微生物固定化橡膠顆粒水處理填料的制備及性能研究

摘要：介紹了橡膠顆粒水處理填料的微生物固定化方法，制備出試驗樣品，并利用生物流化床小型試驗裝置進(jìn)行性能研究。結果表明投加了微生物固定化的橡膠顆粒填料的生物膜流化床系統處理污水，排水水質(zhì)達到了城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(GB18918-2002)中一級B排放標準。
　　
關(guān)鍵詞：固定化微生物　污水處理　橡膠顆粒填料

一、引言

固定化微生物技術(shù)，是利用化學(xué)或物理的手段將游離細胞定位于限定的空間區域，并使其保持活性，能被重復和連續使用的一種新型生物技術(shù)[1，2]。在水處理中采用固定化細胞，有利于提高生物反應器內的微生物濃度；有利于反應后的固液分離；有利于除氮、除去高濃度有機物或某種難降解物質(zhì)，是一種高效低耗、運轉管理容易、十分有前途的污水處理技術(shù)。

二、固定化微生物填料的制備

1、制備原料

微生物固定化方法一般選用聚乙烯醇海藻酸鈉包埋或海藻酸鈉硅藻土包埋。

本試驗以聚乙烯醇和橡膠顆粒填料為母體，通過(guò)微生物干粉菌體與橡膠填料以及聚乙烯醇形成合成高分子凝膠，從而將微生物包埋固定在凝膠網(wǎng)絡(luò )中，形成微生物固定化的橡膠顆粒填料。

微生物酶制劑干粉該微生物干粉為歐洲EUROVIX S.r.l.開(kāi)發(fā)的Micropan系列第三代生物制劑，產(chǎn)地在意大利。

2、制備方法

微生物固定化的橡膠顆粒填料的方法，步驟如下：

①橡膠填料為80%的舊輪胎粉末和20%的其它物質(zhì)相攪拌，并壓縮形成直徑為5-8mm的顆粒；

②聚乙烯醇（PVA）海藻酸鈉包埋：配制30ml 10%聚乙烯醇和2%海藻酸鈉混合溶液兩份，高溫溶解混合均勻冷卻后；

③將微生物酶制劑干粉加入去離子水中攪勻，爾后加入步驟二中溶液，繼續攪拌至均勻得到膠體；

④將橡膠顆粒填料和步驟三膠體按比例混合，然后放置于搖床，在25℃、轉速130r/min條件下交聯(lián)24小時(shí)。然后取出，用生理性鹽水沖洗三次，在室溫下保存于去離子水中備用，得到微生物固定化的橡膠顆粒填料。

微生物固定化后的橡膠顆粒填料。該填料以聚乙烯醇和橡膠顆粒填料為母體，通過(guò)微生物干粉菌體與橡膠填料以及聚乙烯醇形成合成高分子凝膠，從而將微生物包埋固定在凝膠網(wǎng)絡(luò )中，形成微生物固定化的橡膠顆粒填料。具有原料易得、適應性強、便于操作、節約資源、減少對環(huán)境的污染、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

該填料的性能通過(guò)污水處理小型試驗進(jìn)行檢驗。

三、試驗方法

本實(shí)驗采用碳化菌和硝化菌分別固定化填料按3：1比例投加到流化床小型試驗裝置中，進(jìn)行污水處理實(shí)驗。

四、性能研究

利用生物膜流化床小試試驗裝置進(jìn)行污水處理實(shí)驗，在系統啟動(dòng)期間，COD的平均去除率達到了58.6%，啟動(dòng)過(guò)程結束。啟動(dòng)方式采用接種污泥法。接種污泥取自北京市威嘉污水處理廠(chǎng)（盧溝橋污水處理廠(chǎng)），經(jīng)過(guò)僅1小時(shí)的運輸過(guò)程即投加到流化床小型試驗系統中，污泥活性較好，因此馴化期只有短短的幾天。

在進(jìn)水流量為10.0L/h的情況下，進(jìn)水COD平均濃度為459mg/L，出水COD平均濃度為180.8 mg/L，COD去除率平均為81.6%。由于試驗污水水質(zhì)遠高于正常生活污水水質(zhì)參數且處于剛剛馴化結束期，因此本工況下，出水略高于一級B排放標準。

在進(jìn)水流量為20.0L/h的情況下，COD去除率平均為83.1%。

在進(jìn)水流量為15L/h的情況下，COD去除率平均為83.4%，出水COD濃度平均為55mg/L，出水滿(mǎn)足城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準中的一級B標準。進(jìn)水氨氮濃度平均64.53mg/L，出水濃度平均3.42mg/L。氨氮平均去除率為94.57%，最高97.9%，最低88.2%。

本部分試驗水質(zhì)氨氮濃度偏高，處理效果明顯。雖然沒(méi)有達到高氨氮低COD的原水要求，但從去除率和出水效果上看，微生物固定化的橡膠顆粒填料用于高污水氨氮的處理是可行的。

從試驗數據來(lái)看，應用固定化微生物填料啟動(dòng)的流化床小型試驗裝置，處理量為15L/h，出水指標達到城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(GB18918-2002)中一級B排放標準。其處理后出水水質(zhì)為（括號內數值為水溫低于12℃時(shí)的控制指標）：COD≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，TN=20 mg/L，NH3-N≤8（15）mg/L。

五、結論

1、以廢舊輪胎膠粉為主要原料生產(chǎn)生物填料，是一項以廢治廢、符合循環(huán)經(jīng)濟要求的新型環(huán)保技術(shù)；

2、以聚乙烯醇和橡膠顆粒填料為母體，通過(guò)微生物干粉菌體與橡膠填料以及聚乙烯醇形成合成高分子凝膠，從而將微生物包埋固定在凝膠網(wǎng)絡(luò )中，形成微生物固定化的橡膠顆粒填料。具有原料易得、適應性強、便于操作、節約資源、減少對環(huán)境的污染、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

3、應用固定化微生物填料啟動(dòng)的流化床小型試驗裝置，處理量為15L/h，出水指標達到城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(GB18918-2002)中一級B排放標準。 來(lái)源：水工業(yè)市場(chǎng)雜志