PVA-硼酸法处理生活污水最佳包埋条件的实验研究

1、PVA硼酸法处理生活污水最佳包埋条件的实验研究（内蒙古建筑职业技术学院市政工程系，内蒙古呼和浩特 010050)摘 要： 文章利用生物固定化法 （PVA硼酸法）处理生活污水，通过正交实验研究，得出了PVA-硼酸 法处理生活污水0定化微生物的最适宜的条件C关键词：固定化微生物；生活污水；包埋条件中图分类口号:X703文献标识码：A文章编 号：1007 6921(XX)09 0118 02固定化细胞技术是用化学或物理的手段将游离细胞定位于限定的空间区域，并使其保持活性，反复利用的方法。研究和应用表明1，固定化微生物技术，具有微生物密 度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、处理

2、设备小型化等优点。固定化微生物技术在 化工、医药等行业的成功应用，引起了许多学者对活性污泥固定化的重视2。笔者以校园生活污水为处理对象，通过试验研究确定 PVA-硼酸法包埋活性污泥的最佳包埋条件。1实验材料与实验装置 1.1实验材料研究中用到的活性污泥取自于兰州雁儿湾污水厂二沉池，其他材料均为化学纯C1.2实验废水水质实验采用兰州交通大学居民区生活污水，其水质情况如表1所示:740)this.width=740 border=undefined 1.3固宦化生物膜的制备先将浸泡了 24h的聚乙烯醇用恒温水浴锅在90 C左右完全溶解后，冷却到 40 C左右，得到一定浓度的溶液，将活性污泥离心浓缩

3、(3000r/min)15min，用生理盐水洗涤并离心2次，称取 一定量的浓缩污泥，加入所需质量的活性炭后，充分吸附几分钟。按照活性污泥与载体溶液的质量比，称取一定量的载体溶液，与浓缩的活性污泥混合搅匀使污泥在材料中均匀分布，将混合物均匀涂于网格塑料片上，然后将塑料薄片浸泡在交联剂中交联固定一定时间。取出后分别用蒸馏水和生理盐水各冲洗2次，浸泡在废水中备用，这就是我们制备的固定化生物膜，以下称 PVA生物膜。为了消除酸性环境对 PVA生物膜活性的影响，进行交联时用3溶液将交联剂溶液调至 pH为6.7左右2CO1.4反应装置如图1所示，反应器是由长、宽、高分别为10cmNa10cm15cm的有机

4、玻璃制成的长方体，有效容积为1L。740)this.width=740 border=undefined2实验方法及结果影响固定化包埋技术效果的因素有：主要包埋剂的浓度，污泥的包埋量，交联剂的浓度，交联反应时间等等， 而包埋剂的浓度、污泥的包埋量和交联时间又是这些因素中的主要影响因素4)O为确定聚乙烯椁作为载体材料，含2%CaCI 2的饱和硼酸作为交联剂的包埋 和交联联 合固定化的最佳条件，在初步研究的基础上，参考相关资料5),以PVA的 浓度(A)、浓缩污泥与 PVA溶液的质量比(B)、交联时间(C)为影响因素，每个因素选取 3个水平，按表3进行正交实验，以确定最佳的固定化条件。740)th

5、is.width=740 border=undefined反应器中放置3片经活化的生物膜，一次进水，连续曝气10h，静置1h后取样。进水 CODcr浓 度保持484mg/L， 以CODcr的去除率作为指标进行考核，具体的实验结果见表2和图20由表2可以看出，在所选的3个影响因素中，交联时间的极差最大，其次是聚乙烯醇(PVA )溶液的浓度，最后是污泥与PVA溶液的质量比，由此PVA生物膜对CODcr去除率的影响由 大到小排列是：交联时间 聚乙烯醇溶液浓度污泥与PVA溶液的质量比。而最佳处理效果的方案是第4号实验：A2B1C2此实验方案对 CODcr的去除率达到了 8969%。同时可以得到 COb

6、 的去除率与3个因素不同水平 之间的关系，如图2所示。从实验结果可以看出：交联时间太短，细胞表面的反应基团还没全部与交联剂形成共价键，交联不完全，生物膜弹性较差，聚乙烯醇容易溶出，微生物易漏；交联时间过长，由于反应 条件剧烈，微生物的活性有所降低。由图2也可以看出，交联时间为 24h时，CODc啲去 除率最高，交联时 间为32h时，CODcr的去除率反而降低匚PVA溶液的浓度对实验结果影响也比较大。增加PVA溶液的浓度，可以提高膜的机械强度。实验过程中我们也发 现，随着PVA溶液的浓度的增加，生物膜的强度迅速增大。但浓度太大，溶液粘稠度增大，与污泥不易混合均匀，操作困难，而且影响氧气和底物的传

7、质从而进影响到微生物的活性，综合考虑，取聚乙烯醇溶液浓度为10%从图2中也可以看出，PVA溶液浓度增加到12%寸，CODcr的去除率降低。740)this.width=740 border=undefined包泥量是对本实验结果影响最小的因素。目前，还没有合适的方法来表示载体内的微生物浓度，作为一种间接的 表示方法，有人用载体内的细菌数来表示。固定化的一大优 点就是能使 反应器内保持较高的微生物浓度，这显然与包 埋的污泥量有关，污泥量越多，微生物越多。反应器内高浓度的的微生物，主要是依靠包埋剂内微生物的 繁殖，从图2也可 以看出，当污泥量与 PVA溶液的质量比1 ： 1 后，CODcr去除率反

8、而降低，分析原因可能是包 泥量过大会影响固定化系统中底物、产物及其他代谢产物的自由扩散，而产物和其他代谢产物常常能抑制细胞的酶反 应，因此，去除率反而降低匚740)this.width=740 border=undefined根据实验结果综合考虑各方面因素，最后确定适宜的固定化条件见表3:740)this.width=740 border=undefined 3结束语固定化微生物技术作为废水处理领域新兴的技术，由于其独特的优越性和传统方法不可比拟的优点，具有广阔的 发展前景，但目前固定化技术处理废水仍处于起步阶段。本 文通过利用包埋固定化微生物技术对生活污水处理进行初 步研究，得到以下结论:用PVA-硼酸法将活性污泥包埋固定成膜板状，比通常制成颗粒状的方法简单，容易操作，并且避免了在运行过程屮的颗粒粘连破损现彖，是一种可彳亍的固定化方法。虽然固定化技术处理废水有着诸多的优点，但目前对固定化处理废水的研究上处于实验室阶段，工程应用甚少，建议以后加强中试实验，同时结合其他工艺进行研究，为今 后的丄程应用奠龙基础。参考文献:1闫志明，普红平，阳立平 .生物固定化技术研究及应用评述J .四川化工，2 004 , 7(1) : 1215.2闵航，郑耀通，等.聚乙烯醇包埋厌氧活性污泥处理废水的最优化条件研究J :.环境科学，1994, 15(5