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微生物固定化技术应用于模拟合成氨工业氨氮废水的处理

吴亚杰  
【摘要】:本文采用包埋法来制备固定化微生物凝胶球,主要研究了氨氧化细菌的驯化和影响因素,氨氧化细菌固定化条件的优化以及固定化微生物凝胶球的影响因素和相关性能。 采用逐步提高基质氨氮浓度的方法对活性污泥进行驯化,经过25d的驯化,SBR反应器启动成功,活性污泥对模拟废水的氨氮去除率一直稳定在90%以上,亚硝酸盐稳定积累,系统中污泥的颜色也由最初的灰黑色变为土黄色,污泥沉淀性能良好。在一个运行周期中,氨氮去除率达到91.72%,平均氨氧化速率为21.9mg/(L-h)。污泥中氨氧化细菌的数量有了明显的增加,由富集前的1.2×107个/(gMLSS)增加到富集完成时的3.91×108个/(gMLSS),富集完成后氨氧化细菌的数量是富集前的32.6倍。短程硝化的最佳条件为:T=30℃,pH=8.5,DO=0.5mg/L,碱度为1786mgCaCO3/L,此时NaHCO3投加量为3000mg/L,即HCO3-/NH4+-N=7.26,最大进水氨氮浓度为400mg/L。 采用L9(34)的正交试验,确定最佳固定化条件为:PVA%=6.0%(w/v),SA%=0.50%(w/v), Al2(SO4)3%=0.3%(w/v),浓缩污泥与聚乙烯醇溶液的质量比为1.5:5。对添加4种无机材料凝胶球的性能进行对比试验,确定添加Si02和CaCO3来改善固定化微生物凝胶球的性能。通过单因素实验确定固定化微生物凝胶球的最佳包埋条件为:PVA%=6.0%(w/v), SA%=0.5%(w/v), SiO2%=0.5%(w/v), CaCO3%=0.1%(w/v),浓缩污泥与聚乙烯醇溶液的质量比为1.5:5,交联剂为0.3%(w/v)浓度A12(SO4)3的饱和硼酸溶液,交联时间为24h,交联完成后用蒸馏水洗涤3次,在室温下脱水至含水率在82.2%左右,4℃保存备用。 实验研究了温度、pH和DO对固定化氨氧化细菌的影响,并在相同条件下与游离菌进行比较,同时研究了投加量、最小活化周期和保藏条件等条件。固定化氨氧化菌的最适条件为:T=30℃, pH=8.5, DO=4mg/L。与游离菌相比,固定化氨氧化菌具有抗高温、抗酸碱冲击的能力。当初始氨氮浓度为300mg/L时,固定化微生物凝胶球的最佳投加量为15%,最小活化周期为4个周期,最适保藏条件为4℃模拟废水浸泡。 另外,本文还对固定化微生物凝胶球的性能进行了测定,湿真密度为1.0568g/cm3,略大于水的密度,固液分离良好,湿视密度为0.5488g/cm3,平均粒径为5.55mm,颜色呈土黄色。扫描电镜观察表明驯化前的凝胶球表面致密,几乎很少的微生物附着在上面,在凝胶球内发现微生物均匀附着在网络胶体上。驯化23d后,固定化微生物凝胶球由表层至内层微生物出现了分布上的演替现象,凝胶球表面的微生物较多,凝胶球的内部靠近表面区域存在少量微生物,靠近中心部分微生物分布很少。


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