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)存在一系列的缺點和不足，其不足實際上大多與活性污泥法的固液分離過程有關(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，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胞自凝聚為顆粒固定或固定在特定材料內(nèi)，這項技術(shù)與傳統(tǒng)的懸浮污泥處理工藝相比存在明顯的優(yōu)勢，能夠?qū)⑺杼幚淼膹U水和微生物分離開來，使微生物能夠重復(fù)使用不被流失并且在一段時間內(nèi)保持活性，此方法作為一種經(jīng)濟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、人工強化使用化學(xué)試劑包埋固定進行研究。其中，微生物交聯(lián)凝聚為顆粒的研究，主要是通過改變培養(yǎng)條件即投加磁性納米鐵(MNPs)促進懸浮污泥成長為顆粒，實現(xiàn)好氧顆粒污泥的快速啟動;同時也對包埋法這一可快速形成顆粒的方法進行研究，通過對部分硝化(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程所需較長時間

4、，投加納米鐵可顯著促進活性污泥成粒，在試驗進行9d左右開始實驗組顆粒粒徑明顯大于空白組;實驗初期各反應(yīng)器生物量水平大致相當，均處于3.5～3.8 g/L的范圍內(nèi)，試驗后期實驗組的生物量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，而且實驗組SVI均為40 mL/g遠低于空白組，污泥沉降性也有明顯提升;通過q-PCR對

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;空白組硝化細菌(NOB)量為5.55×107 copies/mL，實驗組量均比空白組高，納米鐵對AOB和NOB有明顯的促進或聚集作用。納米鐵對好氧顆粒污泥的影響主要是通過影響微生物表面特性來實現(xiàn)的，納米鐵可以有效的增強微生物表面的電負荷和疏水性能，從而促進顆粒凝聚。在凝

6、聚過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（空白組與對照組分別是49.26、4.86 mJ/m2），從而對其吸附自由能△Gadh產(chǎn)生影響（空白組與對照組分別是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、毒性但對目標菌種無明顯的致死現(xiàn)象，細胞能夠在固定化試劑中正常進行生命和代謝活動;固定化顆粒污泥對氨氮負荷有較好的適應(yīng)能力，部分硝化菌固定后可在短時間內(nèi)達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，在門這一級別的分類上，亞硝化細菌從屬的變形菌門