传统的脱氮工艺中,硝化和反硝化是在两个或多个独立的具有不同溶解氧(DO)浓度的反应器中进行,如A/O工艺；或者是在时间上造成交替缺氧和好氧环境的同一反应器中进行,如SBR工艺。常见的多段生物脱氮系统不仅需要分设多个处理单元,还需要进行污泥回流和硝化液循环,基建和管路设备投资高,占地面积大,运行费用高；SBR工艺也有设备利用率低,为实现污水处理工艺的连续性需采用多个单体设备交替周期运行、自动化程度要求高等缺点。显然,如果硝化和反硝化能够在一个反应器内同时连续发生,不仅可以减小反应器容积、节省占地面积,还可以节省反应时间。 本文构建了气升一体式膜生物反应器,对其同步硝化反硝化(SND)的形成过程进行了研究。实验结果表明,传统活性污泥-膜生物反应器(CAS-MBR)在适当曝气条件下,反应器内溶解氧在垂直方向存在梯度,为硝化菌和反硝化菌在同一反应器内的生长提供了前提条件,宏观上能够有效实现对TN的去除,平均去除率为45.5％；当CAS-MBR投加悬浮填料后,形成复合生物一膜生物反应器(HB-MBR),HB-MBR对COD和NH3-N的去除比CAS-MBR略有提高,同时由于填料上所挂生物膜内外分别存在缺氧和好氧环境,在宏观SND的基础上,有效实现了微观SND,对TN的平均去除率提高为57.4％。在反应器结构一定的条件下,曝气强度成为制约溶解氧大小和分布的最主要因素,过大或过小的曝气强度对TN的去除都有显著的影响,本实验中曝气强度控制在50m3/m2.h～70m2/m2.h时,TN去除率稳定在48.1％～54.0％,实现了较好的同步硝化反硝化效果。