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污水处理中固定化微生物技术的运用

发布时间:2022-7-29 9:36:51  中国污水处理工程网

  1、固定化微生物技术概述

  从污水处理技术发展角度来说,固定化微生物技术作为新兴技术,被积极推广应用。在具体实践中,采取物化的方式,将微生物固定在相应的载体上,使其限定在特定空间内或者区域内,高度富集,实现对废水的有效处理。利用此技术,生产的固定化小球,具有不易溶解性的特点,微生物密集程度比较高而且活性很强,能够连续使用。经过固定化处理后的微生物,能够适应各类环境,比如酸碱度较高的环境。在污水处理时,能够实现固液有效分离,对有毒有害物质,有着较强的抵抗力。

  从技术分类角度来说,在污水处理工程中,常用的固定化微生物技术手段较多,比如表面吸附法和共价结合法等。目前,固定化微生物技术的研究中,共价结合法是研究的重点内容。技术的应用效果,受到固定化载体材料的影响较大,因此要做好有效的把控。现阶段,使用的固定化载体材料,具体如下:a.天然载体;比如沸石和硅藻土等。b.人工合成无机载体;比如多孔陶瓷和活性炭等。c.人工合成有机高分子聚合物载体;比如聚乙二醇和乙烯等。d.复合固定化载体。

  从技术应用领域角度来说,在污水脱氮的处理方面,固定化微生物技术发挥着积极的作用,是技术研究的重点。学者Tramper使用SA和CG符合载体包埋固定化硝化细菌以及反硝化细菌,对含氮废水进行处理,研究其效果。根据研究结果显示,使用高密度的固定化硝化细菌,进行污水处理,能够高效处理水中含有的氮素污染物。除此之外,还能够确保反硝化细菌保持较好的活性。

  2、污水处理中固定化微生物技术的具体应用

  以某厂子为例,在进行污水处理时,采取的是序批式生物强化脱氮工艺,进行工业废水处理。由于脱氮效果不好,加之占地面积比较大,因此进行技术改造。结合废水特点,设计了小型脱氮反应器,结合使用后好氧反应器连续装置,加入一定的包埋固定化富含反硝化菌的活性污泥,在实际应用中,采取调节碳氮比和HRT的方式,实现总氮的降低,获得了不错的效果。现结合试验实践,对脱氮效果进行如下分析:

  2.1 装置运行现状

  原有的装置运行,对污水进行处理,主要经过水解酸化和气提循环生化等,经过处理后,COD小于50mg·L-1,不过臭氧催化氧化出水,经过调节池环节的处理,即稀释和脱氮,出水总氮大于100mg·L-1,处理效果不佳。因此,替换新装置。

  2.2 材料和装置

  使用的固定化颗粒,主要为高分子颗粒包埋成的立方体胶状颗粒,规格为3mm×3mm×3mm,为暗红色,具有较好的机械强度。图1为工艺流程图。使用的脱氮反应器高度为0.85m,直径大小为0.15m,有效容积为15L,固定化颗粒填充率为20%。在实际应用中,用于发生反硝化反应,发挥着积极的作用。后好氧反应器依据气升式内环流生物反应器的原理进行设计,主要组成为2个同心圆筒。其中,内导流筒为上升区,运行时在底部曝气;两个筒环隙是下降区,填充丝状填料,进而实现脱氮。

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  2.3 处理工艺流程

  在运行时,利用进水泵装置,将污水从脱氮反应器底部泵入,同时使用营养泵,将营养液从脱氮反应器装置底部泵入,使其和固定化颗粒有效的接触,发生反应。当污水从脱氮反应器装置的出水口流出后,进入后好氧反应器装置,此时和丝状填料进行有效接触,再从出水口流出达水箱。此装置增加了循环泵,进而让污水能够充分混匀,并且和固定化颗粒有效的接触,避免固定化颗粒表面产生气膜。利用气泵,将空气鼓入,利用玻璃转子流量计,进行空气流速的监测,确保氧浓度得以有效溶解。

  2.4 处理效果

  2.4.1 不同C/N下的脱氮

  使用乙酸钠,作为处理效果研究的碳源。在HRT为18h、反硝化反应温度为30℃-35℃范围内、固定化颗粒填充料为20%的试验条件下,加入不同分量的乙酸纳改变C/N,具体为0、0.3、0.4、0.5、1.0、1.2,来分析脱氮效果,进而确定最为合适的C/N。

  结果:a.总氮去除效果。从试验结果来说,当C/N比较低时,有机物浓度将会影响硝态氮的反硝化水平。进水总氮参数是110mg·L-1时,C/N是1.2,则能够确保出水总氮达标,即小于10mg·L-1。b.进出水氮化物的浓度变化情况。从进水情况来说,多数为硝氮;从出水情况来说,亚硝氮的浓度值大于进水时的亚硝氮浓度;出水氨氮浓度参数的平均值是2.5mg·L-1,大于进水氨氮浓度。究其原因,微生物快速生长繁殖,死亡菌体以及代谢物会全部释放到反应器装置内,在厌氧的条件下,经过氨化细菌,产生氨化作用,实现对微量含氮有机物的有效分解,使得氨氮浓度不断升高。c.不同C/N条件下的脱氮效果。当C/N为0时,在反硝化作用下,会消耗碳源,加之微生物利用,使得出水COD浓度得以下降。当C/N为0.3-0.5时,反应器出水COD浓度出现了上升的情况。究其原因,进水COD浓度比较高,加之消耗的外加碳源不断减少,使得此情况发生。当C/N为1.0时,因为消耗的碳源较多,使得出水COD浓度增加的不够明显。当C/N为1.2时,反应后出水COD浓度有所增加,能够达到90mg·L-1。从后好氧反应器装置运行情况来说,COD去除率较低,平均为10%。后期微生物快速繁殖,加之活性不断增强,使得COD的去除率能够提高,达到60%,后好氧出水的COD为50mg·L-1。

  2.4.2 不同HRT下的脱氮效果

  从出水效果来说,HRT为重要影响因素。一般来说,HRT越长,水中底物和微生物相互接触的时间就越长,因此能够高效降解水中底物。如果进水底物浓度以及反应器容积确定,通过延长HRT,能够获得不错的成效,但是具体实践时难以无限延长HRT。因此,需要确定最佳的HRT。选择乙酸和乙酸钠作为碳源,在PH参数为7.0-9.5、温度参数为20℃-35℃范围内、C/N为1.2、固定化颗粒填充率是20%的反应条件下,分析不同HRT下的脱氮效果。HRT参数选择为18h、12h、10h,处理效果:当HRT为18h时,经过反应后,总氮的去除率可以超过95%,出水总氮能够达到小于10mg·L-1的标准,能够说明固定化微生物具有不错的反硝化能力,当进水总氮增加时,不会给脱氮反应器装置运行效果造成很大的影响。当HRT为12h时,经过5天反应后,总氮的去除率可以超过95%。当HRT为10h时,经过2天反应后,总氮的去除效果能够达到标准,即小于10mg·L-1。

  3、结束语

  综上所述,在污水处理中,合理运用固定化微生物技术,能够获得不错的效果。文中结合某工厂实例以及相关研究,对该技术的运用效果进行了分析,验证了固定化微生物技术在污水处理中的作用,肯定了其推广应用价值。(来源:南京水务集团有限公司)

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