定化硝化細(xì)菌去除生活污水中的氨氮

曹鑫杰 孫祿軍

摘要：通過正交試驗確定了最佳包埋條件。在SBR反應(yīng)器中研究了嵌入橡膠球?qū)ζ垦b氮和氮的影響。結(jié)果表明，氨水橡膠球的固定去除率高于細(xì)菌懸浮液，生化反應(yīng)時間比懸浮液短2小時，總氮去除率比懸浮液高16%，具有很高的抗負(fù)荷沖擊能力。當(dāng)采用SBR工藝且系統(tǒng)穩(wěn)定時，固定懸浮液的總?cè)コ蕿?00%，袋式總氮去除率比懸浮液高16%，氨氮去除率為98%，懸浮液去除率為85%。

關(guān)鍵詞：固定化，SBR工藝，污水處理，硝化細(xì)菌

前言

傳統(tǒng)的生物脫氮方法仍然是解決我國日益嚴(yán)重的氮污染問題的主要手段之一，在生物脫氮過程中起著關(guān)鍵作用，但在傳統(tǒng)的生物脫氮系統(tǒng)中可能會丟失，受外界條件影響，傳統(tǒng)的生物脫氮方法往往不能滿足氨氮去除的水質(zhì)要求，電離細(xì)胞或微生物通過化學(xué)或物理手段位于有限的空間區(qū)域，以保持其活性和穩(wěn)定性。這可以減少微生物的損失，提高載體中微生物的密度，大幅度提高系統(tǒng)的處理效率是近年來生物去除研究的熱點之一，氮已成為生物技術(shù)的一個重要組成部分。堆疊技術(shù)是固定技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的方法之一，但在我國尚處于初級階段。針對人工模擬廢水的處理，研究了硝化活性炭的最佳埋藏條件;研究了內(nèi)置式活性污泥中硝酸鋅對氨氮的去除效果，并與懸浮式活性污泥進行了比較。

1、材料和方法

傳統(tǒng)的生物脫氮方法往往不能滿足氨氮去除的水質(zhì)要求，電離細(xì)胞或微生物通過化學(xué)或物理手段位于有限的空間區(qū)域，以保持其活性和穩(wěn)定性。為了確定最合適的掩埋條件，進行了4-3級正交試驗，對氨氮去除效率、顆粒包裝的機械強度和固定操作難度、包裝劑濃度、，優(yōu)化了連接濃度、連接時間、膠球直徑等基本埋設(shè)條件。

1.1硝化細(xì)菌培養(yǎng)

將一所大學(xué)污水處理廠的活性污泥濃縮并處理成無機介質(zhì)，含：NaCl，40g/L，NaHCO，500g/L，Na，Po，·12g/L，120g/L，含有微量鎂鹽和鐵素體，鉀鹽和鈣鹽。培養(yǎng)過程中，pH控制溫度為8.0左右，20-30°C，溶解氧>2mg/L，間歇進水，濃縮培養(yǎng)6周。

1.2實驗廢水

實驗廢水被人工模擬為含氮廢水。跟蹤了NH、hco0.65g、ch：o0.10g、NaCl0044、NaHCO、0.5g、na-po12h、O0.12g和MgSo-7h、O、Cl和CaCl的含量。

1.3實驗裝置和方法

實驗裝置由兩個相同的SBR反應(yīng)器（A和B反應(yīng)器）組成。1表明反應(yīng)器內(nèi)徑為110mm，高度為700mm，有效體積為6升。反應(yīng)器B包含濕硝化纖維橡膠球。兩臺反應(yīng)器工況相同，每個循環(huán)分為四個階段：進水0.5h，曝氣6h，沉淀1H，排水管0.5h。

1.4硝化纖維素固定球的制備

離心濃縮（3000r/min，15min），加入去離子水（SV=25%，MLSS=1.672g/L）至一定濃度的溶液，然后加入含有一定濃度的硅藻土鈉和碳酸鈣的溶液，形成不同濃度的硅藻土鈉和0.67%（w/V）碳酸鈣，滴加氯化鈣溶液，室溫下混合一定時間，取出固定膠球，用生理鹽水沖洗，4℃冰箱保存。

1.5項目和方法分析

氨的測定采用鈉試劑分光光度法，亞硝酸鹽的測定采用N-（萘）法乙二胺伽馬分光光度法-硝酸鹽的測定采用苯酚二磺酸分光光度法-總氮的紫外氧化采用硫酸氫鉀分光光度法.

2、試驗結(jié)果與討論

2.1硝化細(xì)菌的計數(shù)

一個多月以來，通過血細(xì)胞計數(shù)測定污泥中硝化細(xì)菌的數(shù)量。污泥中硝化細(xì)菌的數(shù)量在25000～7.5×108ml之間，濃縮前后細(xì)菌數(shù)量增加了4個等級，污泥的硝化能力顯著提高。

2.2球形橡膠制備工藝的確定

為了確定最合適的掩埋條件，進行了4-3級正交試驗，對氨氮去除效率、顆粒包裝的機械強度和固定操作難度、包裝劑濃度、，優(yōu)化了連接濃度、連接時間、膠球直徑等基本埋設(shè)條件。根據(jù)正交表LG（3*），每個顆粒由10ml（SV=25%，MLSS=1.672g/L）離心硝化纖維素組成，置于250ml錐形瓶中，添加培養(yǎng)基，用硝化纖維素濃縮100ml，初始氨濃度為88mg/L，溫度為（26±2℃）作為10g液壓滯留氨的去除指標(biāo)，結(jié)果表明氯化鈣濃度是限制從橡膠中提取亞硝酸的最大因素，其次是硅藻土鈉濃度。交聯(lián)時間和膠球直徑對氨氮去除率沒有影響，氯化鈣的摩擦作用下，氨氮去除率越高，但機械強度越低。如果濃度較高，氨氮去除能力較弱，因此選擇2%氯化銨。硅藻土鈉濃度越高，機械強度越好。但是，如果濃度過高，則不容易進入球內(nèi)，橡膠球明顯被拉長。尾礦被拉伸以制備致密的顆粒殼，傳輸質(zhì)量降低。海藻酸鈉濃度過低，機械強度弱，低層性能弱，膠球泄漏后果嚴(yán)重，膠原蛋白無法使用。因此，選用3%硅藻土鈉。進給時間對機械強度2影響不大。直徑為4毫米的橡膠球。

2.33A和B反應(yīng)器的啟動階段

此外，將掩埋后產(chǎn)生的橡膠球（同上）830ml懸浮液放入反應(yīng)器B中，并在28℃-30℃的室溫下啟動，4ml溶解氧在反應(yīng)器A穩(wěn)定后，去除45ml細(xì)菌懸浮液。反應(yīng)器B每5L循環(huán)處理一次水，無需手動清除污泥

在反應(yīng)器A穩(wěn)定運行期間，水中的濃度為108+2mg/L。的徑流期間，濃度幾乎為零，no-n的濃度為100±2）MNG/L，總氮去除率僅為8%±1%。結(jié)果表明，除氨懸浮液的含量較高，整體去除率較低。

固定后細(xì)菌懸液活性下降，第一天去除率僅為53%，但硝化細(xì)菌活性隨著反應(yīng)時間的延長逐漸升高，9天后基本恢復(fù)。當(dāng)反應(yīng)器B穩(wěn)定運行時，水中NH-N濃度為108±2mg/L，出水濃度幾乎為零，濃度為（8±1）mg/L，濃度為77mg/L，總氮去除率為23±1），氨氮去除率約為100%，但總氮的去除率比懸浮生物網(wǎng)絡(luò)高16%，這可能是由于氧載體的阻力，阻止溶解氧從液態(tài)擴散到載體，從而形成有利的氧、氧和厭氧區(qū)，它為耐硝酸鹽細(xì)菌的培養(yǎng)創(chuàng)造了有利條件，并提供了一定的總氮去除率。

2.4反應(yīng)時間對氨氮去除率的影響

當(dāng)兩個反應(yīng)器穩(wěn)定運行時，研究了NH3-N去除率隨反應(yīng)周期長度的變化，圖1分析了這些數(shù)據(jù)。實驗證明，在6h時，B反應(yīng)器對NH和-N的去除效率與反應(yīng)器中的去除效率基本相同。6h后，兩個反應(yīng)器中NH和N的去除率基本穩(wěn)定，反應(yīng)器B中2h的反應(yīng)小于反應(yīng)器a，大大降低了成本

2.5水中氨濃度對氨去除效果的影響

在兩個反應(yīng)器達到穩(wěn)定階段后，研究了兩個反應(yīng)器在水中氨氣濃度為中、大時氨氣去除率的變化，當(dāng)氨氣濃度在70～100mg/L之間時，反應(yīng)器a和反應(yīng)器B的氨氣去除能力幾乎相等，為150mg/L，反應(yīng)器B的氨氮去除性能比接觸水中氨氮濃度為200mg/L時高10%，反應(yīng)器B的氨氮去除性能比反應(yīng)器a高15%，表明反應(yīng)器B具有較高的抗負(fù)荷沖擊能力。

3、結(jié)論

氯化鈣濃度是限制固體橡膠球去除氨氮的主要因素，其次是硅藻土鈉，它也會影響橡膠球的機械強度，結(jié)果選擇了2%的氯化鈣和三硅酸鈉。當(dāng)采用SBR工藝且系統(tǒng)穩(wěn)定時，固定懸浮液的總?cè)コ蕿?00%，袋式總氮去除率比懸浮液高16%，氨氮去除率為98%，懸浮液去除率為85%。當(dāng)水中氨氮濃度為200mg/L時，包裝法氨氮去除率提高15%，應(yīng)用固定化技術(shù)可提高硝酸鹽濃度和氨氮去除效率，適應(yīng)性強，抗沖擊負(fù)荷能力強，殘留污垢少，細(xì)胞固定化技術(shù)在氨氮廢水處理中具有一定的優(yōu)勢，但固定膠球在處理過程中容易破碎和溶解，磷酸鹽、鎂離子等物質(zhì)已被長期使用，因此有必要開發(fā)一種改進的固定載體。

參考文獻

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