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酶促填料與某些多孔填料掛膜特性對比試驗研究|江西深夜免费视频化工設備填料有限公司
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    詳細內容

    酶促填料與某些多孔填料掛膜特性對比試驗研究

    酶促填料與某些多孔填料
    掛膜特性對比試驗研究
     
    龍騰銳郭勁鬆成一知
     
    提要     對酶促填料、陶粒和高爐渣!種多孔填料的小型動態對比試驗研究表明:酶促填料比陶
    粒和高爐渣掛膜迅速、微生物生長快、附著生物量大;且具有有利於結構致密的菌膠團及絮凝性能良
    好的微生物生長的特性,是一種理想的水處理生物載體填料。
    關鍵詞      酶促填料      多孔填料      掛膜特性
     
    前言
    在廢水及微汙染水的處理工藝中,生物膜法是
    一種高效處理工藝。填料作為該工藝的核心部分,
    其性能直接影響和製約著工藝的處理效率。較好的
    生物學特性是填料作為生物膜反應器內微生物載體
    所應具備的主要性能&
    本試驗選取酶促生物填料、煉鋼廢棄物———
    爐渣以及普通陶粒!種多孔填料,以重慶市渝北區
    城南汙水廠的城市汙水為試驗汙水,進行了常溫下
    的缺氧掛膜試驗,比較了酶促填料與其它兩種多孔
    填料的掛膜特性。

    試驗材料與方法
    試驗裝置
    試驗濾柱由有機玻璃製成,其內徑為&%%))

     
     
     
    填料名稱有效孔

     
     
     
    有效

    &   試驗裝置流程
    #     填料物理特性
    鬆散 促進劑氦密度        空隙率

     
     
     
    平均 每克填

    填料層厚#%%)),總有效容積為*(+#,。共設置!

    表麵積孔容

    容重

    含量/), 0

    粒徑 料所含

    組相同的裝置,分別裝填陶粒(!")、某鋼鐵公司的
    工業廢棄物———高爐渣(#")及酶促填料($")。

    陶粒

    )/),/ /), &//

    1)

    顆粒數

    以上三種填料粒徑均為-%&%))。試驗濾柱各部
    分主要尺寸見表&,試驗流程如圖&所示。
    "    試驗裝置主要參數

    !" %(&%’*%(%*!’%(.#"
    高爐渣
    #"%(%&+!%(%-!#&(&+*
    酶促填料

     

    ’(!%% +&(+%(!!*       +
     
    !(&.. +#(*%(!!!          !

         
    配水區
    填料層
    沉澱區
    保護高度
    總計

    高度/))
    ’%%
    #%%
    &-%
    -%
    &%%%

    有效容積/,
    &(-*
    +(*&
    &(&.
     
    *(+#

    $" %(&.#&%(&.#&%(#-!’-      ’(+.* ++(#%(!!"         -
    物處理中厭氧微生物的大小一般為%(-%&2%&),為
    有利於**在填料表麵的附著生長,填料表麵的微
    孔尺寸應當在保證**自由出入的同時,還留有供
    細胞與基質之間擴散和交換的空間。因此本文所

    &(’      填料基本物理特性
    !種填料的物理特性如表所示。廢水厭氧生
     
    !國家九五科技攻關子專題資助項目("#$"%"$%&%’$%&)部分內
    容。
    統計的填料有效孔表麵積和有效孔容均為***小
    尺寸倍以上(即"&%&))的微孔所對應的部分填
    料總孔表麵積和總孔容。
    &(!      汙水水質

    !!        給水排水 "#$%!& ’#%( !)))


     
     
    掛膜初期(!!!"#)采用重慶市城南汙水廠初沉
    池出水與化糞池汙水混合液($"汙水),掛膜後期
    !%!&%#)的試驗汙水采用初沉池出水("汙水),
    兩種汙水的水質指標見表(。試驗階段進水)*+
    變化見圖&
    !     試驗汙水水質

     
     
     
     
    接種汙泥分成(等份,每份加入$"汙水並配成混合
    液浸沒反應器中的填料,靜態接觸&"A後連續進水,
    連續運行"5A後將懸浮汙泥排出,鏡檢發現#"
    料表麵已出現生物膜附著特征。啟動初期采用$"
    汙水,運行!6#後逐步降低進水 )*+ 濃度,*終采
    "水。再!%# )*+

    指標     )*+),
    -./

    00
    -./

    12(31
    -./

    1*!331
    -./

    堿度
    -./

    42

    %6B,同時對填料進行微生物鏡檢,發現酶促填料表
    麵已形成較為穩定的生物膜,說明填料已掛膜成功,

    $"汙水5(&!!6%7(7"!%!!"789!%78(         —     &9:!"!%786!78"
    "汙水       !:%!&"% 79!&6:&"8:!((8%58%!!&8%&(9!"&7:85!78&

    而陶粒和高爐渣分別還需運行&"#(6#才完成掛
    膜過程。
    !      試驗結果與分析
    (8!       試驗結果
    試驗測試結果列於表%,填料的掛膜情況見圖
    (,表:及圖 " 反映了掛膜率沿填料高度的變化情
    況,試驗結束時對(種填料進行了電鏡掃描觀測,陶
    粒和酶促填料生物膜照片見圖%,試驗期間濾柱的
    各項管理指標見表7
    $試驗測試結果

    &   試驗期間進水 )*+變化

    編號 )*+去除率   平均1*(331 開始掛膜時間

    *大掛膜率

    膜厚

    !8"      接種汙泥

    B

    去除率/B

    #

    .00.填料

    $-

    城南汙水廠活性汙泥處理係統的間歇曝氣池有
    良好的有機物去除效率和脫氮效果,兼氧菌活性高、
    繁殖較為迅速,在重力濃縮池的缺氧環境中厭氧與
    兼氧微生物得到進一步增長,用這種汙泥接種可為
    缺氧狀態下的快速馴化掛膜打下良好的基礎。因
    此,本試驗采用城南汙水廠重力濃縮池中的汙泥作
    為反應器接種汙泥。汙泥濃度!%8!7./;0000
    68%&,每組裝置的接種汙泥量約為!896/
    !8%      測試項目及方法(
    測試項目及方法列於表"
    "    測試項目及方法
    項目        測定方法       頻率     項目            測定方法         頻率

    %"&%8(!::8!             %"8:
    &"&68!!(78&           (%85
    #"&78:!7%8"            :"8%

    %
    %
    (

    686"%&   7785
    686&5(    :%8(
    6867:(      !6:8"

    )*+   美國 2$)2測試儀 !次/#               生物相              光學顯微鏡鏡檢(次/<</span>
    +*       =0>型溶氧儀 !次/#   堿度         中和滴定法           !次/#
    ?/00            標準重量法        &次/< 1*(331                    戴氏合金法          !次/<</span>

     
     
    填料號

    (   填料掛膜情況
    %不同填料高度的掛膜率
    填料高度/--
    6            !%6          (66

     
     
    :66

    ?/;00             灼燒減量法&次/< 12(31                          納氏試劑比色法&次/<</span>

    %"

    686"(%    686((!      686&79    686!6:

    42

    42

    !次/#   溫度   *小刻度68!@溫度計!次/#

    &"

    686&77   686&&%        686!%:     6866:&

    注:<</span>為周。
    #     試驗過程

    #"
    注:單位為.00.填料。

    6867""     686:9&     686%96   686&&(

    本試驗采用快速排泥法"掛膜。將馴化好的
     

    (8&     試驗結果分析

    !!"#"                                 
     
     
     

     
    階段

    指標

    時段
    !

    "#$
    %

    有機負荷
    &’()*/(+,!

    -"

    (.(),堿度
    +’/

    揮發酸
    +’/

    溶解氧
    +’/

    水溫
    0

    掛膜靜置期
     
    掛膜流動期

    1!,
    2!13
    11!45
    15!23

    673
     
    873

    4953!,93:
    39;4!49:4
    39;3!39:6

    ;93!;92
    ;93!;9,
    896!;95
    898!;94

    ,38!24,
    4:8!256
    455!241
    4,:!24:

    ;2!:8
    54!1,,
    46!61
    ,1!68

     
    391!39

    1:!45
     
    1:!4;
    4,!,1

    注:由於高爐渣的成份中以 (.)為主的金屬氧化物占,3<</span>以上,因而在試驗過程中使"#濾柱內-"太高(*高時-"值達到:75以上)。
    影響微生物附著的關鍵因素。
    ,747171         孔表麵積對填料掛膜的影響
    填料豐富的內表麵為微生物提供了附著的場所
    和相對穩定的內部空間。因此,填料的孔表麵積是
    影響填料掛膜和濾柱啟動的重要因素8。由表4
    知,酶促填料($#)的有效孔表麵積是陶粒(%#)的
    1763倍,是高爐渣("#)的 1,73倍,從而使酶促填
    料具有明顯優於另外兩種多孔填料的微生物附著特

    2    微生物量隨反應器高度的分布情況
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
    5   填料生物膜照片
    ,7471 ,種填料的掛膜特性分析
    微生物在填料表麵的附著受填料表麵特性、微
    生物特性及周圍環境等諸多因素的影響,良好的掛
    膜特性是廢水生物處理填料應具有的重要性能5
    填料的孔表麵積、表麵粗糙度、生物生長促進劑等是
     

    性。
    1)酶快。
    $#填料表麵於試驗開始第,!掛膜,第45!生物膜
    厚度便已達到*大值;而%#"# 填料到第5!鏡檢
    時才出現生物膜附著特征,且生物膜達到*大厚度
    的時間比$# 填料分別長:!15!
    4)酶促填料表麵微生物生長狀況比另外兩種
    多孔填料好。從表,所示,組濾柱對有機物的去除
    效果來看,掛膜期內$#濾柱的*大 ()*去除率比
    同一%# :75<</span>,比"#
    4:71<</span>;另外,$#濾柱還有著明顯優於另外兩組濾
    柱的脫氮能力。掛膜期間,$#濾柱的=),>>=
    除率分別比%#"#濾柱的高:7:<</span>467;<</span>
    ,)酶促填料表麵生物膜厚度比陶粒和高爐渣
    大。根據表 5所示試驗結果,$#填料上的*大生
    物膜厚度分別為%#"# 填料的17,; 倍及178,
    倍。
    ,747174        表麵粗糙度對填料掛膜的影響
    微生物本身具有非常大的孔表麵積,容易受到
    來自界麵之間的相互作用。載體的表麵粗糙度越
    大,對微生物的捕捉能力也就越強;,所以填料的表
    麵粗糙度是形成初期生物膜的主要影響因素。圖8
    為陶粒和酶促填料淨表麵的電鏡照片。
    從圖8電鏡觀測結果可以看出,酶促填料表麵



     
     
    孔隙發育比普通陶粒好,具有更大的表麵粗糙度。
    !" 濾柱中,由於表麵粗糙度較大的酶促填料對
    水流具有更強的重分布能力,使濾柱內水流對生物
    膜的剪切力減小,同時也為微生物與基質之間的混
    合和接觸創造了有利的內環境,促進了生物膜在填
    料表麵的積累。根據表!及圖"顯示的試驗結果,
    !"濾柱上部填料的掛膜率分別為#"$"濾柱的
    #$%&倍及’$!&倍。其底部填料的掛膜率為 #"
    柱的%$(% 倍,是$" 濾柱的#$!) 倍。上述試驗結
    果充分體現了酶促填料優於另兩種多孔填料的微生
    物附著性能。
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
    !     填料淨表麵照片
    ’$#$#      不同填料表麵的生物膜性狀
    掛膜試驗結束時觀測到,陶粒表麵的生物膜為
    黑色;高爐渣表麵的生物膜較為稀薄,呈灰黑色;酶
    促填料表麵的生物膜呈棕黑色絨狀。對種填料進
    行的電鏡掃描觀察結果顯示:種填料上均以球菌、
    杆菌等為優勢菌種。陶粒上的生物膜較酶促填料
    薄,菌膠團大而稀薄,觀測過程中偶爾可見到裸露的
    陶粒表麵;高爐渣上附著的生物膜更為稀薄,獨立的
    菌膠團遍布其表麵;酶促填料表麵完全被生物膜所
    覆蓋,生物膜結構致密,以菌膠團為主,這種結構不
     

     
     
    僅對微生物自身具有保護作用,而且能增強生物膜
    對水中有機物的吸附氧化性能;微生物中以單球菌、
    杆菌為優勢菌種,填料間隙的微生物也以上述菌群
    為主,這類微生物種群具有良好的絮凝性,提高了反
    應器持留生物固體的能力,從而為高負荷處理低濃
    度有機廢水提供了優越的生化反應條件。
    !      結論
    %)在常溫下以城市汙水為試驗汙水,對陶粒、
    高爐渣和酶促填料的缺氧掛膜對比試驗研究表明:
    酶促填料因其較大的有效孔表麵積和表麵粗糙度,
    有著比陶粒和高爐渣更為良好的掛膜特性。酶促填
    料表麵在試驗開始後第 ’*出現生物膜附著特征,
    #+*完成掛膜,掛膜成功的時間比陶粒快)*,比高爐
    渣快%+*;其*大生物膜厚度分別為陶粒、高爐渣的
    %$’(倍和%$!’ 倍,因而在相應填料層高度上的微
    生物濃度較高。
    #)酶促填料有利於以球菌、杆菌等為優勢菌種
    的菌膠團附著生長,從而可形成對水中有機物具有
    良好絮凝、吸附和氧化性能且結構致密的生物膜,為
    高負荷處理低濃度有機廢水提供了良好的條件。
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