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微生物固定化水处理技术比传统活性污泥生化法明显优越,处理效率极高、稳定性强、能保持高效菌种、微生物浓度高、产泥量少、固液分离效果好,是环保领域的研究热点。
微生物固定化技术关键因素之一是载体的选择。本文以吸附量大,吸附、脱附速度快、生物相容性良好的活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为载体,通过微生物固定形成稳定的固定化生物活性炭纤维小球(Immobilized Biological Activated Carbon Fiber beads,IBACFBs),以利于发挥活性炭纤维吸附和生物降解两者的协同效应。通过固定方法研究和参数优化,研究和探索IBACFBs新型水处理技术用于有机物污物的降解,并以模拟苯胺废水为研究对象。
本文采用焦化废水中的微生物菌种,经过筛选和驯化,通过物理化学方法将其固定在用聚乙烯醇、海藻酸钠和活性炭纤维制成的凝胶小球内,形成IBACFBs,并系统研究了不同的固定化方法、pH、温度和活性炭纤维对所制备的固定化小球的性能影响。结果表明采用Ca(NO3)2-冷冻-解冻的方法制备的固定化小球性能最好。在最适条件下,固定化小球降解苯胺的活性最高,活性炭纤维能极大地提高小球降解苯胺的速率。
其次,通过IBACFBs处理苯胺模拟废水的一系列静态试验,研究了负荷冲击、高低负荷和共代谢作用对小球降解苯胺的影响。结果表明,IBACFBs能够长期稳定地降解苯胺模拟废水,其生化活性随着反应的进行而逐步升高,并且IBACFBs耐负荷冲击性高,对浓度分别为400mg·L-1和800mg·L-1的苯胺模拟废水能在30h至56h内完全降解,体现了IBACFBs水处理新技术适用范围大,降解效率高的特性。
最后,进行了IBACFBs的动态试验,研究了进水苯胺浓度、填料柱高度和流量对降解苯胺的影响。结果表明,在适当的进水浓度、填料柱高度和流量范围内,IBACFBs柱对苯胺模拟废水处理效果稳定,处理效果随着处理时间的延长而逐渐提高,反冲洗再生后,IBACFBs循环使用效果良好。