氨氮在好氧條件下氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽(硝化), 隨后在缺氧條件下還原為氮氣(反硝化), 以上兩個步驟同時發生在同一反應器中, 即為同步硝化反硝化(SND).相比活性污泥法, 生物膜法的優勢為在單一反應器上實現SND (Pochana et al., 1999).SND脫氮效率的主要影響因素包括：碳源、溶解氧(DO)、生物膜形態學和微生物群落, 以及反應器的操作條件等(Fu et al., 2010)。
不同的COD / NH4+(C / N)的比例會影響微生物群落的比例.微生物群落在生物膜中進行著物質交換, 然而微生物活動會影響生物膜中的物質傳遞(Fu et al., 2010;Vanbenthum et al., 1997).在前人研究的基礎上, 本文將進一步研究以下問題(Deygout et al., 2013):首先由于不同C/N產生的不同微生物群落比例對于新填料生物膜的SND過程有何影響?其次不同C/N對生物膜中的物質傳遞速率有何影響?其傳遞速率對于生物膜SND過程有何影響?
物質傳遞中的DO在生物膜中的擴散限制促成了好氧、缺氧和厭氧微生物共存于生物膜中, 氧分層有利于生物膜SND的進行(Mattei et al., 2015).周小紅等用微電極研究異養生物膜的反應動力學參數, 結果表明生物膜外部的葡萄糖濃度對生物膜內DO擴散有抑制的影響(Sriwiriyarat et al., 2008).而這種影響對生物膜SND過程的影響研究是少有的(Zhou et al., 2012).本試驗將用微電極測量不同C/N生物膜中的DO變化, 分析DO傳質系數, 進一步研究不同C/N下的DO傳質系數對新填料生物膜SND過程的影響.由于微電極的脆弱性, 鮮有報道關于它應用于填料上的生物膜的測量.***普遍的方法是從填料上刮下生物膜放置于海綿上或在海綿上培養生物膜來進行測量, 但生物膜周圍的營養基質和主反應器中不一樣(Ning et al., 2014;Zhou et al., 2012).本研究創新性地設計蠕動泵將主反應器與測量槽連接在一起, ***大限度地還原生物膜周圍的真實營養基質, 提高生物膜DO測量的可靠性.生物膜特性, 如EPS、外部形態、厚度和生物量也影響生物膜物質的傳遞.它對新填料上的生物膜SND有怎樣的影響, 與物質傳遞和生物群落有怎樣的影響, 也是本文研究的方向(Horn and Hempel, 1997;Bassin et al., 2012).總之, 不同C/N會產生生物膜不同的SND, 但其中包含的因素有多種.本實驗旨在研究新填料由于不同C/N產生不同的物質傳遞、生物群落、生物膜特性對于SND過程的影響。
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