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污水處理中固定化微生物技術的運用

發布時間:2022-7-29 9:36:51  中國污水處理工程網

  1、固定化微生物技術概述

  從污水處理技術發展角度來說,固定化微生物技術作為新興技術,被積極推廣應用。在具體實踐中,采取物化的方式,將微生物固定在相應的載體上,使其限定在特定空間內或者區域內,高度富集,實現對廢水的有效處理。利用此技術,生產的固定化小球,具有不易溶解性的特點,微生物密集程度比較高而且活性很強,能夠連續使用。經過固定化處理后的微生物,能夠適應各類環境,比如酸堿度較高的環境。在污水處理時,能夠實現固液有效分離,對有毒有害物質,有著較強的抵抗力。

  從技術分類角度來說,在污水處理工程中,常用的固定化微生物技術手段較多,比如表面吸附法和共價結合法等。目前,固定化微生物技術的研究中,共價結合法是研究的重點內容。技術的應用效果,受到固定化載體材料的影響較大,因此要做好有效的把控,F階段,使用的固定化載體材料,具體如下:a.天然載體;比如沸石和硅藻土等。b.人工合成無機載體;比如多孔陶瓷和活性炭等。c.人工合成有機高分子聚合物載體;比如聚乙二醇和乙烯等。d.復合固定化載體。

  從技術應用領域角度來說,在污水脫氮的處理方面,固定化微生物技術發揮著積極的作用,是技術研究的重點。學者Tramper使用SA和CG符合載體包埋固定化硝化細菌以及反硝化細菌,對含氮廢水進行處理,研究其效果。根據研究結果顯示,使用高密度的固定化硝化細菌,進行污水處理,能夠高效處理水中含有的氮素污染物。除此之外,還能夠確保反硝化細菌保持較好的活性。

  2、污水處理中固定化微生物技術的具體應用

  以某廠子為例,在進行污水處理時,采取的是序批式生物強化脫氮工藝,進行工業廢水處理。由于脫氮效果不好,加之占地面積比較大,因此進行技術改造。結合廢水特點,設計了小型脫氮反應器,結合使用后好氧反應器連續裝置,加入一定的包埋固定化富含反硝化菌的活性污泥,在實際應用中,采取調節碳氮比和HRT的方式,實現總氮的降低,獲得了不錯的效果,F結合試驗實踐,對脫氮效果進行如下分析:

  2.1 裝置運行現狀

  原有的裝置運行,對污水進行處理,主要經過水解酸化和氣提循環生化等,經過處理后,COD小于50mg·L-1,不過臭氧催化氧化出水,經過調節池環節的處理,即稀釋和脫氮,出水總氮大于100mg·L-1,處理效果不佳。因此,替換新裝置。

  2.2 材料和裝置

  使用的固定化顆粒,主要為高分子顆粒包埋成的立方體膠狀顆粒,規格為3mm×3mm×3mm,為暗紅色,具有較好的機械強度。圖1為工藝流程圖。使用的脫氮反應器高度為0.85m,直徑大小為0.15m,有效容積為15L,固定化顆粒填充率為20%。在實際應用中,用于發生反硝化反應,發揮著積極的作用。后好氧反應器依據氣升式內環流生物反應器的原理進行設計,主要組成為2個同心圓筒。其中,內導流筒為上升區,運行時在底部曝氣;兩個筒環隙是下降區,填充絲狀填料,進而實現脫氮。

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  2.3 處理工藝流程

  在運行時,利用進水泵裝置,將污水從脫氮反應器底部泵入,同時使用營養泵,將營養液從脫氮反應器裝置底部泵入,使其和固定化顆粒有效的接觸,發生反應。當污水從脫氮反應器裝置的出水口流出后,進入后好氧反應器裝置,此時和絲狀填料進行有效接觸,再從出水口流出達水箱。此裝置增加了循環泵,進而讓污水能夠充分混勻,并且和固定化顆粒有效的接觸,避免固定化顆粒表面產生氣膜。利用氣泵,將空氣鼓入,利用玻璃轉子流量計,進行空氣流速的監測,確保氧濃度得以有效溶解。

  2.4 處理效果

  2.4.1 不同C/N下的脫氮

  使用乙酸鈉,作為處理效果研究的碳源。在HRT為18h、反硝化反應溫度為30℃-35℃范圍內、固定化顆粒填充料為20%的試驗條件下,加入不同分量的乙酸納改變C/N,具體為0、0.3、0.4、0.5、1.0、1.2,來分析脫氮效果,進而確定最為合適的C/N。

  結果:a.總氮去除效果。從試驗結果來說,當C/N比較低時,有機物濃度將會影響硝態氮的反硝化水平。進水總氮參數是110mg·L-1時,C/N是1.2,則能夠確保出水總氮達標,即小于10mg·L-1。b.進出水氮化物的濃度變化情況。從進水情況來說,多數為硝氮;從出水情況來說,亞硝氮的濃度值大于進水時的亞硝氮濃度;出水氨氮濃度參數的平均值是2.5mg·L-1,大于進水氨氮濃度。究其原因,微生物快速生長繁殖,死亡菌體以及代謝物會全部釋放到反應器裝置內,在厭氧的條件下,經過氨化細菌,產生氨化作用,實現對微量含氮有機物的有效分解,使得氨氮濃度不斷升高。c.不同C/N條件下的脫氮效果。當C/N為0時,在反硝化作用下,會消耗碳源,加之微生物利用,使得出水COD濃度得以下降。當C/N為0.3-0.5時,反應器出水COD濃度出現了上升的情況。究其原因,進水COD濃度比較高,加之消耗的外加碳源不斷減少,使得此情況發生。當C/N為1.0時,因為消耗的碳源較多,使得出水COD濃度增加的不夠明顯。當C/N為1.2時,反應后出水COD濃度有所增加,能夠達到90mg·L-1。從后好氧反應器裝置運行情況來說,COD去除率較低,平均為10%。后期微生物快速繁殖,加之活性不斷增強,使得COD的去除率能夠提高,達到60%,后好氧出水的COD為50mg·L-1。

  2.4.2 不同HRT下的脫氮效果

  從出水效果來說,HRT為重要影響因素。一般來說,HRT越長,水中底物和微生物相互接觸的時間就越長,因此能夠高效降解水中底物。如果進水底物濃度以及反應器容積確定,通過延長HRT,能夠獲得不錯的成效,但是具體實踐時難以無限延長HRT。因此,需要確定最佳的HRT。選擇乙酸和乙酸鈉作為碳源,在PH參數為7.0-9.5、溫度參數為20℃-35℃范圍內、C/N為1.2、固定化顆粒填充率是20%的反應條件下,分析不同HRT下的脫氮效果。HRT參數選擇為18h、12h、10h,處理效果:當HRT為18h時,經過反應后,總氮的去除率可以超過95%,出水總氮能夠達到小于10mg·L-1的標準,能夠說明固定化微生物具有不錯的反硝化能力,當進水總氮增加時,不會給脫氮反應器裝置運行效果造成很大的影響。當HRT為12h時,經過5天反應后,總氮的去除率可以超過95%。當HRT為10h時,經過2天反應后,總氮的去除效果能夠達到標準,即小于10mg·L-1。

  3、結束語

  綜上所述,在污水處理中,合理運用固定化微生物技術,能夠獲得不錯的效果。文中結合某工廠實例以及相關研究,對該技術的運用效果進行了分析,驗證了固定化微生物技術在污水處理中的作用,肯定了其推廣應用價值。(來源:南京水務集團有限公司)

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