康宝文, 肖芃颖, 周 靖, 袁 港, 郭 雷

重庆理工大学化学化工学院, 重庆 400054

化工、畜禽养殖废水和垃圾渗滤液等高浓度氨氮(NH4+-N)废水具有排放量大、生物毒性强和处理难度高的特质[1]，已成为含氮废水处理领域的研究重点. 高氨氮废水处理方法主要有物化法和生物法，其中生物法因其更经济和环保的优势得以广泛应用[2]. 依据部分硝化反应(NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+)和完全硝化反应(NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+)的理论计算可知：1 mol NH4+需要1.5 mol O2氧化生成NO2-，2 mol O2氧化生成NO3-，1 g NH4+-N理论上需要约4.6 g O2才能完全氧化[3]. 因而，无论是发生部分硝化还是完全硝化反应，处理高氨氮废水都将会消耗较多O2. 传统好氧生物脱氮技术普遍采用鼓风曝气方式供氧，存在氧传质效率低、能耗高的缺陷[4]，具备高效供氧和低能耗优势的膜曝气生物膜反应器(membrane-aerated biofilm reactor, MABR)得以发展. 采用MABR进行生物脱氮已成为处理高氨氮废水的一项新颖潜力技术[5].

目前，关于MABR生物脱氮的相关研究主要聚焦于反应器运行机制、工艺优化及技术应用等方面[6-8]. 学者们对MABR生物脱氮理论的深入研究发现，生物膜层溶解氧(DO)浓度是影响MABR脱氮性能的重要因素之一[9-10]. 有研究[11]表明，在MABR生物膜层中，生长较快的异养型微生物极易与生长缓慢的自养型微生物同时沉积在生物膜层的某微观区域竞争O2，使具有好氧硝化功能的自养型氨氧化菌(aerobic oxide bacteria, AOB)，与具有厌氧反硝化功能的常规异养菌(heterotrophic bacteria, HB)和(或)自养型厌氧氨氧化菌(anammox bacteria)之间无明确的分界线，这导致在脱氮过程中好氧硝化与厌氧反硝化难以协调平衡. 调……