海藻酸鈉添加硅藻精土固定化耐低溫硝化細菌

方明亮

(廣東省冶金建筑設計研究院武漢分院，湖北武漢　430051)

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海藻酸鈉添加硅藻精土固定化耐低溫硝化細菌

方明亮

(廣東省冶金建筑設計研究院武漢分院，湖北武漢430051)

摘要:運用海藻酸鈉添加硅藻精土的方法，將低溫下馴化成熟的硝化污泥制成固定化小球，研究了低溫條件下固定化小球對氨氮的去除效果，實驗結果表明:海藻酸鈉+硅藻精土固定化小球對生活污水的氨氮去除率最終可達到80%左右。

關鍵詞:氨氮去除率，耐低溫細菌，硅藻精土

0　引言

溫度對硝化細菌的生長速率影響很大，對于需同時去除有機物和氨氮的活性污泥系統，當活性污泥混合液溫度不足15℃時，硝化細菌活性急劇下降，氨氮去除率不足30℃下的50%［1］。據調查，冬季北方大部分市政污水廠水溫均維持在13℃～15℃之間，硝化效率較低。有關研究顯示［3］，固定化低溫硝化細菌脫氮效果，遠高于低溫污泥，將固定化微生物投入反應池中，能有效緩解污水廠硝化效果不佳的問題。本實驗在海藻酸鈉中添加無機載體硅藻精土，形成了一種新的包埋固定化方法，研究了海藻酸鈉+硅藻精土法包埋固定化耐低溫硝化細菌的氨氮去除效果。

1　耐低溫硝化菌的馴化

1．1實驗裝置和方法

污泥培養反應器高0．50 m，直徑為0．30 m，總有效體積為30 L，排水體積6 L，內膽為有機玻璃，外包鋁皮，中間填充保溫棉，具有保溫隔熱作用。同時，可通過反應器下方空壓機對反應器進行降溫，將混合液長時間控制在較低溫度。實驗過程中反應器采用8 h運行周期，具體工序為:進水5 min—好氧7．5 h—靜置30 min—排水5 min。MLSS控制在2 500 mg/L～4 000 mg/L。實驗裝置見圖1。

圖1　實驗裝置

1．2耐低溫硝化菌的馴化培養

馴化過程:將取回的活性污泥放入反應器中進行培養，培養過程中反應器溫度控制在15℃以下，不投加有機物，保持進水氨氮濃度為200 mg/L。

從圖2可以看出，前35個周期硝化細菌對低溫適應性較差，氨氮去除率在55%～78%之間波動，從第36周期開始，氨氮去除率趨于穩定，氨氮去除率達到80%以上，之后的24個周期，氨氮去除率也維持在85%左右，說明通過一段時間的馴化，硝化菌可在低溫12℃～15℃條件下取得良好的硝化效果。

2　包埋固定化方法及選擇

2．1固定化方法

圖2　12℃～15℃下反應器氨氮去除率變化曲線

圖3　固定化小球的制作流程圖

試驗用固定化污泥:來自15℃下反應器內馴化污泥固定化方法如圖3所示。

制成的固定化小球如圖4，圖5所示，密度約為1．10 g/mL，直徑在0．5 cm～0．8 cm之間，其中每1 g小球含干泥0．025 g。同時用海藻酸鈉添加活性炭法及海藻酸鈉與PVA聯用兩種方法固定化方法制作固定化小球若干，具體操作參見文獻［6］［7］。

圖4　硅藻精土法制作的固定化小球

圖5　PVA法制作的固定化小球

2．2固定化方法比較

將三種方法制成的固定化小球置于冰箱中冷藏，3個月后取出進行活性恢復。試驗方法如下:取規格為250 mL的錐形瓶若干，分為三組并依次編號為1號，2號，3號，將海藻酸鈉+PVA、海藻酸鈉+硅藻精土及海藻酸鈉+活性炭三種固定化方法制成的小球各10 g分別加入1號，2號，3號錐形瓶中。每組設三只錐形瓶，配制初始濃度為30 mg/L，70 mg/L，110 mg/L氨氮混合液若干，依次加入三只錐形瓶中，并將錐形瓶中的pH調整至7．5，另取一組作空白對照。將錐形瓶置于搖床中，向搖床中倒入初始溫度為12℃～15℃的冷卻水，每隔20 min測一次水溫，并補充適量的冷卻水以確保氨氮混合液溫度保持在12℃～15℃之間，將搖床調整為200 rad/min，每隔2 h從錐形瓶中取樣并檢測剩余氨氮濃度，實驗結果如表1所示。

表1　三種固定化小球對氨氮的去除效果

如表1所示，對比初始濃度為30 mg/L的三組錐形瓶后發現，反應6 h后，1號錐形瓶中氨氮濃度剩余12．89 mg/L，氨氮去除率達到57%，2號錐形瓶中氨氮去除率接近100%，3號錐形瓶中氨氮去除率最低，為55．50%。當初始氨氮濃度為70 mg/L時，反應6 h后，三組錐形瓶中氨氮去除率分別為60．26%，64．14%，58．69%，均達到58%以上。而當初始氨氮濃度提高至110 mg/L時，反應6 h后，三組錐形瓶中剩余氨氮均維持在較高水平，1號中氨氮去除率為44．60%，2號中氨氮去除率為52．51%，3號中氨氮去除率僅為42．96%。可見，固定化小球對低濃度氨氮去除效果更好，當固定化小球處于高濃度氨氮時，由于固定化小球中含有的微生物量較低，氨氮負荷較大，很難取得較高的氨氮去除效果;同時從表1可以看出，在整個試驗過程中當初始氨氮濃度較高時，海藻酸鈉+硅藻精土法制作的固定化小球氨氮去除率達到了50%以上，較其他兩種方法制作的固定化小球氨氮去除率高出8．5%以上，說明海藻酸鈉+硅藻精土法包埋固定化硝化細菌對氨氮的去除效果優于其他兩種方法制作的固定化小球，同時也對較高濃度的氨氮有較強的適應能力。

3　固定化小球處理生活污水效果研究

在進水氨氮濃度為30 mg/L～40 mg/L，將30 g(污泥量約為0．8 g)固定化小球投入好氧反應器(有效容積為1 L)中，反應過程中DO控制在4 mg/L～6 mg/L，pH維持在7～8，溫度為12℃～15℃，硝化停留時間為6 h，經過18個周期的運行，結果見圖6。

圖6　固定化小球對氨氮的去除效果

從圖6可以看出，整個反應周期內，氨氮去除率均在60%以上，12個周期后氨氮去除率保持在80%以上，最終出水氨氮濃度不足5 mg/L，可見固定化小球在低溫12℃～15℃下能取得較高的氨氮去除效果。

4　結語

1)硝化污泥經過2個多月的馴化后，低溫12℃～15℃下氨氮去除效果能到達80%以上。

2)低溫條件下，采用海藻酸鈉+硅藻精土法包埋固定化耐低溫硝化污泥對高濃度氨氮適應性較強，氨氮去除率較海藻酸鈉+ PVA及海藻酸鈉+活性炭固定化小球高出8%左右。

3)低溫12℃～15℃下固定化小球處理實際生活污水氨氮去除率可達80%左右，從而證實了海藻酸鈉+硅藻精土固定化小球低溫條件下處理實際污水能取得較好的硝化效果，具有一定現實意義。

參考文獻:

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［10］王芳，魯敏，張紅艷，等．硝化細菌的固定化及其處理氨氮污水的研究［J］．化學與生物工程，2011，27(11):86-88．

［11］方明亮．低溫條件下硝化污泥的馴化及其固定化［D］．太原:太原理工大學，2013．

Sodium alginate adding algae essence soil method immobilizing low-temperature resistant nitrobacteria

Fang Mingliang
(Wuhan Branch，Guangdong Metallurgical and Architectural Design Institute，Wuhan 430051，China)

Abstract:Using the method of sodium alginate added algae essence soil，this paper made the nitrate activated sludge to immobilized balls of low temperature domestication mature，researched the removal rate of immobilized balls to ammonia nitrogen under the low temperature condition，the test results showed that:the ammonia nitrogen removal rate of sodium alginate+algae essence soil immobilized balls to sewage could reach around 80%．

Key words:ammonia nitrogen removal rate，low temperature resistant bacteria，algae essence soil

作者簡介:方明亮(1987-)，男

收稿日期:2015-10-11

文章編號:1009-6825(2016)01-0144-02

中圖分類號:Q939

文獻標識碼:A