微生物交聯(lián)法和包埋法固定化技術(shù)應(yīng)用于氨氮廢水處理的研究.pdf

1、活性污泥法作為一種比較傳統(tǒng)的二級(jí)生物處理工藝，現(xiàn)今已被各污水處理廠廣泛用于廢水的生物處理。但是傳統(tǒng)應(yīng)用的懸浮生物技術(shù)存在一系列的缺點(diǎn)和不足，其不足實(shí)際上大多與活性污泥法的固液分離過(guò)程有關(guān)，例如懸浮污泥沉降性能差，易流失，處理后的懸浮微生物與絮體不易從水體中分離，這很大程度上限制了污水處理的效率和性能。為滿足廢水處理逐漸苛刻的要求，傳統(tǒng)的活性污泥法也需在已有基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，因此微生物固定化技術(shù)的使用具有重大意義。
　　微生物固定化技

2、術(shù)通常采用物理、化學(xué)或生物的方法將游離的微生物細(xì)胞自凝聚為顆粒固定或固定在特定材料內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)的懸浮污泥處理工藝相比存在明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)⑺杼幚淼膹U水和微生物分離開(kāi)來(lái)，使微生物能夠重復(fù)使用不被流失并且在一段時(shí)間內(nèi)保持活性，此方法作為一種經(jīng)濟(jì)可行的生物處理技術(shù)表現(xiàn)出極大的潛力。為探究固定化技術(shù)在氨氮廢水處理中的應(yīng)用情況及適用性分析，根據(jù)固定化目前已初步投入工業(yè)應(yīng)用的方法及原理本試驗(yàn)主要選取物理交聯(lián)和化學(xué)包埋，即微生物自凝聚為顆粒和

3、人工強(qiáng)化使用化學(xué)試劑包埋固定進(jìn)行研究。其中，微生物交聯(lián)凝聚為顆粒的研究，主要是通過(guò)改變培養(yǎng)條件即投加磁性納米鐵(MNPs)促進(jìn)懸浮污泥成長(zhǎng)為顆粒，實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥的快速啟動(dòng);同時(shí)也對(duì)包埋法這一可快速形成顆粒的方法進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)部分硝化(PN)污泥的固定和部分硝化與厭氧氨氧化(ANAMMOX)的共同固定，研究固定化在氨氮廢水處理新型工藝中的應(yīng)用情況。主要結(jié)論如下:
　　(1)微生物交聯(lián)凝聚為顆粒主要的限制因素為成粒過(guò)程所需較長(zhǎng)時(shí)間

4、，投加納米鐵可顯著促進(jìn)活性污泥成粒，在試驗(yàn)進(jìn)行9d左右開(kāi)始實(shí)驗(yàn)組顆粒粒徑明顯大于空白組;實(shí)驗(yàn)初期各反應(yīng)器生物量水平大致相當(dāng)，均處于3.5～3.8 g/L的范圍內(nèi)，試驗(yàn)后期實(shí)驗(yàn)組的生物量MLSS均高于4.9 g/L較初期增加1 g/L的污泥量，空白組降至2.4g/L，在納米鐵投加的情況下污泥生長(zhǎng)量很大一部分用于顆粒結(jié)構(gòu)因此被固定，從而避免了污泥的流失，而且實(shí)驗(yàn)組SVI均為40 mL/g遠(yuǎn)低于空白組，污泥沉降性也有明顯提升;通過(guò)q-PCR對(duì)

5、微生物群落分析，空白組的亞硝化菌(AOB)量為7.45×108 copies/mL，高濃度納米鐵反應(yīng)器的AOB量為1.84×109 copies/mL，約為空白組的兩倍;空白組硝化細(xì)菌(NOB)量為5.55×107 copies/mL，實(shí)驗(yàn)組量均比空白組高，納米鐵對(duì)AOB和NOB有明顯的促進(jìn)或聚集作用。納米鐵對(duì)好氧顆粒污泥的影響主要是通過(guò)影響微生物表面特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的，納米鐵可以有效的增強(qiáng)微生物表面的電負(fù)荷和疏水性能，從而促進(jìn)顆粒凝聚。在凝

6、聚過(guò)程中納米鐵可以有效的改變極性的路易斯酸堿電子作用力尤其是γ-B（空白組與對(duì)照組分別是49.26、4.86 mJ/m2），從而對(duì)其吸附自由能△Gadh產(chǎn)生影響（空白組與對(duì)照組分別是36.73、-36.81mJ/m2）。
　　(2)包埋固定形成的小球顆粒粒徑約為4～5mm，表面光滑且球狀結(jié)構(gòu)明顯，小球內(nèi)部呈現(xiàn)有層次的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，能夠保證底物和氧氣的傳輸，固定后的菌種被包被在交聯(lián)劑里，能夠有效防止污泥的流失;固定化包埋試劑雖然有輕微

7、毒性但對(duì)目標(biāo)菌種無(wú)明顯的致死現(xiàn)象，細(xì)胞能夠在固定化試劑中正常進(jìn)行生命和代謝活動(dòng);固定化顆粒污泥對(duì)氨氮負(fù)荷有較好的適應(yīng)能力，部分硝化菌固定后可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到氨氮與亞硝氮比例基本為1∶1的狀態(tài)，且能保持較低的硝氮狀態(tài)，在部分硝化與厭氧氨氧化共同固定的全程自養(yǎng)脫氮過(guò)程中能夠有效降低亞硝氮的積累。
　　(3)固定化操作能夠保證目標(biāo)菌種大量存在，在部分硝化與厭氧氨氧化共同固定的微生物群落分析中，在門這一級(jí)別的分類上，亞硝化細(xì)菌從屬的變形菌門