硝化污泥的富集培养及脱氮条件研究
2020-12-07 10:55严平
时代人物 2020年26期
摘要：利用硝化污泥处理氨氮废水是国内外使用最广泛的脱氮方法，硝化细菌的培养是生物脱氮的关键。对富集后硝化污泥的脱氮条件进行研究，探讨了pH值、温度、培养基装瓶量、不同碳源、碳氮比对硝化细菌脱氮性能的影响，得出该硝化污泥最适的脱氮条件为：温度30℃、pH值8.0、装瓶量100ml、碳源为NaHCO3、碳氮比为5。
关键词：硝化污泥;富集培养;脱氮条件
基金项目：2019年度西南民族大学教育教学改革项目“污水处理工艺虚拟仿真实验教学改革”（2019ZDPY03），2019年度国家民委教改项目“污水处理工艺虚拟仿真实验教学改革”（19014）
作者简介：严平（1976-）女，汉族，四川泸州人，硕士，高级实验师，研究方向：环境微生物与水处理技术。
1引言
硝化污泥是以硝化细菌为优势菌的活性污泥，广泛应用于生活污水及工业污水的处理中。因污水中硝化细菌的含量与硝化速度成正比，所以富集培养出含有更多硝化细菌的硝化污泥，提高硝化污泥的脱氮效率就显得尤为重要。本实验将培养成熟后的硝化污泥通过单因素摇瓶试验研究各种因子对硝化污泥脱氮性能的影响，确定硝化污泥生长代谢的最适条件，以提高硝化污泥的脱氮性能。
2实验材料与仪器
本实验所培养污泥采集于成都市高新西区第一污水处理厂的曝气池中。采集后盛装于白色塑料桶中，避光保存，取部分进行培养。以含氨氮的无机液体培养基进行富集培养。实验仪器包括电子天平、振荡培养箱、分光光度计、pH计、加热棒等。实验研究了pH值、温度、培养基装瓶量等因素对硝化细菌脱氮性能的影响。
3实验结果与讨论
为确定pH值对硝化污泥脱氮性能的影响，在pH值分别为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的情况下比较了硝化污泥的脱氮效果，结果见表1。
可看出，在弱碱性环境中，硝化污泥的降解性能比较好。5组实验中，在pH为8.0之前，氨氮去除率随着pH的升高而升高;pH为8.0时，氨氮去除率达到最高，为73.29%;超过8.0后，氨氮去除率有所下降。从而确定本实验硝化污泥降解氨氮的最适pH值为8.0。
为确定温度对硝化污泥脱氮性能的影响，在温度分别为15℃，20℃，25℃，28℃，30℃，35℃的情况下比较了硝化污泥的脱氮效果，结果见表2。
可看出，温度对硝化污泥的降解速率影响较大。在15-30℃之间，氨氮去除率随着温度的升高而升高;当温度为30℃时，氨氮去除率高达83.28%;在30-35℃之间，氨氮去除率又随温度的升高而下降。从而确定本实验硝化污泥降解氨氮的最适温度为30℃，在低温和高温下，硝化细菌代谢微弱，污泥活性受到抑制。为确定培养基装瓶量对硝化污泥脱氮性能的影响，在装瓶量分别为60ml、80ml、100ml、120ml、150ml的情况下比较了硝化污泥的脱氮效果，结果见表3。
可看出，装瓶量在60-80ml时，氨氮去除率比较接近，且都能达到70%以上;100ml时氨氮去除率达到最大，可高达97.76%;超过100ml以后，氨氮去除率有所下降，超过120ml后，氨氮去除率急剧下降，說明此时的溶解氧己不能保证硝化细菌的正常生长需求。由此可知，本实验中硝化污泥降解氨氮的最适培养基装瓶量为100ml。为确定不同碳源对硝化污泥脱氮性能的影响，选择甲醇、NaHCO3、葡萄糖、CaCO3为碳源的情况下比较了硝化污泥的脱氮效果，结果见表4。
可看出，碳源为甲醇时，氨氮去除率很低;碳源为NaHCO3 、葡萄糖和CaCO3时，有较好的氨氮去除率。当碳源为NaHCO3时，氨氮去除率最高，可达到81.91%。
原因有以下几点：一是硝化细菌是化能自养型（化能无机营养型）生物，它们能将无机物通过化能合成作用转化为有机物，硝化细菌大多数以二氧化碳为碳源的，少量能以有机物为碳源。甲醇和葡萄糖都属于有机物，很少能被硝化细菌直接利用，且甲醇属于醇类，是脱水剂和脂溶剂，可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞质膜的脂质，影响微生物生长代谢。二是NaHCO3和CaCO3都能为硝化细菌提供无机碳源，且水中的pH值降低，二者可与H+反应生成CO2，维持水中的微碱性环境。三是由于CaCO3的溶度积比较小，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细菌对碳源的利用。
4结论
硝化细菌是化能自养型生物，以无机物为碳源，温度、溶氧、pH值、碳氮比等都会影响硝化细菌的生长繁殖。硝化细菌生长缓慢，一般要富集培养10周以上。
经过对硝化污泥的脱氮性能的探究，可以得出该硝化污泥最适的脱氮条件为：温度30℃、pH值8.0、培养基装瓶量100ml、碳源为NaHCO3。
参考文献
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