好氧及厌氧固定化微生物处理能力的比较研究

环境科学卷期好氧及厌氧固定化微生物处理能力的比较研究吴晓磊俞毓馨钱易清华大学环境工程系,北京摘要以聚乙烯醇为包埋剂,分别包埋固定活性污泥及厌氧污泥进行了对废水中有机物的好氧及厌氧降解试验,比较了固定化及未固定的污泥、固定化活性及厌氧污泥对废水的处理能力。结果表明,固定化污泥的容积负荷是未固定污泥的一倍,在试验条件下,固定化厌氧污泥与自由厌氧污泥的容积负荷之比明显高于固定化活性污泥与自由活性污泥的比值一。综合污泥负荷及单位污泥产气量,说明固定化厌氧污泥比固定化活性污泥更能发挥微生物的处理能力。关健词固定化微生物,固定化活性污泥,固定化厌氧污泥。应用包埋法固定化微生物处理废水是本世纪年代末、年代初发展起来的一种废水处理新技术。大量研究表明,这种新技术与传统生物处理法相比,具有可人为地提高和保持某些高效菌种的优势,系统的生物量及处理效率高,产泥量少,处理装置占地小,易于运行管理等优点仁‘,’〕。目前,人们的研究工作大量是针对好氧情况进行的,对厌氧情况的研究报道相对较少。但对有机物含量高及含难降解物质的废水,厌氧生物处理有着其独特的优越性川。为了说明包埋法固定化微生物是否也具有这种优势,本研究利用聚乙烯醇为包埋剂,分别包埋固定了活性污泥和厌氧污泥,在好氧和厌氧条件下,比较了它们对不同浓度的有机物的处理能力。溶液中的凝胶化反应时间简称交联时间,。浓缩污泥一定浓度的包埋剂溶液滴入饱和的硼酸溶液中丁鑫二亘成球卜卫竺塑犯迷型竺试验材料和方法试验材料包埋剂,工业用,型,北京有机化工厂交联剂硼酸,分析纯,北京红星化工厂。活性污泥,由北京市环保所生物接触氧化池中取出后用葡萄糖人工废水培养而得厌氧污泥由天津纪庄子污水处理厂污泥消化罐中取得。试验方法固定化污泥小球的制备固定化污泥小球的制备流程如图所示。图中,为溶液的浓度,为浓缩污泥与溶液的重量比简称包泥量,为浓缩污泥与溶液的混合物在交联剂硼酸备用图固定化污泥小球制备流程试验中所用浓缩污泥为活性污泥和厌氧污泥经,离心而得,浓度分别为及。固定化活性污泥的活性试验将按图所示工艺制得的固定化活性污泥小球,依其与废水体积比为加入分别为及为及的人工合成葡萄糖废水中,同时在另外相同的废水中,保持未包埋的活性污泥浓度为,作对照试验,维持℃恒温,鼓风曝气,在不同时刻取出少量溶液约,测定其中含量。·固定化厌氧污泥的活性试验将按图所示工艺制得的固定化厌氧污泥小球,依其与废水体积比为加入一年月日收到修改稿卷期环境科学到为为的人工合成葡萄糖废水中,以含邵的厌氧污泥的相同废水作对照,恒温℃,史氏发酵法测定产气量,并测定发酵结束后溶液中的最终含量。种进水情况下,分别进行比较如表。仑女环习欲城逛报七哥卜试验结果与讨论试验条件的确定直接影响固定化污泥性能的因素主要是,,符号意义如前所述。在正式试验前,进行了预备试验,利用正交试验法,确定了对活性污泥及厌氧污泥包埋固定的适宜条件,如表。表适宜的污泥包埋固定化亲件污泥种类浓度包泥量交联时间活性污泥厌氧污泥时间的降解特性将按上述适宜包埋条件制备的及进行降解试验,在进水分别为和的情况下,去除率随时间变化规律如图所示。从图可以看出,在种浓度下,对水中去除率均高于,进水中有机物含量高时,这种优势更为明显。以为指标,计算和对有机物处理的容积负荷、污泥负荷及二者相应的比值,在图去除率历时曲线进水一进水创对典型城市污水,其有机物含量的中常水平及高水平分别为和红‘〕。由理论分析可知,常规活性污泥法处理城市污水的污泥负荷为一·。在本试验条件下,的污泥负荷分别达到了二·和·,反映出的处理能力得到了正常发挥。从表可以看出,进水浓度从表和的活性比较污泥状态污泥浓度容积负荷《丫·污泥负荷《·容积负荷之比污泥负荷之比丁二!∀#∃%#∃&!∋#∃(#∋%)∗+上升到290mg/L时,有机物含量上升了1.81倍,此时认s的污泥负荷上升了2.06倍,而AS的污泥负荷上升了1.76倍,IAs的污泥负荷增加幅度大于TOC的增长幅度,说明在进水有机物浓度较低的情况下,IAS的处理能力没有得到充分的发挥。0.140.250。290.44表2结果还表明,IAS的容积负荷高于As,(ToC投配负荷越高,这种差别越明显),但污泥负荷却是IAS小于AS。维持较高的容积负荷及较低的污泥负荷是绝大多数废水处理工艺所力求达到的。因此无论从对有机物的处理效率,还是从负荷情况来考察,固定化活性污泥法优于普环境科学15卷4期通的活性污泥法。2.aIANs的厌氧活性将按表1所示的适宜条件制备的IANS和厌氧污泥(Anaerobicsludge以下缩写为ANs)进行史氏发酵,测定产气量,作产气曲线如图3。从图3可以看出,IANS的产气量及产气增长速率均明显高于ANS。同样,以Toc为指标计算容积负荷、污泥负荷以及单位污泥产气量,作如表3所示的比较。由表3可看出,IANs与ANS的容积负荷之比,污泥负荷之比及单位污泥产气量之比3者相差不大,均为2左右。这既说明IANS优于ANS,也表明,在试验条件下,IANs的处理能力得到了正常发挥。表3还表明,在试验条件下,与好氧情况相比,厌氧条件下的固定化污泥容积负荷更高,反映出厌氧处理的优越性。好氧及厌氧条件下的活性对比试验结果表明,2种固定化污泥的处理效率均明显高于未包埋的污泥,这种优势随水中有机物浓度的增加而IANS卜.11.1|Jwe卜!!ƒ一E„弱扩化时问(h)图3产气量历时曲线农,IANs与ANS活性比较污泥状态污泥浓度容积负荷污泥负荷单位污泥产气量容积负污泥负单位污泥产(g/L)(kgToc/m3·d)(kgToc/(kgMLvss·d))(L八kgMLvss·d))荷之比荷之比气量之比IANS11.44.50.416.52.121.861.79ANS10.02.10.29。2更加明显。其原因为:¹固定化污泥的生物量可以人为地提高到较高水平(而且不会发生活性污泥法中的污泥膨胀问题);º固定化污泥小球对有机物的吸附使有机物在微生物周围的局部浓度得以提高,使传质效率得到提高。在好氧条件下,由于氧传质的限制,因而IAs处理的废水,其有机物浓度不能很大,这将限制高污泥浓度的IAS的活性的充分发挥;在厌氧情况下,不存在氧的传质供应间题,废水中有机物浓度可以大大高于好氧情况,所以IANS中微生物的处理能力可以得到更充分的体现,而且可以长时间地保持较高的生物量和活性,充分体现固定化微生物的优越性。从充分利用微生物处理的能力,发挥固定化微生物的优势来说,包埋法固定化微生物技术更适用于废水的厌氧处理。3结论(l)固定化污泥对有机物的处理效率高于未固定的污泥,而且随废水中有机物浓度的增加,这种优势更加明显。(2)厌氧污泥包埋固定后应用于废水厌氧处理比对活性污泥包埋固定后应用于废水好氧处理更能发挥固定化微生物的处理潜力,体现固定化微生物处理废水的优势,因而固定化技术更适用于废水的厌氧处理。参考文献1Kare1Fetal二Chem.Eng.Sci二1985,40(8):13212AndrewGuyLivingston.Blotec恤Ol.bloeng二1980,,8:3603AndrewWheatley.AWasteTreatmentTechno1Ogy.NewYork:El“vlerSciencePubl治hingCO.Ine.,1990:2164北京市政设计院主编.给水排水手册(第5册).北京:中国建筑出版社,1986:208’L,1.e.,tnenationalstandardforitsdiseharge.Keywords:aeidic、vastewater,Pollutioneontrol,arsenie(As),iro一1saltsneutralization.aetivatedsludge.imlnobilizedanaerobiesludge,treatingeaPaeity.StudyontheManufaetureofAetivatedCarbonfromtheCarboninCoalAshfromaPowerS扭tion.、VuXinhuaandYuWei(FujianCollegeofForestry,NanPing353001):Clll、.,I、肠,、沙切,.及,.,15(4),1994,PP.47一49APreductionProcessofactivatedcarboninwhiehtheearboninaeoalashfromaPower、tationwasusedasastartingmaterialhasbeendeveloPed.TheoPtimizedeondjtionsforthisProcesstoProduceagranularaetivatedearbonwereus孟ngehareoal,whiteehareoaloreoalasanauxiliaryrawmaterial,togetherwithwhiehthestartingmaterial认asundergoingatreatmentinaPreaetivationProeess,thenwaswashedwith.acidandWater,andfil飞allywasaetivatedorevenfurtherreaetivatedIfrequired.TheaetivatedearbonProduetthusProdueedhadaniodinevalueof600一700mg/9.TheaetivatedearbonfroznaPilotindustrialProduetionhadaniodinevalueof630一800nog/9withawearabilityofover95%.ThisproeessprovidesanewwayforeoalashtobeutilizedeomPrehensively.Keywords:eoalash,aetivatedcarbon,eomPrehensiveutilization.StudyontheIndieatorsforEvaluatingtheAetivityofImmobilizedMieroorganis一nintheDegra血tionofIsoearboPhos.ZhangXiaoheetal.(InstituteofE一1、,iron一nentalMedieine,TongjiMedicalUnive拓ity,Wuhan430030):乙’h‘n.J.En、·‘r阴,.及·,.,15(4),1994,pP.53一55TheindieatorsforevaluatingthePerformaneeofimmobilizedmieroorganismbeforeandafterthebiodegradationofisocarboPhosin、、atersamPleshavebeenstudied.Ithast)eenfoUndthatthelevelsanddegradatjonratesoftheorganoPhosPhorusPestieideinwaterwereinhighlyPositiveeorrelationtoCODerandCODcrremoval.resPeetively,50thatitwouldbePropertoehooseCODerre一novalasaroutineindieatorforevaluatingtheaetivityofimmobilizedmieroorganisminthedegradationofthisPestieide.Whatwasgiveninthisartielealsoineludedtheregressionequationses扭blishedonthebasisofexPerimentalda扭,andtheresultsfromtheirsignifieaneetests,whereintheeorrelativeeocffieientsofEq、.1一4,Eqs.s