固定化微生物技術(shù)及其在污水脫氮方面的應(yīng)用

譚維

摘? 要：近年來(lái)，固定化微生物技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為學(xué)者研究的熱點(diǎn)，它也是污水處理的一種生物處理新技術(shù)。該文通過(guò)對(duì)微生物固定化技術(shù)以及污染物去除機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)描述，并利用該技術(shù)處理氨氮、含氮生活及其他含氮廢水，結(jié)果表明，在其廢水處理方面有不錯(cuò)的成效。進(jìn)一步指出了該技術(shù)需要注意和改進(jìn)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：固定化微生物技術(shù)? 污水處理? 脫氮

中圖分類(lèi)號(hào)：X7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）04（a）-0002-02

隨著廢水排放量的增加，水中含氮量過(guò)多，處理難度也增加，人們開(kāi)始重視生物處理工藝，生物脫氮技術(shù)主要通過(guò)氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及固氮作用來(lái)實(shí)現(xiàn)污水脫氮[1]。生物脫氮作用存在諸多問(wèn)題，如微生物濃度低導(dǎo)致負(fù)荷過(guò)大、剩余污泥量大等，會(huì)對(duì)脫氮效果造成不利影響[2]。固定化微生物技術(shù)可以解決上述問(wèn)題，同時(shí)不存在二次污染問(wèn)題，對(duì)處理高濃度有機(jī)物、含氮量高廢水具有較高的優(yōu)勢(shì)，并且能夠提高生物脫氮的效率[3]。

1? 固定化微生物技術(shù)概念及原理

1.1 概念

微生物固定化技術(shù)是采用物理或化學(xué)的方法將游離態(tài)的微生物固定在載體上，將所處理的廢水與微生物細(xì)胞分隔開(kāi)來(lái)，在有限的空間區(qū)域內(nèi)微生物具有較好的生物活性且不容易流失，在適宜的條件下微生物能夠生長(zhǎng)繁殖，并提高菌體利用率，實(shí)現(xiàn)提高污水處理效率的目的[4]。固定化微生物技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)可行的生物處理技術(shù)，相比傳統(tǒng)的游離微生物處理方法，具有很大的優(yōu)勢(shì)[5]：（1）采用固定化微生物技術(shù)的工藝，污泥剩余量和流失量都比較低，緩解了后續(xù)污泥處置的負(fù)荷;（2）該技術(shù)能夠使微生物固著生長(zhǎng)，通過(guò)增加反應(yīng)器中的微生物濃度，能夠使微生物保持高濃度，并能縮短水力停留（HRT）時(shí)間，從而提高反應(yīng)器污水去除效率。

1.2 污染物去除的原理

固定化微生物技術(shù)對(duì)污染物去除是通過(guò)固定化載體和微生物共同作用的結(jié)果[6]。部分有機(jī)物能夠吸附在固定化的載體上，通過(guò)各方面的因素保持微生物具有較好的活性，微生物便能去除污水中的污染物，并可以轉(zhuǎn)化成供自身新陳代謝的能源;另外一部分污染物可以進(jìn)入微生物細(xì)胞的內(nèi)部被酶降解。由于大量的污染物附著在固定化載體上，載體內(nèi)外容易形成濃度差，使?jié)舛雀叩娜菀紫驖舛鹊偷臄U(kuò)散，從而促進(jìn)污染物的降解。對(duì)氨氮的去除，則是利用氧氣擴(kuò)散對(duì)固定化載體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，由內(nèi)到外形成厭氧區(qū)、缺氧區(qū)及好氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)同步硝化-反硝化作用，從而實(shí)現(xiàn)脫氮的目的。

2? 固定化微生物技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

2.1 氨氮廢水的處理

隨著污水處理技術(shù)的不斷完善，固定化微生物技術(shù)處理氨氮廢水取得了不錯(cuò)的成效。利用改性聚氨酯作為載體去除有機(jī)污染物和氨氮廢水，不僅提高了有機(jī)物污染物及氨氮的去除效果，而且使氨氮出水濃度降低到5mg/L以下[7]。采用聚乙烯醇和海藻酸鈉作為載體處理高濃度氨氮廢水，其出水水質(zhì)穩(wěn)定，氨氮去除率能夠達(dá)到60%以上[8]。采用活性炭載體，將亞硝化細(xì)菌包埋在聚乙烯醇和海藻酸鈉中，制備固定化小球，將固定化微生物小球作為載體，用于降解賈魯河水中的氨氮，去除效率明顯高于游離菌的去除效率，去除率高達(dá)96.78%[9]。

2.2 含氮廢水的處理

研究表明，固定化微生物技術(shù)在處理生活廢水方面具有較好的處理效果。利用固定化硝化細(xì)菌處理生活污水中的氨氮，其去除率明顯高于傳統(tǒng)活性污泥，當(dāng)菌群與載體比值小于1∶2.5時(shí)，氨氮去除效率高達(dá)90.12%[10]。利用固定微生物小球構(gòu)建膜生物反應(yīng)器處理生活污水，對(duì)氨氮的去除率高達(dá)98%，污染物去除率較高，在城鎮(zhèn)生活污水處理中具有較好的應(yīng)用前景[11]。

2.3 其他含氮廢水的處理

養(yǎng)殖場(chǎng)廢水具有氨氮濃度高，其水體帶有大量病菌的特點(diǎn)，因此必須滿足養(yǎng)殖場(chǎng)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。采用人工沸石、珊瑚砂為微生物載體，將活性污泥包埋在聚乙烯醇和海藻酸鈉中，對(duì)養(yǎng)殖廢水中脫氮性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明人工沸石和珊瑚砂為載體的小球?qū)U水中的氨氮去除效率最高，脫氮效率分別高達(dá)85.74%和92.58%[12]。此外，該技術(shù)在其他含氮廢水也有較好的應(yīng)用。將活性污泥包埋在固定化反硝化菌中處理化工污水，結(jié)果表明，脫氮效率高達(dá)95%，出水總氮濃度低于10mg/L，為化工廠污水生物脫氮提供了理論依據(jù)[13]。

3? 結(jié)語(yǔ)

固定化微生物技術(shù)在污水生物處理中具有處理效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、微生物濃度高、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等特點(diǎn)較好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)生化脫氮工藝的不足，在污水脫氮中擁有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的發(fā)展，固定化微生物技術(shù)應(yīng)用于各種廢水處理取得較好的進(jìn)展，但仍需進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，比如，培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)微生物細(xì)菌，強(qiáng)化對(duì)不同類(lèi)型廢水的處理;開(kāi)發(fā)和改良更多新型的固定化載體，提高載體性能，降低成本費(fèi)用;不斷優(yōu)化固定化微生物反應(yīng)場(chǎng)所，提高污水處理效率;將固定化微生物技術(shù)與其他污水處理工藝相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提升污水處理效率。

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