活性污泥包埋固定化處理氨氮廢水的特性.pdf

1、由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素過(guò)度排放到環(huán)境中，不僅引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，而且水體中的氨氮通過(guò)電離平衡轉(zhuǎn)化成游離氨，對(duì)水生生物和人體造成嚴(yán)重傷害。工業(yè)氨氮廢水排放量大、組成復(fù)雜、氨氮濃度高，處理難度遠(yuǎn)大于城市（生活）污水，如何經(jīng)濟(jì)、高效地去除工業(yè)廢水中的高濃度氨氮，一直是困擾國(guó)內(nèi)外環(huán)境工程界工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的一大難題。采用固定化微生物技術(shù)選擇性地將功能菌固定于載體中，可抵御不良的環(huán)境條件，維持細(xì)菌活性，靈活控制適宜的泥齡，提

2、高污水中污染物的去除能力。近年來(lái)，利用固定化微生物技術(shù)強(qiáng)化生物脫氮已經(jīng)成為氨氮廢水處理領(lǐng)域研究的方向之一。
　　論文采用聚乙烯醇（PVA）包埋硝化馴化后的活性污泥制備固定化顆粒，針對(duì)初始氨氮濃度為50~400 mg/L的模擬廢水，通過(guò)序批式間歇反應(yīng)器（SBR）試驗(yàn)，探討了包埋顆粒的硝化效能與理化特性；并對(duì)比分析了包埋顆粒、活性污泥與二者混合體系對(duì)氨氮廢水的硝化與脫氮處理效果。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
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3、活性污泥的硝化馴化及包埋顆粒制備
　　活性污泥的硝化馴化：活性污泥取自實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定運(yùn)行的SBR生活污水反應(yīng)器，采用氨氮濃度為50 mg/L的模擬廢水進(jìn)行周期性間歇硝化馴化，直至活性污泥絮狀體密實(shí)，絮團(tuán)粒度約40~70um，且比耗氧速率（ SOUR）上升并穩(wěn)定至0.4711 mg(O2)/(g(MLSS)·min)左右，氨氧化速率達(dá)0.0616 mgN/(g(MLSS)·min)。
　　包埋顆粒的制備：采用馴化結(jié)束的活性污泥，以

4、聚乙烯醇（PVA）為包埋材料，飽和硼酸CaCl2溶液為交聯(lián)劑，采用擠壓法制備球形固定化顆粒。顆粒具有彈性良好、凝膠強(qiáng)度高、易流化等優(yōu)點(diǎn)。
　?、诎耦w粒處理氨氮廢水硝化效能分析
　　實(shí)驗(yàn)在系列2.5 L的反應(yīng)器中以間歇方式運(yùn)行。包埋顆粒的體積填充率為10％，模擬廢水中初始氨氮濃度介于50~400 mg/L。結(jié)果表明：包埋顆粒中微生物的硝化活性逐漸恢復(fù)，不同初始氨氮濃度條件下，包埋顆粒分別在第28、40、46、58、58周期達(dá)

5、到氨氮最大去除率，分別為100%、100%、81.74%、64.62%和48.42%。在反應(yīng)穩(wěn)定階段（第46周期），包埋硝化菌顆粒對(duì)氨氮的降解較符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，且最大氨氧化速率（Vmax）為271.40 mgN/(L-particles·h)，半飽和常數(shù)K為66.69 mg/L。
　?、郯耦w粒理化特性的過(guò)程研究
　　對(duì)包埋顆粒進(jìn)行傳質(zhì)特性、微觀結(jié)構(gòu)、比表面積、微生物種群等理化性質(zhì)的分析。實(shí)驗(yàn)條件下的穩(wěn)定反應(yīng)期，包埋顆粒

6、內(nèi)氨氮和氧氣的有效擴(kuò)散系數(shù)分別為0.467×10-9 m2/s和0.279×10-9 m2/s；通過(guò)掃描電鏡觀察和比表面積測(cè)定可知，運(yùn)行時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定期（第46周期），包埋顆粒體積一定程度膨脹，結(jié)構(gòu)疏松，其比表面積（BET）和平均孔徑分別為新鮮制備顆粒的2.3倍、1.4倍。對(duì)未馴化活性污泥、穩(wěn)定期包埋顆粒表面和內(nèi)部的微生物種類和含量進(jìn)行了高通量測(cè)序，結(jié)果表明：包埋顆粒中微生物種類數(shù)略低于未馴化活性污泥，且硝化細(xì)菌優(yōu)先生長(zhǎng)于顆粒表面，反硝化

7、細(xì)菌優(yōu)先生長(zhǎng)于顆粒內(nèi)部。
　?、馨耦w粒、活性污泥與混合體系處理氨氮廢水對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
　　針對(duì)初始氨氮濃度為50~400 mg/L的模擬廢水，分別進(jìn)行單獨(dú)投加顆粒、單獨(dú)投加活性污泥及二者混合投加三種體系的間歇硝化實(shí)驗(yàn)，保持三種體系中硝化污泥量相等，對(duì)比了三種體系對(duì)氨氮、COD、總氮的去除效果，并探究了溫度對(duì)氨氮去除效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：各初始氨氮濃度條件下，包埋硝化菌顆粒體系氨氮去除率高于活性污泥單一體系10%～40%，

8、且當(dāng)初始氨氮濃度高于200 mg/L時(shí)，混合體系氨氮去除能力的高效性和穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)更為突出；投加包埋顆粒與COD去除的相關(guān)性不顯著；各初始氨氮濃度條件下，活性污泥體系總氮去除率為16%~30%，包埋顆粒體系總氮去除率較活性污泥體系高5%～15%，混合體系較活性污泥體系高5%～35%。
　　目前，包埋固定化微生物技術(shù)處理高氨氮工業(yè)廢水大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，且包埋顆粒在硝化效能和理化特性等基礎(chǔ)研究仍然缺乏。本論文側(cè)重于以聚乙烯醇（PV