一体化膜曝气生物反应器处理硝基酚废水的特性开题报告

1. 研究目的与意义

4-硝基酚是酚类有机物中毒性较大的一种，细胞中的蛋白质在低浓度的4-硝基酚环境下会变性然后失去活性，当4-硝基酚浓度较高时，会直接导致蛋白质发生凝固，是一种所谓的细胞原浆毒，因此对全部的生命体都有一定的危害。在环境中4-硝基酚侵入人体的途径较多，比如曰服、吸入或者通过皮肤粘膜的接触等，当在人体内积累的量达到一定值时，会出现轻度的中毒现象，如头晕、头痛、食欲不振等，当积累到较大量时，会致畸致癌甚至可能导致休克、死亡等。

酚类化合物是水环境中主要的有机污染物,属极性、可离子化、弱酸性有机化合物,具有毒性大、难降解性等特点。它是一种原生质毒物,对一切生活个体都有毒杀作用,能使蛋白质凝固。长期饮用被酚污染的水可引起慢性积累性中毒,饮用水中即使含酚浓度只有0.002mg/L,也会影响人体健康。酚对水生生物、农作物都有一定的毒害,如水中含酚0.1～ 0.2mg/L时,鱼即有臭味不能食用;浓度增加到1mg/L,会影响鱼类产卵;浓度增加到6.5～ 9.3mg/L时,鱼类就会大量死亡。含酚浓度高于100mg/L的废水直接灌田,会引起农作物的减产甚至枯死。中国环境优选监测研究提出了中国环境优选污染的黑名单,包括14种化学类别68种有毒化学物质,其中有机物占58种,而这58种中酚类占了6种。大量含酚废水的排放对水生生态系统造成明显的危害。以对于含酚废水的处理迫在眉睫，也引起很多专家学者的关注。

2. 国内外研究现状分析

一体化膜曝气生物反应器处理硝基酚废水的特性

对硝基酚是有毒、难生物降解的有机化合物，是重要而且用途最广泛的工业化工原料，广泛地用作炸药、医药、农药、染料、橡胶等的合成前体。硝基酚能够诱导有机体突变并且有致癌作用，在食物链中不断积累，所以这些化合物对人类的健康存在危险。在硝基酚中，2-NP、4-NP、和2，4-DNP的被美国环保署列为优先污染物质，并且规定天然水域中他们的浓度必须在10 ng/ L以下。

一、基本信息

1、物理性质：

纯品为浅黄色结晶。无味。熔点114-116℃，沸点279℃，闪点169℃，相对密度1.479(20/4℃)。常温下微溶于水(1.6%，25℃)，不易随蒸汽挥发。易溶于乙醇、氯仿及乙醚。溶于酸液时，淡黄色逐渐退去，PH3-4之间，几乎无色。溶于碱液时，颜色加深。能升华。

2、来源：

4-硝基酚是芳香族化合物中的一种，具有芳香族化合物的特点，毒性大且具有芳香气味，是废水中较为容易见到的很难被降解完全的污染物之一[1]，由于龄氧基的存在极其易于电离的特点，使得4-硝基酚溶液显弱酸性，从而很容易被环境中的氧化剂（如氧气）氧化。它的来源较为普遍，例如石油化工、医药、农药、油漆、皮革等化工厂生产硝基苯的废水、有机杀虫剂通过光解作用产生4-硝基酚，光化学反应也会使大气中的苯和一氧化氮反应产生4-硝基酚[2]。

3、用途：

用作染料中间体、医药及农药[3]的原料用作酸碱指示剂和分析试剂，也用于有机合成用作染料、医药及农药的中间体，也用作酸碱指示剂用作皮革防腐剂。对硝基苯酚是一种重要的有机合成原料，可作为有机磷杀虫剂对硫磷、甲基对硫磷的中间体，也可用于合成氟铃脲的中间体 2，6-二氯-4-硝基酚和杀铃脲的中间体 4-三氟甲氧基硝基苯。此外，它还是医药工业和染料工业的重要中间体。用作农药、医药、染料等精细化学品的中间体。用于制造非那西丁、扑热息痛、农药1605、显影剂米妥尔、硫化草绿GN、硫化还原黑CL、硫化还原黑CLB、硫化还原蓝RNX、硫化红棕B3R。也用作皮革防霉剂以及酸值指示剂。酸碱指示剂，pH5.6(无色)-7.6(黄色)，有机合成。用于染料制造，药物制造及用作试剂。校准仪器和装置;评价方法;工作标准;质量保证/质量控制;其他。用于染料制造，药物制造及用作试剂。用于ICP-AES、AAS、AFS、ICP-MS、离子色谱等。滴定分析用的标准溶液。

4、储存条件：

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。包装密封。应与氧化剂、还原剂、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

5、危害：

4-硝基酚是酚类有机物中毒性较大的一种[4]，细胞中的蛋白质在低浓度的4-硝基酚环境下会变性然后失去活性，当4-硝基酚浓度较高时，会直接导致蛋白质发生凝固，是一种所谓的细胞原浆毒，因此对全部的生命体都有一定的危害。在环境中4-硝基酚侵入人体的途径较多，比如曰服、吸入或者通过皮肤粘膜的接触等，当在人体内积累的量达到一定值时，会出现轻度的中毒现象，如头晕、头痛、食欲不振等，当积累到较大量时，会致畸致癌甚至可能导致休克、死亡等。

二、国内外研究与应用概况

目前，工业上处理含酚废水主要包括物化法（吸附、萃取、盐析法[2]）、化学法、生化法三大类。[5、4]

1、物理方法：

（1）吸附法：

吸附法的原理是将水样中的组分附着在固体吸附剂的表面，然后通过溶剂等一些方法将预测的组分解吸来达到分离和富集的目的[6]。沸石作为吸附剂也引起了广泛的研究，研巧人员通过对沸石进行改性后，制备了多种改性的沸石，发现温度越高，沸石吸附能力越强，但会破坏沸石中的结构[7]。竹炭对4-硝基酚的吸附受多种因素的影响，50mg/L的4-硝基酚废水为研究对象，发现在10℃，竹炭20.0ｇ，吸附120min后，4-硝基酚最大吸附率为82.5％最大吸附量达到2.06mg/g^-1[8]。当采用活性碳纤维（4g）吸附含4-硝基酚的废水，能够将浓度1000mg/L的4-硝基酚降解到20mg/L，满足国家污水排放标准的要求。

（2）萃取法

King[9]在20世纪80年代提出了对于酚类物质（例如苯酚、对硝基苯酚等）的分离有很高选择性的络合萃取法的概念。其原理就是用萃取剂与有机物结合，水的萃取剂将有机污染物萃取出来。

（3）盐析法

盐析法其实就是在对硝基苯酷废水中加入至一定值或至饱和状态的氯化钢、硫酸纳等无机盐，降低废水中对硝基苯酚的溶解度，使有机物（对硝基苯酚）从废水中分离出来，能够减少水中的有机污染物含量并降低它的危害，也使得废水得到初步的处理。

2、化学方法

（1）高级氧化法

高级氧化法就是通过添加物质使溶液中产生具有强氧化性的自由基或者一种物质来氧化或者杀死目标产物，利用这种氧化的机理来处理废水中难降解且有毒性的有机污染物[5]。

（2）化学沉淀法

它作用的机理主要是先将有机污染物（如酚类物质）转化成溶解度更小的物

质（碳酸脂、磺酸酯或磷酸酯等），这样有利于去除有机物。化学沉淀法通常在处理高浓度的酚类废水中有较好的应用前景。

（3）电化学法

在20世纪40年代，对于电解法的研究才刚刚起步，早期的一些研究主要集中在水的杀菌消毒、重金属的回收及含有氯离子的废水处理等方面。近些年来，电催化技术因其氧化处理的高效快速，而被广泛应用于难生化降解或毒性高的废水治理方面[10]。电催化技术在有机污染物的去除方面具有的优点为：效率高、操作简便、环境兼容性好、易于实现自动化等，从而引起了研究者的关注电催化技术处理污染物的方法包括[11]下几个方面:电催化氧化法、阳极电凝聚法、电浮离法、阴极还原法等。

3、生物法

生物法处理有机污染物具有运行费用低、可以处理大量的废水[12]并且不会出现第二次污染等特点，而且它的工艺流程和硬件设施都较为成熟[13]。生物法一般包括活性污泥法和固定化微生物技术。

（1）活性污泥法

一部分好氧的微生物可以把4-硝基酚作为生长的唯一的氮源和碳源，因此可以用这种方法来降解4-硝基酚废水。但它也有很多的缺点，如操作运行过程中的要求比较高、适应冲击负荷和承受毒性的能力低、曝气池中的容积负荷低、污量大等，对废水中组成比较复杂的、浓度高的酷类废水去除效果不理想[14]。为了提升使用活性污泥去除4-硝基酚的效率，人们通常采用生物强化技术来减少驯化微生物的时间，这样来实现良好的处理效果。王旭[15]用驯化后的功能微生物来处理高浓度的苯酪类废水，实验结果表明当苯酷的初始浓度为1500mg/L时，经过26h的降解后，废水中苯齡的浓度减少到3.35mg/L，降解率达到99.8％，这证明经过驯化的微生物能够很好降解有机污染物。

（2）固定化微生物技术

这种方法的使用原理就是将微生物或者生物酶固定在载体上，这样不仅可将微生物或者是生物酶高度聚集在一定的空间内并且能够使其保持较高的活性，在适宜生长的条件下，微生物会快速繁殖，这样就可应对大量降解污染物的需要。

（3）膜生物反应器[4]

它的原理就是把传统的生物处理法与膜分离法帮合在一起，传统的活性污泥法中的二沉池会被膜组件取代，不仅可以完全去除悬浮的固体，而且可Ｗ通过膜分离的作用，将二沉池中大分子的有机物和游离细菌截留在生物池内，从而大大提高活性污泥和水的分离效果。由于膜的截留作用，使那些繁殖速度慢的细菌能够在曝气池中富集，增加了废水与细菌的接触时间，从而提高了有机物和氮、麟的去除率。98%以上的ＭＢＲ系统是好氧的，约５５％为一体式，剩下的一般为分置式[16]。



（4）膜曝气生物反应器

在 MABR 系统内，曝气膜有两个作用: ①无泡供氧; ②作为生物膜附着和生长的载体． MABR 系统通过曝气膜将系统分为气相( 膜内腔) 和液相(废水) 两个部分，氧气和污染物异向扩散．生物膜附着生长在曝气膜靠近液相的一侧，氧在压力作用下从气相穿过曝气膜壁扩散进入附着在曝气膜外表面的生物膜内，而液相中废水流过整个生物膜，污染物从生物膜外侧进入生物膜内侧，在单一生物膜上各功能微生物的作用下从而被有效去除[17]。

三、处理的意义

酚类化合物是水环境中主要的有机污染物,属极性、可离子化、弱酸性有机化合物,具有毒性大、难降解性等特点。它是一种原生质毒物,对一切生活个体都有毒杀作用,能使蛋白质凝固。长期饮用被酚污染的水可引起慢性积累性中毒,饮用水中即使含酚浓度只有0.002mg/L,也会影响人体健康。酚对水生生物、农作物都有一定的毒害,如水中含酚0.1～ 0.2mg/L时,鱼即有臭味不能食用;浓度增加到1mg/L,会影响鱼类产卵;浓度增加到6.5～ 9.3mg/L时,鱼类就会大量死亡。含酚浓度高于100mg/L的废水直接灌田,会引起农作物的减产甚至枯死。中国环境优选监测研究提出了中国环境优选污染的黑名单,包括14种化学类别68种有毒化学物质,其中有机物占58种,而这58种中酚类占了6种。大量含酚废水的排放对水生生态系统造成明显的危害。[4]所以对于含酚废水的处理迫在眉睫，也引起很多专家学者的关注。

四、影响处理效果的因素[18]

1、水力学因素

合适的水力学条件有助于防止生物膜过厚，实现较好的传质及处理效果。水力学因素有反应器规模和运行模式、错流速度及水流方向等。MABR的研究主要集中在实验室规模，反应器体积在0.5-6.0 L之间，相应的COD去除负荷介于0.03-24.5 kg/（m3d），采用氮气或循环泵加强传质。氧透过膜，即由气相向液相的传递过程中液膜的传质阻力远大于气膜的阻力，因此气膜阻力可忽略不计。液相流速的增大可减小液膜厚度，从而降低液膜的传质阻力，提高传质效果；同时，液相流速的提高可缩短气泡在膜表面的停留时间，有助于抑制气泡的产生。但另一方面，液相流速太高会引起生物膜脱落，增加能耗，因此通过提高液相流速来改善传质效果具有一定的限制。由于维持较高液相流速在MABR反应器的费用中占有很大的比例，因此探索最佳液相流速是一项重要的研究内容。

（2）气体压力

为保证无泡供氧，MABR的操作压力必须低于膜的泡点压力。实际操作中，受污水和生物膜的影响，膜的泡点压力会随时间发生改变。研究表明，膜在污水中的泡点压力大于在清水中的泡点压力，在提高气相压力的同时，相应的提高液相压力（或流量）有利于氧气传质。不同气压下形成的生物膜结构不同，在合适气压下生物膜可同时具有硝化层、好氧层、反硝化层和厌氧层。实际工作中，需要根据具体情况调整气相压力，达到最好的处理效果。在保证曝气压力不高于泡点的情况下，供氧压力与供氧速率正相关，不同的供氧速率会产生不同的生物膜结构，从而影响反应器的处理效果。当曝气压力较大时，生物膜内部不存在厌氧层，检测出水发现亚硝酸盐和硝酸盐浓度较高，脱氮效果不佳，需要进一步反硝化处理。而保持适当的曝气压力时，硝化层、好氧层、反硝化层、厌氧层能够存在于同一个生物膜内部。因此，在实际运行时需要根据具体情况调节曝气压力，以创造最佳曝气条件。

（3）反应器运行模式的影响

在实现相近的去除率下，完全混合式的去除能力高于活塞流式。另外，在相同有机物负荷下，完全混流式出水悬浮物要比活塞流式低很多，研究者认为全混流较高的水流流速对生物膜起到一定的筛选作用。序批式反应器的运行效率高于连续流式反应器。

（4）温度的影响

温度影响微生物的生理活动，适宜的温度能够促进、强化微生物活性。当温度低于10 ℃时，硝化细菌和亚硝化细菌处于休眠状态；当温度低于4 ℃时，反应器几乎没有处理效果。一般认为，微生物的酶促反应温度每提高10 ℃，生物反应速度将提高1.2倍，微生物的代谢速率和生长速率均相应提高。在MABR中，大多数研究者将实验温度控制在20-30 ℃之间.

（5）p H的影响

硝化细菌适宜生长的p H为7.0-7.5，反硝化菌适宜生长的p H为6.5-7.5，因此存在一个最佳的p H范围使反应器能够实现最强的脱氮能力。最佳进水范围为8.0-8.3。

(6)膜材料的影响由于MABR纤维膜不仅作为供氧的元件还作为微生物附着的载体，所以需要较好的透气性，还需要对微生物有良好的抗污染性和耐腐蚀性，并且微生物还要易于粘附。MABR的性能受曝气膜材料及组件形式影响较大，选择合适的膜材料是提高MABR运行效率的关键因素。目前，膜曝气生物膜反应器所采用的膜主要有三类：微孔膜，如聚四氟乙烯；致密膜，如硅树脂；复合膜，它是一种将致密膜薄层覆盖在微孔膜上材料[19]。

五、膜曝气生物反应器的优点

相比传统水处理工艺，MABR 具有微生物附着生长、膜曝气方式以及由此形成的氧气与污染物逆向传递等特点。

1、微生物附着生长的优势

MABR技术中的主要功能层是附着生长在曝气膜表面的生物膜，主要由微生物及胞外多聚物组成，包含细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。作为附着生长型污水处理技术，生物膜具有特殊的生物层结构、复杂的生物群落以及较长的食物链，这为MABR带来了特殊的优势。

2、MABR 曝气方式的优势

传统的好氧生物处理污水工艺一般采用鼓风曝气和机械曝气，前者是利用浸没式多孔扩散器或空气喷嘴将空气或纯氧通入污水中，后者是利用机械设备的搅动使大气中的空气溶解于污水中。但是，上述曝气方式产生较大气泡，在水体中上升速度很快，氧气传递效率一般低于 20%，能量损耗大，运行费用高，这部分费用占总运行费用的 60%~80%。因此，提高曝气效率，降低处理能耗一直是污水好氧生物处理中关注的热点，研究先进的曝气设备及工艺具有重大的现实意义。

相比常规曝气方式，MABR 技术采用中空纤维膜[20]对附着在其上的微生物直接提供氧气，在曝气方面具有以下优点：

⑴曝气供氧时，氧气透过膜丝直接被生物膜利用，不必经过液相边界层，大大减小了氧气的传质阻力，有利于供氧速度和氧气利用率的提高，氧气利用率是可以达到100%；

⑵氧气与底物以相反的方向传递，通过控制供氧可使生物膜产生明显的分层，从而达到同时硝化反硝化和去除有机物的效果；

⑶无泡曝气可用于处理含易挥发组分的废水，不会吹脱挥发性有机物，避免传统曝气时污水中易挥发物质随气泡进入大气造成的二次污染；曝气时也不会产生由于表面活性剂或微生物分泌物造成的泡沫问题；

⑷根据废水处理要求，可通过调节曝气压力控制氧气供应量，在满足反应器的需氧量同时，避免气体的挥发和浪费。

3、氧气与底物逆向传递与生物多样性的优势

MABR中氧气与底物的反向传递使生物膜形成了与传统生物反应器（曝气生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等）不同的氧气和有机物浓度分布。由于MABR特殊的氧气与底物双向传递机理和生物分层结构，使许多习性迥异，生活环境差异极大的微生物能够在MABR中共存，同时发挥去除有机物及除磷脱氮作用。归纳起来，这些微生物包括普通异养好氧菌、硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌和聚磷菌。

当MABR处理含有机物及氨氮废水时，紧靠透气膜的生物膜底层溶解氧浓度最大，为好氧层，以亚硝化菌和硝化菌等自养菌为主。较高分子量的有机物由于扩散作用的限制以及外侧生物膜的降解，到达生物膜深层时浓度大大降低，因此内层适宜发生硝化作用。中间层DO较低，以好氧异养菌和反硝化菌为主，充足的有机碳源和硝化产物满足了反硝化的需要。最外层为兼性好氧菌和厌氧菌。

生物膜分层具有以下优点：

（1）硝化菌处在生物膜内层，该区域DO浓度较高，有机物浓度最低，硝化速率达到最大。硝化菌受到生物膜的保护，不会随水流流失，较长的SRT保证充分繁殖和富集。

（2）NO ₃^--N和NO₂^--N通过好氧层进入反硝化层，此层临近水流主体，有机物浓度较高，同时最外层厌氧菌的代谢也会产生低分子有机物，形成较高的C/N比，有利于获得高反硝化速率，节省外加碳源的投加。

（3）厌氧硝化层处在生物膜最外层，有利于控制生物膜厚度，可明显减少污泥产量，对高浓度废水处理尤为明显。

六、MABR研究状况 [17][18]

MABR 最早由美国的Yeh 等于1978 年提出，采用聚四氟乙烯纤维膜供氧，利用附着在膜外层的生物膜处理人工污水 ( Yeh et al.，1978) ． 1983 年，Vick Roy 等进一步论证了该工艺的可行性和优越性( Vick Roy et al． ，1983)[17]。相比于传统的曝气工艺，MABR凭借较高的氧利用效率而受到许多研究者的青睐。目前，国外对MABR的研究较多，但仍然处在实验内的阶段。目前成就比较突出的主要是英国克兰菲尔德大学的Tom Stephenson[10。12I，美国明尼苏达大学的Michael J．Semmens；日本Niigata大学的Kazuaki Yamagiwa，Arkia Ohkawa；在对MABR的研究上，国外将主要研究内容集中在无泡供氧及去有机物的去除上的研究。Pierre Cote，Michael J．Semmens和Tariq触Hned等人都对此进行了实验研究，此外也有人对MABR去除有机物进行了研究，Pankhania研究表明，当进水COD负荷为8．94 k∥(m3-d)时，MABR对污水内COD的去除率可以达到80％。天津大学的郑斐等用MABR工艺处理人工合成污水也取得COD去除率达80％的效果，并且也发生了一定的反硝化反应。

在中国膜生物反应器的研究起步较晚，只有10年的时间，研究方向主要集中在膜生物反应器的研究。1997年至今，中科院生态环境研究中心以及一些高校纷纷对分离式和一体式膜分离反应器进行了研究，处理对象也逐渐发生着变化，从生活污水扩展到石化废水、含油废水、高浓度有机废水、食品废水啤酒废污水、印染废水等。目前MBR主要应用于中水回用领域，但是我国国内对MABR和EMBR(Extractive membrane bioreactor)的研究相对落后，目前仅有天津大学和东华大学对MABR工艺进行了初步的研究，这些研究取得的产品的发酵率比其他的供氧设备要高一个数量级，展现了利用无泡膜曝气中空纤维膜组件对反应器供氧，尤其是在生物水处理技术中具有良好发展前景；同济大学的柴晓利、王猛等人对膜分离生物反应器(Biomass separation MBR)中，对回流污泥用MABR进行无泡供氧的研究结果表明，这种方法对生活污水中的污染物有很好的去除效果。

七、MABR 研究中存在的问题[17]

虽然近年来 MABR 处理技术已引起越来越多的研究兴趣，在应用领域上取得了较大发展，对取代传统曝气工艺上也具有很好的应用前景，但MABR 研究中还存在一些亟待解决的问题:

(1) 由于 MABR 是一种新工艺，对 MABR 的关键操作参数 ( 如最佳膜内压力、液相最低流速等) 的把握尚不成熟，需要对 MABR 的处理机制作进一步的研究，以优化 MABR 工艺运行;

(2) MABR 生物膜内氧和底物的相向扩散，导致异向传质生物膜结构及功能层化相对复杂，因此，对比传统生物膜需要进一步研究异向传质生物膜的表面、理化及流变等特性;

(3) 膜孔堵塞导致的膜污染是困扰 MABR发展的一个难题，如何减少膜污染以保证供氧效率是 MABR 研究的重点之一;

(4) 透气疏水膜造价过高制约了 MABR 工艺的发展，也是 MABR工艺发展的瓶颈之一，但随着膜材料在各个领域越来越广泛的应用和膜技术自身的不断进步，膜材料及其组件的制造成本将逐渐降低．

参考文献

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3. 研究的基本内容与计划

本课题采用一体化膜曝气生物反应器技术，实现有机物降解和生物脱氮。利用缺氧和好氧区微生物协同作用处理废水中的对硝基苯酚，并通过中间降解产物来分析对硝基苯酚降解途径。通过探究有机物去除效果和脱氮性能的影响因素以获得工艺最佳运行条件，并结合电子扫描显微镜和分子生物学等手段，分析生物相和微生物群落分布，从微生物学角度探寻了反应器硝化反硝化性能及规律，最终实现出水水质达到江苏省地方标准《化学工业主要水污染物排放标准》（db32/939-2006）的一级标准。从生产废水治理技术的研究入手，一方面为企业废水治理提供显著又切实可行的工艺路线与操作参数；另一方面由于石油化工废水、印染废水、农药废水，与生产废水的水质特点相似，研究结果以及得出的结论，也可给相关行业废水治理提供借鉴和参考。本项目具有重要的环境效益、经济效益、社会效益。

本课题利用膜曝气生物反应器的特点，构建具有缺氧区和好氧区的一体化膜曝气生物反应器系统，实现微生物协同作用下硝基酚的降解和废水生物脱氮，并通过中间降解产物等的分析探讨硝基酚降解途径。研究方案要求如下：

1、资料查阅和文献综述：认真阅读相关参考文献，了解熟悉与本课题相关的重要概念，了解对硝基苯酚分子结构以及液相色谱测定方法。熟悉并掌握本课题相关指标（cod、总磷、正磷、氨氮、总氮等）的测定方法，建立研究方案；

4. 研究创新点

相比传统水处理工艺，mabr 具有微生物附着生长、膜曝气方式以及由此形成的氧气与污染物逆向传递等特点。

1、微生物附着生长的优势

mabr技术中的主要功能层是附着生长在曝气膜表面的生物膜，主要由微生物及胞外多聚物组成，包含细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。作为附着生长型污水处理技术，生物膜具有特殊的生物层结构、复杂的生物群落以及较长的食物链，这为mabr带来了特殊的优势。

2、mabr 曝气方式的优势

传统的好氧生物处理污水工艺一般采用鼓风曝气和机械曝气，前者是利用浸没式多孔扩散器或空气喷嘴将空气或纯氧通入污水中，后者是利用机械设备的搅动使大气中的空气溶解于污水中。但是，上述曝气方式产生较大气泡，在水体中上升速度很快，氧气传递效率一般低于 20%，能量损耗大，运行费用高，这部分费用占总运行费用的 60%~80%。因此，提高曝气效率，降低处理能耗一直是污水好氧生物处理中关注的热点，研究先进的曝气设备及工艺具有重大的现实意义。