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流化床为一种高效的生物膜反应器,具有高生物浓度和高生物活性等特点。但是目前生物流化床技术还没有很广泛地推广,还存在不少需要攻克的难题,其中有一条非常重要的就是流化床效率的提高和节能问题。目前流化床载体中无机载体普遍存在比重大,流化困难和挂膜较难等缺点,而有机载体经常存在着表面光滑、亲水性差等问题,不利于提高反应器的效率和节能。当流化床内载体的密度接近水时,容易流化,有利于反应器节能;载体空隙率大有利于增大固定化微生物量,载体表面亲水或者带正电荷或者具有活性官能团有利于微生物附着,从而有利于反应器处理效率的提高。所以在研制流化床载体时,应该着眼于使密度接近于水、增大空隙率和使得表面亲水或者带上正电荷或者具有活性官能团。该文尝试对两种已有的材料进行改性,并将此两种改性载体与流化床传统的载体颗粒活性炭通过静态和动态实验进行比较,然后对其中固定化微生物性能较好的改性聚氨酯海绵载体进行微生物固定化行为研究。在取得较好的结果以后将其应用于同步去除苯胺废水中苯胺和NH4+-N的研究,实验中研究了实验的启动和驯化过程,并随后进行了毒性实验和因素实验。
为了考察改性后的两种载体的微生物固定化性能,进行了静态和动态实验,结果表明:由静态和动态实验可以看出,海绵载体捕获微生物地能力最强,主要是由于海绵的多孔结构,对微生物具有截陷作用,而且聚氨酯海绵本身对于微生物不具有毒性,当处于流化状态时,在海绵载体内微生物的活性较高。这表明,海绵载体是一种适合于流化床的优良的载体。
在微生物固定化过程中,存在着较多的影响因素,该文对其中几个主要因素的影响进行了研究,发现:Nv(有机容积负荷)促进固定化微生物的繁殖速度,同时影响了载体内部的微生物种类;随着HRT从9h减少到0.5h,悬浮污泥量大量减少,附着污泥量在总污泥量中所占比例开始上升,最终达到100%;在一定范围内,接种污泥浓度越高,越有利于反应器的快速启动;当载体能够保证流化的前提下,填充率越高在相同的时间内的固定化微生物量最大。
在同步去除苯胺废水中苯胺和NH4+-N实验的驯化和挂膜过程中,改性聚氨酯海绵载体的固定化微生物量最终达到了27.5g/L。高的微生物浓度保证了本启动过程的成功,也证明了改性聚氨酯海绵载体是一种优良的载体,可以很好地将苯胺降解菌和硝化细菌同时固定在一起,使其能和谐共存,并发挥了良好的生物协同作用。
当外界条件为pH为7.5-8.5,DO浓度为2.0-3.0mg/L,无机碳源(NaHCO3)添加量为200-300mg/L时能有效地实现苯胺与氨氮的同步去除。此条件下苯胺去除率接近98%,NH4+-N去除率在98%-99%之间。