硝化污泥的富集培養及脫氮條件研究
2020-12-07 10:55:24嚴平
時代人物 2020年26期
摘要：利用硝化污泥處理氨氮廢水是國內外使用最廣泛的脫氮方法，硝化細菌的培養是生物脫氮的關鍵。對富集后硝化污泥的脫氮條件進行研究，探討了pH值、溫度、培養基裝瓶量、不同碳源、碳氮比對硝化細菌脫氮性能的影響，得出該硝化污泥最適的脫氮條件為：溫度30℃、pH值8.0、裝瓶量100ml、碳源為NaHCO3、碳氮比為5。
關鍵詞：硝化污泥;富集培養;脫氮條件
基金項目：2019年度西南民族大學教育教學改革項目“污水處理工藝虛擬仿真實驗教學改革”（2019ZDPY03），2019年度國家民委教改項目“污水處理工藝虛擬仿真實驗教學改革”（19014）
作者簡介：嚴平（1976-）女，漢族，四川瀘州人，碩士，高級實驗師，研究方向：環境微生物與水處理技術。
1引言
硝化污泥是以硝化細菌為優勢菌的活性污泥，廣泛應用于生活污水及工業污水的處理中。因污水中硝化細菌的含量與硝化速度成正比，所以富集培養出含有更多硝化細菌的硝化污泥，提高硝化污泥的脫氮效率就顯得尤為重要。本實驗將培養成熟后的硝化污泥通過單因素搖瓶試驗研究各種因子對硝化污泥脫氮性能的影響，確定硝化污泥生長代謝的最適條件，以提高硝化污泥的脫氮性能。
2實驗材料與儀器
本實驗所培養污泥采集于成都市高新西區第一污水處理廠的曝氣池中。采集后盛裝于白色塑料桶中，避光保存，取部分進行培養。以含氨氮的無機液體培養基進行富集培養。實驗儀器包括電子天平、振蕩培養箱、分光光度計、pH計、加熱棒等。實驗研究了pH值、溫度、培養基裝瓶量等因素對硝化細菌脫氮性能的影響。
3實驗結果與討論
為確定pH值對硝化污泥脫氮性能的影響，在pH值分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的情況下比較了硝化污泥的脫氮效果，結果見表1。
可看出，在弱堿性環境中，硝化污泥的降解性能比較好。5組實驗中，在pH為8.0之前，氨氮去除率隨著pH的升高而升高;pH為8.0時，氨氮去除率達到最高，為73.29%;超過8.0后，氨氮去除率有所下降。從而確定本實驗硝化污泥降解氨氮的最適pH值為8.0。
為確定溫度對硝化污泥脫氮性能的影響，在溫度分別為15℃，20℃，25℃，28℃，30℃，35℃的情況下比較了硝化污泥的脫氮效果，結果見表2。
可看出，溫度對硝化污泥的降解速率影響較大。在15-30℃之間，氨氮去除率隨著溫度的升高而升高;當溫度為30℃時，氨氮去除率高達83.28%;在30-35℃之間，氨氮去除率又隨溫度的升高而下降。從而確定本實驗硝化污泥降解氨氮的最適溫度為30℃，在低溫和高溫下，硝化細菌代謝微弱，污泥活性受到抑制。為確定培養基裝瓶量對硝化污泥脫氮性能的影響，在裝瓶量分別為60ml、80ml、100ml、120ml、150ml的情況下比較了硝化污泥的脫氮效果，結果見表3。
可看出，裝瓶量在60-80ml時，氨氮去除率比較接近，且都能達到70%以上;100ml時氨氮去除率達到最大，可高達97.76%;超過100ml以后，氨氮去除率有所下降，超過120ml后，氨氮去除率急劇下降，說明此時的溶解氧己不能保證硝化細菌的正常生長需求。由此可知，本實驗中硝化污泥降解氨氮的最適培養基裝瓶量為100ml。為確定不同碳源對硝化污泥脫氮性能的影響，選擇甲醇、NaHCO3、葡萄糖、CaCO3為碳源的情況下比較了硝化污泥的脫氮效果，結果見表4。
可看出，碳源為甲醇時，氨氮去除率很低;碳源為NaHCO3 、葡萄糖和CaCO3時，有較好的氨氮去除率。當碳源為NaHCO3時，氨氮去除率最高，可達到81.91%。
原因有以下幾點：一是硝化細菌是化能自養型（化能無機營養型）生物，它們能將無機物通過化能合成作用轉化為有機物，硝化細菌大多數以二氧化碳為碳源的，少量能以有機物為碳源。甲醇和葡萄糖都屬于有機物，很少能被硝化細菌直接利用，且甲醇屬于醇類，是脫水劑和脂溶劑，可使蛋白質脫水、變性，溶解細胞質膜的脂質，影響微生物生長代謝。二是NaHCO3和CaCO3都能為硝化細菌提供無機碳源，且水中的pH值降低，二者可與H+反應生成CO2，維持水中的微堿性環境。三是由于CaCO3的溶度積比較小，水中溶解的少，相比之下NaHCO3在水中以HCO3—的形式更有利于硝化細菌對碳源的利用。
4結論
硝化細菌是化能自養型生物，以無機物為碳源，溫度、溶氧、pH值、碳氮比等都會影響硝化細菌的生長繁殖。硝化細菌生長緩慢，一般要富集培養10周以上。
經過對硝化污泥的脫氮性能的探究，可以得出該硝化污泥最適的脫氮條件為：溫度30℃、pH值8.0、培養基裝瓶量100ml、碳源為NaHCO3。
參考文獻
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