控氧生物膜系統對微污染水體脫氮性能
摘要：通過控制生物膜系統溶解氧（DO）濃度分別為0.5~1mg/L（Ⅰ）、1~2mg/L（Ⅱ）、2~3mg/L（Ⅲ），研究在微污染城市河道水體中實現短程硝化反硝化的可行性。研究表明，在3個系統中，化學需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）和總氮（TN）的平均去除率分別穩定在62.3%、38.6%和38.2%（工況Ⅰ），65.5%、59.4%和28.2%（工況Ⅱ），66.1%、77.3%和22.8%（工況Ⅲ）。
系統中各形態氮素含量及其變化情況分析表明，在具有一定NH4+-N去除率前提下，控制體系處于低DO濃度（<1mg/L），亞硝酸鹽氧化菌（NOB）生長及活性受到抑制，NO2--N明顯累積，經反硝化作用直接轉化為氮氣（N2），實現了微污染城市河道水體中的短程硝化反硝化。
隨著工業化和城市化的不斷發展，我國環境污染問題不斷凸顯，其中水資源污染問題越來越嚴重。根據《2011中國環境公報》全國地表水總體為輕度污染，湖泊（水庫）富營養化問題仍突出。作為城市重要組成部分的城市河道水體，大部分都受到了不同程度的污染，這對城市居民生活生產造成了巨大的影響。其中，導致水體污染的主要原因之一就是含氮污染物過量排放。
生物脫氮技術*)+通過硝化菌和反硝化菌的生理功能，將污水中各種形態的氮元素最終轉化為N2，從而達到脫氮作用。生物脫氮過程可分2種：以NO3-為電子受體的全程反硝化和以NO2-為電子受體的短程反硝化。其中，充足的碳源是反硝化菌高效脫氮的關鍵。
但是，城市河道污水中COD濃度較低，存在碳源不足的缺點。而短程硝化反硝化由于以NO2-為電子受體，不經歷NO3-還原為NO2-階段，碳源消耗降低，可減小城市河道低碳源對脫氮的影響。此外，與傳統的全程硝化反硝化相比，短程硝化反硝化還具有降低能耗、縮短HRT、減少污泥產率等特點。
在脫氮過程中，可通過調控DO、溫度、污泥齡等參數抑制NOB的生長及活性，將硝化反應控制在亞硝化階段，實現大量的NO2--N累積，進而通過反硝化，直接將NO2--N轉化N2從水中去除，實現短程硝化反硝化。
生物膜技術具有微生物種群豐富、抗水質波動能力強和運行成本低等特點，在污水處理中得到廣泛應用，且主要運用于高濃度廢水。
本文以生物膜技術為基礎，通過控制系統DO濃度，測定水體中各種氮素形態的含量及變化情況，研究城市河道微污染水體中實現短程硝化反硝化的可行性，以期為河道污染水體原位修復工藝的工程化應用提供理論基礎。
1材料和方法
1.1實驗裝置
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