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《东华大学》 2004年
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壳聚糖强化生物处理的机理研究

秦冰  
【摘要】: 甲壳素是地球上除纤维素之外最丰富的天然高分子聚合物,广泛存在于虾、蟹等甲壳动物壳体和真菌中。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物,是一种带正电荷的天然高分子聚合物,属于直链氨基多糖,单体间以-β(1→4)-糖苷键连接,在酸性条件下,氨基容易质子化,表现出阳离子的特性,从而能与水中的负电荷反应,因而在水处理方面得到了许多应用,但有关报导主要集中在絮凝方面。 将壳聚糖用于活性污泥法废水处理,并作为一种生物处理强化技术以达到强化生物处理的目的以及有关这方面的研究,国内外均未见有报导。因此,有必要对这方面的工作进行一些探索性研究。本课题是在不改变现有的设备及工艺流程的条件下,将壳聚糖污泥法和普通活性污泥法处理同一模拟城市生活污水进行比较分析,通过研究出水效果、壳聚糖在活性污泥中的可生化性、微生物特性和污泥特性等方面,对其强化生物作用的机理进行了探讨,得出了一些重要结论: 首先对比了普通活性污泥法与壳聚糖污泥法的出水效率,在分析了出水COD_(cr),BOD_5,NH_3-N的基础上,得出壳聚糖能强化活性污泥生物处理的结论。并且在试验考察的范围内,壳聚糖分子量越大,其强化生物处理的效果越佳,而脱乙酰度对处理效果的影响不大。 接着进行机理研究,工作分两个部分展开:一部分是探明壳聚糖在活性污泥中的可生化性如何,是否可生物降解。以不同分子量和不同脱乙酰度的壳聚糖为对象,测定了壳聚糖溶液的COD_(cr)和BOD_5分别随分子量和脱乙酰度变化的规律,研究表明壳聚糖在活性污泥中的可生化性很差。接着将其应用于活性污泥法废水处理,研究不同分子量和不同脱乙酰度的壳聚糖对微生物活性的影响,发现壳聚糖有抑菌性,并且在试验所考察范围内,分子量越小,脱乙酰度越大,抑菌性越强。由壳聚糖溶液的BOD_5/COD_(cr)以及其对污泥的抑菌性得出壳聚糖在活性污泥中不可生化的结论。 另一部分从污泥特性及微生物特性角度,将不同分子量和脱乙酰度的壳聚糖投加于SBR生物反应器处理生活废水,通过比较微生物活性、污泥指数、污泥沉降性能以及污泥结构等指标,来探明壳聚糖强化活性污泥生物作用的机理。研 摘要 究表明,壳聚糖虽对微生物活性有一定抑制作用,但能很好的改善污泥的絮体结 构和沉降性能,从而提高活性污泥的处理效率。并且也通过试验证明正是由于壳 聚糖污泥紧密的结构,因此可以通过延长泥龄、提高污泥浓度以及加人容积负荷、 缩短停留时间的办法来达到处理更多水量的目的。此外,壳聚糖还通过絮凝作用 吸附沉降污泥中的悬浮物质,这也是其能改善出水效果的重要机理之一。 壳聚糖作为一种天然可降解的有机高分子物质,无毒无害,无二次污染且资 源丰富,完全符合清洁生产的要求。从环境可持续发展角度来看,本论文可为壳 聚糖的进一步应用及开发提供实践指导和理论支持。
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