[专家分享]悬浮填料在水处理中的应用（第三集）

（接上集）

1.3.2 生物硝化

悬浮填料是硝化细菌生长的理想场所，这为MBBR工艺研究硝化动力学提供了有效手段。硝化细菌的生长速度慢，在同一工况条件下细菌的数量相对稳定，以单位面积来表征硝化速率是可行的，国内外在这方面的研究很多。

硝化速率与悬浮填料的生物膜量、温度、碱度、DO、进水的氨氮浓度以及有机负荷率等均密切相关。研究表明，如果MBBR反应器的溶解性COD负荷率达到3～4gCOD/m2填料.d、且DO小于2～3mg/L，则生物硝化不易出现。利用纯氧曝气研究MBBR工艺DO与硝化速率的关系，如果DO大于12mg/L，则NH4-N的去除负荷率与进水负荷率完全正相关，硝化速率呈零级反应，最大比硝化速率可以达到55kgNH3-N/kgO2.d；而当DO浓度在5～12mg/L的范围内，呈现典型的一级反应模式。

Lars.J.Hem利用人工配制污水和中试系统研究悬浮填料的生物硝化过程，当进水的碱度充足、有机负荷率低时，进水的NH3-N浓度与DO成为硝化反应的限制因素；当池内的DO与NH3-N的比例小于2时，DO成为限制因子，如果池内的DO达到4.5mg/L左右，硝化速率可以达到0.7～1.6gNH3-N/m2.d；硝化速率与进水NH3-N的浓度符合一级反应动力学模式；当有机负荷率达到5gBOD7/m2填料.d以后，硝化过程受到抑制。徐斌)分析了悬浮填料处理微污染源水的生物硝化动力学，指出当池内的DO达到7.5mg/L以上，则进水NH3-N成为限制因子，硝化反应动力学呈近似一级反应，硝化速率常数为0.72/h。

挂膜成熟的悬浮填料单位面积硝化速率可以达到1.0gNH3-N/m2填料.d，最多可以达到1.4～1.6gNH3-N/m2填料.d。U.Welander指出，生物硝化的NH3-N去除负荷率与填料比表面积呈比例关系，但过高的比表面积也有不利之处。

液膜扩散系数对悬浮填料生物膜工艺的生物硝化也有一定影响。如果液膜传质无障碍,生物膜系统的基质反应速率常为半级，但由于生物膜生长于悬浮填料的内壁，这些微区域不可能形成强烈的紊流和极薄的液膜层，因此，实际运行时液膜扩散系数仍是较重要的参数，反应级数n＝0.7。

有研究者认为，温度对悬浮填料生物膜工艺的生物硝化影响不明显。U.Welander研究表明，即使在5℃低温条件下，悬浮填料的硝化去除负荷率仍可以达到20℃的77％左右，传质速率而不是酶活性在低温时起主导作用；B.Rusten也发现，7～18℃的范围内，温度的差异性不突出，低温条件下DO浓度高，可以部分抵低温效应。实际上，研究者均采用有效比表面积大于300m2/m3的小粒径填料得出了上述结论。由于试验系统的HRT足够长、室温下填料的去除负荷率远未达到饱和值，温度降低后，这部分容量被释放出来，因此温度的影响不明显。而从已有的许多试验来看，如果室温条件下的硝化负荷率已经接近最大值，则温度降低后去除效率的变化将十分明显。

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