固定化正式多孔陶瓷载体的挂膜试验研究

多孔悬浮陶瓷载体的挂膜试验探讨 夏光华1 邱含2 朱华清 1 1. 景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，景德镇，江西，333001；2. 江西省陶瓷探讨所, 景德镇，江西，333001 摘 要 固定化多孔悬浮陶瓷载体的挂膜废水处理工艺汲取了传统活性污泥法、生物接触氧化法和生物流化床三种工艺优点，以预固定微生物的多孔悬浮陶瓷作为挂膜载体，用泡沫陶瓷板作曝气头进行底层曝气挂膜试验。模拟废水处理试验表明COD降解率较空白载体的提高6.58. 关键词 固定化 悬浮陶瓷载体 生物膜 Experimental Study on Membrane ing of Porous Suspended Ceramic Carrier Xia Guanghua1 Qiu Han2 Zhu Huaqing 1 1.School of Material Science and Engineering,Jingdezhen Ceramic Institute,333001;2. Jiangxi Research Institute of Ceramic, Jingdezhen ,333001 Abstract The wastewater treatment process on membrane ing of immobilized porous suspended ceramic carrier has absorbed the merits of traditionally activated sludge process, bio-contact oxidation process and bio-fluidized bed. It was the experiment of membrane ing using foamed ceramics board as aeration nob carrying out bottom aeration with the membrane ing carrier of immobilized porous suspended ceramic. The experiment of simulating waste-water treatment indicated that the degradation rates of COD had rised 6.58 than its resultation of the experiment on blank carrier. Key words immobilized； suspended ceramic carrier；biomembrane 0 引言 目前欧美国家和日本已广泛采纳生物膜技术处理有机污染物废水。其净化污水均达到较好的效果。但这些工艺由于载体的比重多大于1,且布设特地的脱膜机,因此须要较大的动力消耗,才能使载体匀称悬浮于水中,并连续地剥离多余的生物膜，正是上述缺陷限制了该技术在我国水处理中的应用。 基于此，新研发的多孔陶瓷悬浮载体不仅质量轻、机械强度高、耐磨性好，而且易于再生循环运用、寿命长、生产和运用的成本低，是目前最为志向的污水处理载体之一。其核心就是利用这种陶瓷载体填料在反应器水中能充分循环流态化并保持悬浮状态,微生物在载体孔道表面上生长挂膜，确保微生物充分利用溶解氧和良好的传质条件，提高氧转移效率、水力特性等，以及提高对有机污染物的去除率。在国外，悬浮载体移动膜工艺已进入运用阶段，而我国的悬浮载体移动膜工艺基本上还处于试验探讨阶段【1】，它是悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工艺技术。本文以多孔悬浮陶瓷载体进行微生物挂膜技术的水处理试验，考察它们的理化和生化特性，以广泛应用于过滤、吸附、生物工程等领域。 1 载体与微生物固定化 目前所采纳的固定化载体材料主要有有机高分子载体、无机载体和复合载体三类。无机载体如陶粒、活性炭、沙粒等大多具有多孔结构，与微生物接触时利用吸附效应和电荷效应把微生物固定，具有机械强度大、对微生物无毒性、不易生物分解、耐酸碱、成本低等特性且制作简洁易行，只需把载体放入肯定浓度的微生物悬浮液中浸泡一段时间即可。但这些载体的比重大多在1.50g/cm3到2.50g/cm3之间。 本次试验所运用的是以我们新研发的多孔悬浮陶瓷载体作为填料。它是利用工业废渣得到闭孔悬浮陶瓷内核，并与改性海泡石微孔材料相结合，构成具有孔梯度的高活性多孔悬浮陶瓷载体，呈部分开孔，部分闭孔，表面粗糙多孔，具有良好的亲水特性等【2】。在生物化学水处理过程中微生物在悬浮陶瓷载体上大量附着和繁殖。由于悬浮式载体的相对密度与水的相对密度近似，运用时可以干脆无规律地堆放在曝气反应池中，在正常的曝气强度下，极易达到全池流态化。它是汲取了传统的流化床和生物接触氧化法两者的优点而成的一种高效的污水处理陶瓷载体。 固定化细胞的制备方法依据固定载体与作用方式不同，可分为三种类型吸附法、包埋法和交联法【3】。此次试验所采纳的是吸附法--表面吸附固定技术。 表面吸附固定技术是指微生物与载体表面间干脆发生作用，进而实现微生物在载体表面的固定，它可分为自然吸附固定以及通过化学键作用产生表面吸附的两种形式。在大多数生物膜反应器应用的早期，所应用的都是表面吸附固定原理。一般来讲，在应用表面吸附固定技术时，不须要在微生物与载体系统中加入其他介质。 图1 反应器模型 2 挂膜试验内容 2.1以悬浮陶瓷载体为主体的反应器模型 反应器模型如图1，预固定生物膜生物的悬浮陶瓷载体匀称悬浮在反应器中，空气泵输出的压缩空气在泡沫陶瓷曝气板的分割下可均速搅动载体，保证有机物、DO等在反应器中混合匀称， 提高DO的利用效率，增加载体中孔道的传质效果【4，5，6】。 2.2接种污泥的活化 Fig.1 Model of the reactor 整个试验在室温条件下进行，试验所用活性污泥取自南昌朝阳洲污水处理厂氧化沟内成熟污泥。它的氧化沟部分设计参数如下表 表3.1南昌朝阳州污水处理厂氧化沟部分设计参数 Table 3.1 Nanchang chaoyan zhou the sewage treatment plant oxidation ditch part design variable 污泥龄d 污泥浓度kg/m3 设计污泥负荷kgBOD5/kgMLSS.d 剩余污泥产率 平均停留时间h 平均需氧量kgO2/kgBOD5 最大需氧量标况,kgO2/h 11.1 2.8 0.15 0.60 7.1 1.17 1088.4 在培育期间,每天停机两小时,之后倾去上清液,并投加同浓度的模拟废水（按CODNP10051的比例将1g可溶性淀粉溶于1000mL蒸馏水中，加入0.3尿素＋0.4KH2PO4＋0.3酵母膏，摇匀备用。测其COD值为3770mg/L。），接