研究简介：移动床生物膜反应器（MBBR）一种新型污水处理工艺。该反应器是基于污水的生物处理主要是利用微生物的新陈代谢作用，使呈溶解态和胶体状态的有机污染物转化为无害物质，污水生物膜处理方法是与活性污泥法并列的一种污水生物处理技术。本论文应用聚氨酯泡沫为生物载体，通过在生物载体表面生长形成生物膜，研究该类型的生物膜反应器在处理污水时，不同溶氧浓度对于该反应器处理污水时的进行同时硝化和反硝化作用的效率的影响，以及溶氧浓度对于污水反应器中菌落结构的影响。


Unisense微电极系统的应用


对氧微电极进行极化后，做好相应的标准曲线后，使用尖端直径为1mm的氧微电极（OX-N）测试移动床生物膜反应中形成的生物膜的氧气剖面浓度，测试生物膜时，电极以100um的步径测试生物膜不同位置端中的氧气浓度。所有过程中的溶解氧浓度都是利用微电极测定污水反应器中产生的溶解态氧的浓度。


实验结果：应用微电极系统测试了移动床生物膜反应器中的生物膜的溶解氧浓度，研究表面MBBR中通过不同的曝气方式配置成不同浓度溶解氧的反应器中的生物膜内的氧浓度也呈现不同，从而影响生物膜中微生物对于污水中处理的硝化和反硝化作用，研究表明当体系中养的浓度为2.5mg/L时，污水的总无机氮（TIN）去除效果最好，而当MBBR体系中的氧浓度进一步增加时，体系中的TIN去除效率降低，说明污水的溶氧浓度会影响MBSBR体系中微生物的同步硝化反硝化作用（SDR）。

图1、含有聚氨酯泡沫载体的实验室移动生物膜床反应器模型污水处理装置的示意图。其中7、8分别代表的是使用unisense微电极系统测试污水中的氧气浓度的示意图。

图2、unisense微电极系统测试生物膜样品的装置图。该套装置主要包括电脑控制系统、马达控制系统、数据采集系统三部分构成。其中数据采集系统是通过微电极、皮安表、电脑的软件处理构成。

图3、污水反应器中的含有不同溶氧浓度的污水中测试的生物膜中的氧浓度剖面分布情况。（△（3.5mg/L）■（4.5mg/L）◆（5.5mg/L）□（1.5mg/L）○（2.5mg/L））。从图中可以看出，当污水体系中溶氧浓度越高，其对于反应器中生物膜中的溶氧浓度也越高。当测试到生物膜中2mm以下的区域时，生物膜中的溶氧浓度变化较小，并逐渐降至0。并且不同溶氧浓度(1.5mg/L~5.5mg/L)的反应器中对应的生物膜中氧气浓度为零所对应的距离也不同，分别为1.2mm、1.7mm、2.0mm、2.5mm、2.6mm。

图4、生物膜污水反应器中的含有不同溶氧浓度的污水中测试的生物膜中200um以下区域的氧浓度剖面分析图，从图中可以看出，生物膜污水反应器中溶解氧浓度不同，其生物膜中不同区域位置的溶液氧浓度呈现了一定的线性关系，并且在溶氧浓度为2.5mg/L时，其线性的斜率值最大。而反应器中污水中的溶液浓度差别引起生物膜中氧浓度差别是因为不同浓度的溶液氧在进入生物膜中的扩散速率也不一样，从而影响了生物膜中的溶氧浓度。

图5、生物膜反应器中通入不同浓度溶解氧时，反应器中对于的生物膜中溶解氧（DO浓度大于0.32mg/L的区域百分比。从图中可以看出，反应器中溶氧浓度为5.5mg/L，生物膜中DO浓度大于0.32mg/L的有氧区域最多，其百分比达到17.6%，并且会随着生物膜反应器中DO浓度降低其对应的区域百分比也降低，低至7.2%。


总结：应用微电极系统测试了移动床生物膜反应器中的生物膜的溶解氧浓度，研究表面MBBR中通过不同的曝气方式配置成不同浓度溶解氧的反应器中的生物膜内的氧浓度也呈现不同，从而影响生物膜中微生物对于污水中处理的硝化和反硝化作用，研究表明当体系中养的浓度为2.5mg/L时，污水的总无机氮（TIN）去除效果最好，而当MBBR体系中的氧浓度进一步增加时，体系中的TIN去除效率降低，说明污水的溶氧浓度会影响MBSBR体系中微生物的同步硝化反硝化作用（SDR）。