本文采用排水管道生物膜反應器裝置培養生物膜，使用微電極在不同C/N下進行測試，獲得氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及溶解氧在生物膜內部的分布規律，進而分析生物膜內部氮元素的遷移轉化機理，旨在探索不同C/N對管道生物膜脫氮過程的影響。

實驗采用PVC材料制作的反應器模擬排水管道.裝置示意如圖1所示，最上方為高位水箱，實驗污水從3個等高的高位水箱流經各個坡度相同的排水管道及中間水箱后到達各自的低位水箱，然后采用磁力循環泵將水轉移至高位水箱，由此進行循環，其中PVC管內壁貼有PVC薄片作為生物膜生長的載體.由于污水流動過程中水力條件相同，因此，在同一批次實驗過程中，3套反應器中剪切力條件相同的，只有水質條件不同.實驗采用人工配水，配方見表1。為了更好的模擬真實廢水中的情況，配水中還加入了生物膜生長所需的微量元素。

圖1實驗裝置示意

表1人工配水成分

微電極測試系統

微電極測試系統示意圖如圖2所示。

圖2微電極測試系統示

采用NH4+，NO3-，NO2-離子選擇性微電極進行測試，微電極產生的電信號通過丹麥Unisense公司生產的主機MicrosensorMultimeter收集，并通過軟件SensorTrace PRO V.3.1.3在計算機中讀取NH4+的濃度分別為10-5，10-4，10-3，10-2，10-1mol/L時，濃度的負對數與產生的電壓值之間表現出良好的線性相關性，相關系數為0.9987，同樣NO3-、NO2-離子選擇性微電極的相關系數分別為0.9979和0.9985.電極的響應時間指電極從剛開始接觸樣品到測量值達到最大測量值90%所需要的時間，這3種微電極的響應時間都小于10s，而且性能比較穩定.生物膜內DO濃度采用Unisense公司生產的尖端直徑為10μm的DO微電極(OX10)獲得，其響應時間小于3s，攪拌敏感度低，可以可靠、快速地進行測量.微環境的測量應當只在穩定的支架上進行，此支架應當固定在結實無震動的桌子上，實驗中采用Unisense支架LS18以及微電極推進器(MM33-2)，推進器通過馬達控制器(MC-232)控制，實現μm級的步進距離。

實驗步驟與條件

分別配制COD分別為60，150，300mg/L，TN均為30mg/L的3種人工配水，對應的C/N比分別是2、5、10.在1.5Pa剪切力條件下運行3組反應器，溫度為25℃左右，通過曝氣將DO控制在1.5mg/L左右，在這3種C/N比條件下培養生物膜，定期取出測試其厚度，待其厚度不再發生變化即認為已達到成熟，取出用微電極測定生物膜內部物質濃度分布情況，主要包括DO、NH4+、NO2-、NO3-，測試時生物膜置于原環境條件下。