固定化细胞技术对焦化废水脱氮去碳_省略_究_聚乙烯醇作为固定化细胞包埋剂_徐英

30固定化细胞技术对焦化废水脱氮去碳研究----聚乙烯醇作为固定化细胞包埋剂徐英李文英（太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，山西太原030024）摘要以聚乙烯醇（PVA）为包埋剂，包埋固定微生物，采用正交试验法，以固定化细胞对氨氮的氧化率为主要指标，强度为辅助指标，确定了基本包埋条件，研究了向包埋载体PVA中添加海藻酸钠（SA）及活性炭对固定化细胞成球性和氨氮氧化率的影响，并确定了以PVA为主要包埋载体的混合载体的最佳工艺组合，分析了固定化细胞粒径对氨氮氧化率的影响，最后对固定化细胞的保存进行了试验研究。。0引言应用固定化细胞（ImmobilizedMicrobialCell,简称IMC）技术处理废水是60年代发展起来的废水处理技术。与传统的活性污泥法相比，固定化细胞技术具有生物浓度高、处理效率好、产污泥量少、易于固液分离等优点，因而在废水处理领域引起了广泛的关注[1]。固定化细胞在废水处理实际工程中应用效果的优劣，与所用载体材料特性有密切的联系。理想的固定化细胞载体应具有足够的机械强度、优良的稳定性、较高的扩散性、简单的制备化过程、对细胞无毒性或抑制性、价格低廉等特性[2]。针对废水处理的实际情况，许多学者[3、4、5]认为聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol,简称PVA）是一种比较合适的包埋剂，但采用PVA作为包埋剂形成的固定化细胞的性质及其适宜包埋条件的研究还不够细致深入。本文采用正交试验法，以固定化细胞的氨氮氧化率为主要指标，确定了以PVA为主体的混合载体法的最优化包埋条件，并对固定化颗粒粒径及保存条件对固定化细胞氨氮氧化率的影响进行了探讨。1材料与方法1．1材料采用⑴工业用PVA+海藻酸钠做包埋剂；⑵硼酸做交联剂；⑶活性污泥取自太原焦化厂污水处理工段二沉池；⑷活性炭；⑸合成废水NH4CL、NaHCO3、NaCL、少量的微量元素及蒸馏水（废水中氨氮浓度为200mg/L）.1．2试验方法⑴固定化微生物小球的制备流程见图1（活性污泥经3000rpm离心15min成为浓缩污泥）。⑵氨氮氧化效率的测定按图1中的A、B、C值一定的组合所得到的固定化微生物小球，依其与废水体积比为1：3加入到氨氮浓度为200mg/L的合成废水中，作用一定时间后，用氨气敏电极测定氨氮值。⑶固定化小球强度的测定按图1制备好的50个固定化微生物小球，用大流速水流连续冲击15min，观察其破损情况来判断小球的相对机械强度[6]。31图1固定化微生物小球的制备流程⑷固定化小球传质性能的测定取数粒固定化小球投入盛有100mL蒸馏水的锥形瓶中，滴加几滴铬黑T，定时观察其进入小球的情况，以此为指标定性判断固定化小球的传质性能[6]。⑸正交试验试验条件有：包埋剂浓度（A），浓缩污泥与包埋剂溶液的重量比（B）及交联时间（C））。固定化微生物小球正交试验的各因素因子的取值范围见表1，各因子水平组合见表2，表1各因素的取值范围因子包埋剂因子水平ABC18%1:216聚乙烯醇210%1:124312%2:1322实验结果与讨论2.1PVA基本包埋条件的确定2.1.1正交试验结果与分析[7]（见表2）表2正交试验结果与分析试验号ABC氨氮氧化率/%123456789L9(33)40.347.244.639.942.541.731.133.427.6W1W2W3132.2111.3110.4124.1123.1120.692.1113.9117.9m1m2m344.137.136.841.341.040.030.738.039.3R13.43.93.2浓缩污泥一定（A）的包埋剂用蒸馏水冲洗后备用按一定的重量比（B）混合滴入一定pH值（C）的交联剂中交联交联一定时间（D）后取出固定化微生物小球322.1.2各因子水平对氨氧化率的影响按表3所示各正交试验条件制备的各种微生物小球对废水的氨氧化率，利用正交试验的直观分析法，对其结果进行解析，得出各因子的不同水平对氨氧化率的影响（见图2）。图2中，A1,A2,A3分别代表了因子A的3个水平（B、C情况与此相同）。从图2中可以看出各因子的由主及次关系为：ABC。各因子对氨氧化率的影响大小排序为：A、B、C2.1.3不同PVA浓度下包埋小球的性能比较表3不同PVA浓度下包埋小球的性能比较PVA浓度（W/V）操作难易程度成球性交联24h后PVA球的机械强度和手感压缩性8%易差小球机械强度低、弹性良好10%较易好小球机械强度及弹性均好12%较难好小球机械强度良好，但弹性差2.1.4PVA适宜包埋条件的确定从图2、表2及表3可以看出：⑴PVA浓度越高，越不利于氨氮的氧化作用。当PVA浓度为8%时，氨氮的氧化效果最好，但成球性差，硬度不够且容易破碎，使用寿命短；PVA浓度为12%时PVA凝胶过分致密，弹性较差，增加了基质和产物的