。

最后，温度的控制也是关键。适宜的温度可以提高微生物的产物率和代谢途径选择，从而减少N-DBPs前体物的生成。温度过高或过低都会影响微生物的活性，进而影响N-DBPs前体物的控制效果。

总之，通过探究生物滤池微生物群落结构以及改进生物滤池的工艺参数设计，可以提高生物滤池对N-DBPs前体物的控制效果。未来的研究可以继续深入探究生物滤池中微生物群落结构的变化规律，以及优化底质特性、水质条件和操作参数等方面的方法，为生物滤池在N-DBPs前体物控制方面的应用提供更加科学可靠的依据综合上述讨论，可以得出以下结论：

浓度对微生物群落结构和活性的影响是控制N-DBPs前体物生成的重要因素之一。高浓度的有机物和氮源会促进一些微生物的生长，导致N-DBPs前体物的生成增加。因此，通过控制水体中的浓度，可以减少N-DBPs前体物的生成。

预氧化等方法也可以将水中的有机物转化为易降解的物质，从而减少N-DBPs前体物的生成。这些方法可以在水处理过程中应用，对水质进行预处理，从而降低N-DBPs前体物的生成。

供碳量的调节对于控制N-DBPs前体物的生成也非常重要。适量的供碳可以刺激异养微生物的生长，从而促进有机物的降解，减少N-DBPs前体物的生成。然而，供碳量过高可能导致过度生长的微生物死亡，产生剩余有机物，增加N-DBPs前体物的生成。因此，需要合理控制供碳量，维持微生物的健康生长状态。

温度的控制也是关键因素之一。适宜的温度可以提高微生物的产物率和代谢途径选择，减少N-DBPs前体物的生成。过高或过低的温度都会影响微生物的活性，进而影响N-DBPs前体物的控制效果。因此，在设计生物滤池工艺参数时，需