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固定化包埋硝化菌处理微污染源水的研究
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固定化包埋硝化菌处理微污染源水的研究
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固定化包埋硝化菌处理微污染源水的研究
采用固定化包埋颗粒,借助气升式内循环好氧流化床反应器,对人工模拟低氨氮、低有机物的微污染源水进行处理.分别研究了DO和碳氮比对氨氮和有机物去除率的影响.研究表明,在T=24℃,HRT=60 min,pH=7.1～7.3的条件下,当C:N=1:1、DO为3～8 mg/L时,系统对氨氮的去除率＞90%,对COD的去除率保持在50%～60%;当DO=8 mg/L、C:N=2:1时,对氨氮的去除率最高达93.56%,对COD的去除率为50%～60%;当C:N=3:1时,对氨氮的去除率＞90%,对COD的去除率在40%左右.在微污染源水的处理过程中,固定化包埋硝化菌有较强的适应能力和较高的处理效率.
QIAO Xiang-li
ZHANG Zhen-jia
作者单位：
上海交通大学,环境科学与工程学院,上海,200240
年，卷(期)：
机标分类号：
在线出版日期：
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万方数据电子出版社包埋硝化菌,embedded nitrobacteria,音标,读音,翻译,英文例句,英语词典
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-> 包埋硝化菌
1)&&embedded nitrobacteria
包埋硝化菌
2)&&embedded immobilized nitrobacteria
包埋固定化硝化菌
In the fluidized bed reactor with embedded immobilized nitrobacteria,the normal nitrification state in artificial high ammonia wastewater can be transformed into nitrous nitrification through adjusting operational parameters.
在使用包埋固定化硝化菌的流化床反应器中改变系统的运行参数,用模拟高浓度NH3-N废水实现从常规硝化为主到亚硝酸型硝化为主的转变。
3)&&immobilized embedded nitrobacteria
固定化包埋硝化菌
Taking immobilized embedded nitrobacteria pellet as carrier in fluidized bed reactor,and PVC elastic filler as carrier in fixed bed reactor,nitrobacteria were respectively immobilized on encapsulated beads and biofilm in the both reactors.
以固定化包埋硝化菌颗粒作为流化床的载体,以PVC弹性填料作为固定床的载体,使硝化菌分别以包埋和生物膜的形式与载体结合,通过试验对比了流化床和固定床去除水中氨氮的效果。
4)&&embedded immobilized bacteria
包埋固定化菌
0 pH and natural temperature,the embedded immobilized bacteria have strong ability to remove ammonia nitrogen and good resistance to shock loading.
采用包埋固定化菌颗粒对苏州市某污水处理厂的出水进行深度处理,考察了其对氨氮和COD的去除效果。
5)&&imbedded Lactobacillus
包埋乳酸菌
The effects of the imbedded Lactobacillus as an additive on performance and preventing digestive diseases for layers were determined in this study.
研究以包埋乳酸菌作为蛋鸡的饲料添加剂,测定其对蛋鸡的抑菌和促生产作用的效果。
6)&&nitrifying-denitrifying bacteria
硝化菌-反硝化菌
补充资料：包埋培养
分子式：CAS号：性质：细胞固定化培养的一种。首先用于微生物发酵，具有保护性强、可重复使用、易于连续操作、生长速度快、产品较纯等优点。对于动物细胞，无论是悬浮和贴壁生长的细胞都适用。细胞生长密度高，抗剪切力和抗污染能力强。对悬浮培养的细胞常用海藻酸钙包埋，对贴壁生长的细胞常用胶原包埋。包埋培养的操作步骤简单，条件温和，细胞和多聚物或单体混合，随着凝胶的形成，细胞嵌入多聚物的网格中。有许多多聚物可采用，如聚丙烯酰胺、聚氨酯、海藻酸盐、卡拉胶、琼脂糖等，故通常可选择合适的系统，使细胞处于活性状态。它也存在一些缺点，如扩散限制，并非所有细胞都能接触最佳基质浓度。由于大分子基质不能渗透通过多聚物网格，因而有一些物质被排斥在外。
说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。第31卷第1期2015年1月；中国给水排水；CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol；包埋固定化异养硝化菌强化处理氨氮有机废水；邵基伦，曹；1，21；刚，李紫惠，罗；11，2恺，李明玉；（1．暨南大学环境学院，广东广州；广州510630）摘要：以异养硝化菌Burkho；pH值为7．0、C/N值为10、化处理氨氮有机废；仅能显著提高反应
第31卷第1期2015年1月中国给水排水CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．31No．1Jan．2015包埋固定化异养硝化菌强化处理氨氮有机废水1邵基伦，曹1，21刚，李紫惠，罗11，2恺，李明玉（1．暨南大学环境学院，广东广州．暨南大学水处理工程研究中心，广东广州510630）摘要：以异养硝化菌Burkholderiasp．YX02为目标物，采用聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）为载体对菌株进行包埋固定化，考察包埋固定化异养硝化菌Burkholderiasp．YX02强化连续流反应器处理氨氮有机废水的性能。结果表明，包埋固定化异养硝化菌Burkholderiasp．YX02强pH值为7．0、C/N值为10、化处理氨氮有机废水的最佳反应条件如下：温度为25℃、包埋球量为80g/L，82．4%，在此条件下对氨氮和COD的去除率分别为90．7%、其中包埋球量对处理效果的影响最大。在不同的进水流量和氨氮浓度条件下，与直接投加菌株强化相比，菌株经包埋固定化后不仅能显著提高反应器对氨氮和COD的去除率，而且还能提高反应器抗氨氮负荷和有机负荷冲击能力。异养硝化菌；包埋固定化；连续流反应器；氨氮有机废水；最佳反应条件中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：（05－05关键词：EnhancedTreatmentofOrganicWastewaterContainingAmmoniaNitrogenbyEmbeddedImmobilizedHeterotrophicNitrobacteria22SHAOJi-lun1，CAOGang1，，LIZi-hui1，LUOKai1，LIMing-yu1，（1．SchoolofEnvironment，JinanUniversity，Guangzhou510630，China；2．WaterTreatmentEngineeringＲesearchCenter，JinanUniversity，Guangzhou510630，China）Abstract：HeterotrophicnitrobacteriaBurkholderiasp．YX02wasembeddedimmobilizedbyusingpolyvinylalcohol（PVA）andsodiumalginate（SA）asthecarriers．Thetreatmentoforganicwastewatercontainingammonianitrogenbythecontinuousflowreactorfilledwiththeembeddedimmobilizednitro-bacteriawasinvestigated．Theresultsshowedthattheoptimalreactionconditionsfortheenhancedtreat-mentofthewastewaterweretemperatureof25℃，pHof7．0，C/Nratioof10andembeddedballquanti-tyof80g/L．Undertheseconditions，theremovalratesofammonianitrogenandCODwere90．7%and82．4%respectively．Theembeddedballquantityhadthebiggesteffectonthetreatmentefficiency．Un-derconditionsofdifferentinfluentflowratesandammonianitrogenconcentrations，comparedwithaddingthenitrobacteriadirectlyintothecontinuousflowreactor，addingtheembeddedimmobilizednitrobacteriacouldsignificantlyenhancetheremovalratesofammonianitrogenandCOD，andimprovetheresistanceofthereactortoammonianitrogenandorganicloads．Keywords：heterotrophicnitrobacteria；embeddedimmobilized；continuousflowreactor；organicwastewatercontainingammonianitrogen；optimalreactionconditions基金项目：广东省科技计划项目（09）?5?第31卷第1期中国给水排水www．watergasheat．com传统的生物法去除氨氮是利用自养菌来实现，但不能有效去除有机物。近年来大量研究表明异养，这极大地促进了异养硝化菌在水处理方面的应用。然而异养硝化硝化菌可同时去除氨氮和有机物菌直接投加到反应器中会出现流失现象，也不利于其生长。借助于包埋固定化生物技术把异养硝化菌限定在一定的空间内，可使其保持活性并能反复利［2，3］，用，同时也可提高异养菌的耐负荷冲击能力并显著改善处理效果。笔者以前期筛选得到的异养硝化菌Burkholde-riasp．YX02为目标物，采用聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）为载体对其进行包埋固定化，并将其投入连续流反应器中进行强化处理氨氮有机废水。考察了反应条件对包埋固定化菌处理废水的影响，进而利用正交试验方法对反应条件进行优化；在此基础上，比较进水流量与氨氮浓度变化的条件下包埋固定化投加与直接投加去除氨氮和COD的差异，以期为氨氮有机废水的生物强化处理提供参考。11.1［1］菌悬液按1∶10的比例与之混合均匀，滴加到5%氯化钙饱和硼酸溶液中，静置交联15h左右。交联完成后，用生理盐水洗涤两次，得到小球并吸干表面的水分，于4℃下保存备用。经制备所得包埋固定化微生物小球粒径为3～4mm，同时小球的硬度和机械强度也较高，符合试验的要求。1.3试验装置与运行试验装置为两个连续流反应器（如图2所示），每个反应器直径为8cm、高为40cm，有效容积为1．5L。以气体流量计调节气量，恒温加热棒调节反应温度。两个反应器启动成功后，进行强化处理试A1反应器直接投加Burkholderiasp．YX02菌，验，A2反应器投加包埋固定化小球。材料与方法菌株菌株Burkholderiasp．YX02为前期试验筛选所得异养硝化菌，使用前用LB培养基活化。包埋固定化小球的制备包埋固定化完成后的小球见图1。图2Fig．2试验装置1.2Schematicdiagramofexperimentalset-up反应器进水采用模拟氨氮有机废水，启动阶段COD为700～1000mg/的水质：pH值为7．0～7．6，L，NH4+－N为20～50mg/L，TN为30～60mg/L，TP为10～20mg/L。2接种污泥取自广州大坦沙污水处理厂A/O工试验采用连续流进水，气水同向。启动艺的好氧段，30℃左右。期控制进水流量、温度分别在0．5L/d、1.4反应条件对强化处理氨氮有机废水的影响以A2反应器为考察对象，进水流量和氨氮浓度分别为0．5L/d与100mg/L。在各试验条件下，图1Fig．1包埋固定化小球Immobilizedmicroorganismballs均在连续运行3d后对出水取样分析。pH值影响试验：反应器温度为30℃，包埋球量为50g/L，进水C/N值为10，进水pH值分别为6．0、7．0、8．0、9．0和10．0。温度影响试验：进水pH值为7．0，包埋球量为首先将6g浓度为8%的聚乙烯醇与0．7g浓度为1%的海藻酸钠溶解于100mL水中，加热搅拌至完全溶解。然后取扩繁后的Burkholderiasp．YX02?6?www．watergasheat．com等：包埋固定化异养硝化菌强化处理氨氮有机废水邵基伦，第31卷第1期25、50g/L，反应温度分别为20、进水C/N值为10，30、35和40℃。C/N值影响试验：进水pH值为7．0，反应温度为30℃，包埋球量为50g/L，通过改变COD浓度来5、10、15、20。调节进水C/N值分别为1、包埋球量影响试验：进水pH值为7．0，反应温度为30℃，进水C/N值为10，包埋球量分别为20、50、80g/L。1.5反应条件优化试验C/N值和包埋球量为影响因选取pH值、温度、表1Tab．1水平123pH值6．07．08．0温度/℃253035因素水平表Factorsandlevels因素C/N值51015包埋球量/（g?L泥由开始的黑色松散状变为褐色絮状、沉降性能良好。说明经过17d的运行期，反应器启动成功。2.2不同反应条件下的强化处理效果2.2.1pH值对强化处理效果的影响pH值对酶的影响较大，每一种酶都有一个最适的pH值范围，过酸或过碱均会使酶活性降低甚至［4］失活。随着pH值的升高，对氨氮的去除率先上7．0、8．0时，升后下降。pH值为6．0、包埋菌对氨氮85．8%、82．2%；pH值＞的去除率分别为77．2%、9．0以后，去除率低于80%。这是因为在强碱性条件下，一方面菌株对碱度的耐受能力下降而导致酶活性受到了抑制；另一方面包埋体遇碱溶解破碎，导致包埋菌溶出，造成强化菌的流失而使得硝化作用素，进行四因素三水平正交试验，见表1。）减弱。但是在不同pH值下，反应器对COD的去除率基本保持在74．9%～76．4%之间，这表明Burk-holderiasp．YX02菌经包埋固定化后对体系pH值的变化具有缓冲作用，从而改善了菌株的生存环境。pH值为中性时，因此，处理效果较好。2.2.2温度对强化处理效果的影响温度是影响微生物代谢活动和酶活性的重要因素之一。当温度超过酶的耐受范围时，会造成酶蛋白的失活。结果显示，在较宽的温度范围内，温度的变化对氨氮和COD去除率的影响不是很显著。仅当温度为20℃时，包埋菌对氨氮和COD的去除率较低，分别为74．1%和69．2%；而在25～40℃范围内，对氨氮和COD的去除率均分别保持在85%和75%左右。说明固定化对菌株起到一定程度的保护作用，能有效减轻温度对菌株代谢活动的影响。一般情况下，微生物生长的最适温度为25～35℃，高温或低温都会影响微生物代谢酶的活性。结合本试验，包埋固定化菌较适宜的温度为25～35℃。2.2.3C/N值对强化处理效果的影响当C/N值从1增加至20时，反应器对氨氮和COD的去除率均是先升高后降低。当C/N值为1时，对氨氮和COD的去除率分别约为65．5%、61．4%；当C/N值为10时，对氨氮的去除率达到峰1.6进水流量与氨氮浓度对强化效果的影响试验A2反应器为考察对象，以A1、在最优条件下，80、进水COD保持为1000mg/L，氨氮分别为50、140mg/L，1．0、1．5L/d，进水流量分别为0．5、连续运行3d后取样测定出水COD和氨氮浓度。其中，COD：快速密闭催化消解法，氨氮：纳氏试剂分光光度法。22.1结果与讨论反应器的启动启动期间对COD、氨氮的去除效果见图3。图3Fig．3反应器启动期间的运行效果Operationperformanceofreactorduringstartup值为85．2%；当C/N值为15时，对COD的去除率达到峰值为82．8%，此后，各自的去除率均呈下降的趋势。另外，当C/N值在15～20之间时，对COD的去除率明显高于对氨氮的去除率，说明包埋菌抗有机负荷冲击能力较好。总的来说，包埋固定化菌适宜的C/N值为10～15（见图4）。反应器启动通过逐步提高进水COD与氨氮浓度来实现。反应器经过17d运行，进水COD、氨氮50mg/L，分别达到1000、出水氨氮和COD浓度变44．3%。且污化较小，平均去除率分别为60．7%、?7?第31卷第1期中国给水排水www．watergasheat．com6所示。无论是以氨氮平均去除率为指标，还是以COD平均去除率为指标，最佳反应条件均相同：温pH值为7．0、C/N值为10、度为25℃、包埋球量为80g/L。由极差分析可得，各因素对处理效果的影响顺序均为：包埋球量＞pH值＞C/N值＞温度。图4Fig．4C/N值对包埋菌强化去除氨氮和COD的影响EffectofC/NratioonremovalofNH4+－NandCOD2.2.4包埋球量对强化处理效果的影响不同投加量的包埋小球对降解氨氮和COD的影响见图5。图6Fig．6COD的平均去除率不同因素水平下对氨氮、AverageremovalrateofNH4+－NandCODunderdifferentfactorsandlevels2.4进水流量与氨氮浓度对强化处理效果的影响图7显示了A1和A2反应器在不同进水流量和氨氮浓度下对COD和氨氮的去除效果。图5Fig．5包埋球量对强化去除氨氮和COD的影响EffectofembeddedballquantityonremovalofNH4+－NandCOD通过改变包埋小球的用量可以改变投菌量，从而改变强化效果。由图5可知，对氨氮的去除率随着包埋球量的增加而逐渐增大。当包埋球量为20g/L时，对氨氮的去除率为75．3%，若要去除率达到85%以上，包埋球量应增至50g/L以上。但随着包埋球量的继续增加，对氨氮的去除率变化幅度不大。当包埋球量为50g/L时，对COD的去除率为78．1%；当包埋球量增加到80g/L时，去除率反而略有下降。分析出现以上现象的原因是，一方面投入包埋球量越多，其所吸附的异养硝化菌量越多，对氨氮的去除率也越高；另一方面，包埋体本身具有一定的传质阻力，使得氨氮和COD的传递受阻，这不利于氨氮去除率的进一步提高，也会导致COD去除率下降。综合考虑对氨氮和COD的去除情况，适宜的包埋球量应在50g/L以上。2.3反应条件优化通过正交试验进一步优化反应条件，结果如图?8?图7Fig．7COD的去除率不同进水流量和氨氮浓度下对氨氮、ＲemovalrateofNH4+－NandCODunderdifferentinfluentflowandammonianitrogenconcentrationwww．watergasheat．com等：包埋固定化异养硝化菌强化处理氨氮有机废水邵基伦，第31卷第1期氨氮浓度由50mg/L升至当进水流量一定，140mg/L时，A2对氨氮的去除率逐渐提高，但增幅不大；而A1对氨氮的去除率则呈逐渐下降的趋势。当氨氮浓度一定，进水流量由0．5L/d提高到1．5L/d时，A2对氨氮的去除率保持稳定，A1对氨氮的去除率略有下降。这表明A2反应器抗氨氮负荷冲击的能力较强，原因是包埋体的多孔网状结构有利于菌株的附着生长，能抵抗高氨氮负荷的冲击。此外，由于溶解氧在包埋体内外表面含量的差异会造成缺氧和好氧的交替变化，有利于异养硝化菌的生存，也为发生同步硝化反硝化提供了条件。A1和A2反应器进水流量和氨氮浓度改变时，对COD的去除率均有所下降，但A2的去除率要高于A1，说明A2的抗有机负荷冲击能力较A1强。这可能是由于一方面进水流量变大，造成水力停留时间缩短，包埋菌和活性污泥与废水的接触时间相应地减少，部分被吸附的COD未来得及降解即随出水流走；另一方面进水流量越大则对体系的冲刷作用越强，会导致活性污泥流失。这与李英华等的研究结果接近。综上所述，与直接投加菌株相比，菌株经包埋固定化后可使反应器保持较高的氨氮和COD去除率。一些研究也表明，通过投加固定化细菌的方式可增强功能菌群在系统中的稳定性，有效［7～9］。这充避免其流失，从而提高系统的处理能力分说明通过包埋固定化异养硝化菌Burkholderiasp．YX02来强化处理氨氮有机废水具有明显的优势。3［6］［5］参考文献：［1］王宏宇，马放，杨开，等．两株异养硝化细菌的氨氮去J］．中国环境科学，）：47－52．除特性［［2］王璐，等．固定化包埋硝化菌处理微迟莉娜，乔向利，J］．中国给水排水，）：56污染源水的研究［－59．［3］卢徐节，刘延湘，等．固定化微生物技术对养周世力，J］．汉江大学学报：自然科学版，殖水体脱氮的研究［）：34－36．．太原师范学院学［4］陈燕飞．pH对微生物的影响［J］）：121－124．报：自然科学版，［5］王亚娥，李杰，等．包埋固定化微生物强化刘宝堂，SBＲ工艺脱氮性能研究［J］．环境科学与技术，）：164－167．［6］李英华，孙铁珩，等．进水负荷对地下渗滤系李海波，J］．中国给水排水，2012，统OＲP及脱氮效果的影响［28（17）：117－120．［7］姚秀清，王春华．固定化硝化细菌对氨氮的去贾中原，J］．安徽农业科学，）：1679－除效果研究［1686．［8］BatheS，SchwarzenbeckN，HausnerM．Bioaugmentationofactivatedsludgetowards3-chloroanilineremovalwithamixedbacterialpopulationcarryingadegradativeplasmid［J］．BioresourTechnol，（12）：．［9］SiripattanakulS，WirojanagudW，McEvoydJM，etal．Afeasibilitystudyofimmobilizedandfreemixedculturebioaugmentationfortreatingatrazineininfiltrate［J］．JHazardMater，（2/3）：．结论①包埋固定化异养硝化菌Burkholderiasp．YX02强化处理氨氮有机废水的适宜pH值为中性，适宜温度为25～35℃，适宜C/N值为10～15，适宜包埋球量为50g/L以上。②包埋固定化异养硝化菌Burkholderiasp．YX02强化处理的最优反应条件为：温度=25℃、pH值=7．0、C/N值=10、包埋球量=80g/L。在此条件下对氨氮和COD的去除率分别为90．7%与82．4%，其中包埋球量对处理效果的影响最大。在不同的进水流量和氨氮浓度下，与直接投加菌株相比，菌株经包埋固定化后能显著提高对③氨氮和COD的去除率，并表现出较强的抗冲击负荷能力。作者简介：邵基伦（1990－），男，安徽芜湖人，硕士研究生，研究方向为水污染控制工程。E－mail：@qq．com通讯作者：曹刚收稿日期：?9?三亿文库包含各类专业文献、专业论文、外语学习资料、文学作品欣赏、高等教育、幼儿教育、小学教育、中学教育、各类资格考试、53包埋固定化异养硝化菌强化处理氨氮有机废水_邵基伦 (1)等内容。　
　脱氨氮 特性的优化邵基伦 1, 曹刚 1 , 邹海明 ...硝化菌利用硝酸盐氮和 原污水中的有机物完成反硝化...具有异养硝化功能,这一发现为同时 硝化反硝化工艺(...　　推荐期刊投稿
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