膜曝氣提升菌藻生物膜反應器效能及穩(wěn)定性

張晗，公維佳，白朗明，曾瑋琛，陳睿，李圭白，梁恒

(1. 哈爾濱工業(yè)大學 城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室，哈爾濱 150090；2. 東北農(nóng)業(yè)大學 工程學院，哈爾濱 150038)

利用菌藻共生系統(tǒng)處理污水已經(jīng)引起廣泛關注[1-2]。在這個共生系統(tǒng)內(nèi)，藻類在有光源的條件下進行光合作用，利用二氧化碳或無機碳維持自身生長并產(chǎn)生氧氣。與此同時，好氧菌利用產(chǎn)生的氧氣降解有機物，其完全降解產(chǎn)物又是藻類生長所必需的無機碳。在藻類細菌相互作用下，污水中的有機物及營養(yǎng)物質會吸附同化降解[3-4]。然而，在實際運行中，菌藻共生體系存在水力停留時間長、藻類所產(chǎn)氧氣不足以供給細菌生長以及系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題。比如，Xie等[5]利用光生物反應器處理污水時，設置的水力停留時間為14 d。雖然處理效果顯著，但如此長的水力停留時間將限制菌藻共生系統(tǒng)的實際應用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，如果為菌藻共生系統(tǒng)提供額外的氧氣，不但可以解決系統(tǒng)本身產(chǎn)氧量不足的問題，還可以大大縮短水力停留時間[6]。Tang等[7]就此進行了不同曝氣強度對污染物去除效能及系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，發(fā)現(xiàn)在24 h的水力停留時間下，隨著曝氣強度的增加，藻類的生長會逐步受到限制，甚至在高強度的曝氣量下，系統(tǒng)接近崩潰。其原因歸結于兩方面，一是高曝氣強度導致系統(tǒng)內(nèi)溶解氧的濃度增高，高濃度的溶解氧會抑制藻類的光合作用[8]。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)，曝氣會導致二氧化碳吹脫[9]，無機碳大量損失，藻類得不到生長所需的無機碳而生長受限?！?br>