1、固定化微生物技術(shù)概述
從污水處理技術(shù)發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，固定化微生物技術(shù)作為新興技術(shù)，被積極推廣應(yīng)用。在具體實(shí)踐中，采取物化的方式，將微生物固定在相應(yīng)的載體上，使其限定在特定空間內(nèi)或者區(qū)域內(nèi)，高度富集，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的有效處理。利用此技術(shù)，生產(chǎn)的固定化小球，具有不易溶解性的特點(diǎn)，微生物密集程度比較高而且活性很強(qiáng)，能夠連續(xù)使用。經(jīng)過(guò)固定化處理后的微生物，能夠適應(yīng)各類環(huán)境，比如酸堿度較高的環(huán)境。在污水處理時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)固液有效分離，對(duì)有毒有害物質(zhì)，有著較強(qiáng)的抵抗力。
從技術(shù)分類角度來(lái)說(shuō)，在污水處理工程中，常用的固定化微生物技術(shù)手段較多，比如表面吸附法和共價(jià)結(jié)合法等。目前，固定化微生物技術(shù)的研究中，共價(jià)結(jié)合法是研究的重點(diǎn)內(nèi)容。技術(shù)的應(yīng)用效果，受到固定化載體材料的影響較大，因此要做好有效的把控�，F(xiàn)階段，使用的固定化載體材料，具體如下：a.天然載體;比如沸石和硅藻土等。b.人工合成無(wú)機(jī)載體;比如多孔陶瓷和活性炭等。c.人工合成有機(jī)高分子聚合物載體;比如聚乙二醇和乙烯等。d.復(fù)合固定化載體。
從技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域角度來(lái)說(shuō)，在污水脫氮的處理方面，固定化微生物技術(shù)發(fā)揮著積極的作用，是技術(shù)研究的重點(diǎn)。學(xué)者Tramper使用SA和CG符合載體包埋固定化硝化細(xì)菌以及反硝化細(xì)菌，對(duì)含氮廢水進(jìn)行處理，研究其效果。根據(jù)研究結(jié)果顯示，使用高密度的固定化硝化細(xì)菌，進(jìn)行污水處理，能夠高效處理水中含有的氮素污染物。除此之外，還能夠確保反硝化細(xì)菌保持較好的活性。
2、污水處理中固定化微生物技術(shù)的具體應(yīng)用
以某廠子為例，在進(jìn)行污水處理時(shí)，采取的是序批式生物強(qiáng)化脫氮工藝，進(jìn)行工業(yè)廢水處理。由于脫氮效果不好，加之占地面積比較大，因此進(jìn)行技術(shù)改造。結(jié)合廢水特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了小型脫氮反應(yīng)器，結(jié)合使用后好氧反應(yīng)器連續(xù)裝置，加入一定的包埋固定化富含反硝化菌的活性污泥，在實(shí)際應(yīng)用中，采取調(diào)節(jié)碳氮比和HRT的方式，實(shí)現(xiàn)總氮的降低，獲得了不錯(cuò)的效果。現(xiàn)結(jié)合試驗(yàn)實(shí)踐，對(duì)脫氮效果進(jìn)行如下分析：
2.1 裝置運(yùn)行現(xiàn)狀
原有的裝置運(yùn)行，對(duì)污水進(jìn)行處理，主要經(jīng)過(guò)水解酸化和氣提循環(huán)生化等，經(jīng)過(guò)處理后，COD小于50mg·L-1，不過(guò)臭氧催化氧化出水，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池環(huán)節(jié)的處理，即稀釋和脫氮，出水總氮大于100mg·L-1，處理效果不佳。因此，替換新裝置。
2.2 材料和裝置
使用的固定化顆粒，主要為高分子顆粒包埋成的立方體膠狀顆粒，規(guī)格為3mm×3mm×3mm，為暗紅色，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度。圖1為工藝流程圖。使用的脫氮反應(yīng)器高度為0.85m，直徑大小為0.15m，有效容積為15L，固定化顆粒填充率為20%。在實(shí)際應(yīng)用中，用于發(fā)生反硝化反應(yīng)，發(fā)揮著積極的作用。后好氧反應(yīng)器依據(jù)氣升式內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng)器的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要組成為2個(gè)同心圓筒。其中，內(nèi)導(dǎo)流筒為上升區(qū)，運(yùn)行時(shí)在底部曝氣;兩個(gè)筒環(huán)隙是下降區(qū)，填充絲狀填料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氮。
2.3 處理工藝流程
在運(yùn)行時(shí)，利用進(jìn)水泵裝置，將污水從脫氮反應(yīng)器底部泵入，同時(shí)使用營(yíng)養(yǎng)泵，將營(yíng)養(yǎng)液從脫氮反應(yīng)器裝置底部泵入，使其和固定化顆粒有效的接觸，發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)污水從脫氮反應(yīng)器裝置的出水口流出后，進(jìn)入后好氧反應(yīng)器裝置，此時(shí)和絲狀填料進(jìn)行有效接觸，再?gòu)某鏊诹鞒鲞_(dá)水箱。此裝置增加了循環(huán)泵，進(jìn)而讓污水能夠充分混勻，并且和固定化顆粒有效的接觸，避免固定化顆粒表面產(chǎn)生氣膜。利用氣泵，將空氣鼓入，利用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，進(jìn)行空氣流速的監(jiān)測(cè)，確保氧濃度得以有效溶解。
2.4 處理效果
2.4.1 不同C/N下的脫氮
使用乙酸鈉，作為處理效果研究的碳源。在HRT為18h、反硝化反應(yīng)溫度為30℃-35℃范圍內(nèi)、固定化顆粒填充料為20%的試驗(yàn)條件下，加入不同分量的乙酸納改變C/N，具體為0、0.3、0.4、0.5、1.0、1.2，來(lái)分析脫氮效果，進(jìn)而確定最為合適的C/N。
結(jié)果：a.總氮去除效果。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)，當(dāng)C/N比較低時(shí)，有機(jī)物濃度將會(huì)影響硝態(tài)氮的反硝化水平。進(jìn)水總氮參數(shù)是110mg·L-1時(shí)，C/N是1.2，則能夠確保出水總氮達(dá)標(biāo)，即小于10mg·L-1。b.進(jìn)出水氮化物的濃度變化情況。從進(jìn)水情況來(lái)說(shuō)，多數(shù)為硝氮;從出水情況來(lái)說(shuō)，亞硝氮的濃度值大于進(jìn)水時(shí)的亞硝氮濃度;出水氨氮濃度參數(shù)的平均值是2.5mg·L-1，大于進(jìn)水氨氮濃度。究其原因，微生物快速生長(zhǎng)繁殖，死亡菌體以及代謝物會(huì)全部釋放到反應(yīng)器裝置內(nèi)，在厭氧的條件下，經(jīng)過(guò)氨化細(xì)菌，產(chǎn)生氨化作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)微量含氮有機(jī)物的有效分解，使得氨氮濃度不斷升高。c.不同C/N條件下的脫氮效果。當(dāng)C/N為0時(shí)，在反硝化作用下，會(huì)消耗碳源，加之微生物利用，使得出水COD濃度得以下降。當(dāng)C/N為0.3-0.5時(shí)，反應(yīng)器出水COD濃度出現(xiàn)了上升的情況。究其原因，進(jìn)水COD濃度比較高，加之消耗的外加碳源不斷減少，使得此情況發(fā)生。當(dāng)C/N為1.0時(shí)，因?yàn)橄牡奶荚摧^多，使得出水COD濃度增加的不夠明顯。當(dāng)C/N為1.2時(shí)，反應(yīng)后出水COD濃度有所增加，能夠達(dá)到90mg·L-1。從后好氧反應(yīng)器裝置運(yùn)行情況來(lái)說(shuō)，COD去除率較低，平均為10%。后期微生物快速繁殖，加之活性不斷增強(qiáng)，使得COD的去除率能夠提高，達(dá)到60%，后好氧出水的COD為50mg·L-1。
2.4.2 不同HRT下的脫氮效果
從出水效果來(lái)說(shuō)，HRT為重要影響因素。一般來(lái)說(shuō)，HRT越長(zhǎng)，水中底物和微生物相互接觸的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此能夠高效降解水中底物。如果進(jìn)水底物濃度以及反應(yīng)器容積確定，通過(guò)延長(zhǎng)HRT，能夠獲得不錯(cuò)的成效，但是具體實(shí)踐時(shí)難以無(wú)限延長(zhǎng)HRT。因此，需要確定最佳的HRT。選擇乙酸和乙酸鈉作為碳源，在PH參數(shù)為7.0-9.5、溫度參數(shù)為20℃-35℃范圍內(nèi)、C/N為1.2、固定化顆粒填充率是20%的反應(yīng)條件下，分析不同HRT下的脫氮效果。HRT參數(shù)選擇為18h、12h、10h，處理效果：當(dāng)HRT為18h時(shí)，經(jīng)過(guò)反應(yīng)后，總氮的去除率可以超過(guò)95%，出水總氮能夠達(dá)到小于10mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)，能夠說(shuō)明固定化微生物具有不錯(cuò)的反硝化能力，當(dāng)進(jìn)水總氮增加時(shí)，不會(huì)給脫氮反應(yīng)器裝置運(yùn)行效果造成很大的影響。當(dāng)HRT為12h時(shí)，經(jīng)過(guò)5天反應(yīng)后，總氮的去除率可以超過(guò)95%。當(dāng)HRT為10h時(shí)，經(jīng)過(guò)2天反應(yīng)后，總氮的去除效果能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，即小于10mg·L-1。
3、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在污水處理中，合理運(yùn)用固定化微生物技術(shù)，能夠獲得不錯(cuò)的效果。文中結(jié)合某工廠實(shí)例以及相關(guān)研究，對(duì)該技術(shù)的運(yùn)用效果進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了固定化微生物技術(shù)在污水處理中的作用，肯定了其推廣應(yīng)用價(jià)值。(來(lái)源：南京水務(wù)集團(tuán)有限公司)
