肉制品加工污水處理設(shè)備

大多數(shù)污水脫氮工藝的研究都是采用向污水體系中投加甲醇、葡萄糖等有機(jī)物作為碳源。但是，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)不穩(wěn)定時(shí)，易造成投加碳源過量或不足，進(jìn)而影響脫氮效果和出水水質(zhì)，還會(huì)增加處理成本。目前篩選出的好氧反硝化菌雖然都具有良好的脫氮性能，然而多數(shù)菌種只能在高ρ(C)/ρ(N)下生長良好。

　　利用非水溶性生物降解多聚物(BDPs)作為反硝化菌的載體，在微生物體內(nèi)酶的作用下進(jìn)行降解，提供反硝化碳源，是異養(yǎng)反硝化的新工藝。BDPs材料在所給定的條件下一般不會(huì)向水中浸出有毒有害物質(zhì)，與物理化學(xué)法相比，BDPs工藝對(duì)硝酸鹽氮的去除有高度選擇性，且不會(huì)產(chǎn)生高濃度含鹽廢液。固態(tài)碳源因具有緩釋碳源的特點(diǎn)，能保證反硝化反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，逐漸受到研究者的關(guān)注，而其在含鹽污水的微生物脫氮工藝中的應(yīng)用卻鮮見報(bào)道。

　　利用實(shí)驗(yàn)室篩分的反硝化菌株弧菌，以硝酸鹽氮為氮源，研究以BDPs顆粒作為碳源和生物膜載體應(yīng)用在低ρ(C)/ρ(N)的含鹽工業(yè)廢水脫氮工藝中的可行性，考察碳源、溫度及停留時(shí)間等條件對(duì)反硝化性能的影響，為固態(tài)碳源反硝化工藝提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

　　1、實(shí)驗(yàn)材料與方法

　　1.1 碳源材料

由圖2可以看出，當(dāng)進(jìn)水pH值為7.75時(shí)，PHA作為碳源的反硝化過程中，水體pH隨著總氮的去除而略有降低，出水總氮質(zhì)量濃度為6.3mg/L，pH為7.42;在以葡萄糖為碳源的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，pH降低更為明顯，出水總氮質(zhì)量濃度為7.8mg/L時(shí)，pH為6.03。上述兩種情況下總氮去除率基本相同，均高于83%，但在反硝化過程中水體pH值反而下降，與周海紅等的研究結(jié)果相似。究其原因，可能是體系并未進(jìn)行消毒，盡管反硝化過程生成堿度，但是反硝化菌以外的其他微生物可能在體系環(huán)境中通過自身的生長代謝，消耗堿度，使得水體中的pH值有所降低。因此，生物系統(tǒng)對(duì)污水水體中pH的調(diào)節(jié)機(jī)制及顆粒表面生物膜的生物相需要進(jìn)一步深入研究。

　　肉制品加工污水處理設(shè)備從圖2中還可以看到，BDPs異養(yǎng)生物反硝化效果和傳統(tǒng)碳源具備可比性，可通過改善傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)條件，改善可生物降解材料的材質(zhì)和表面特性，作為反硝化碳源是行的。

　　2.3 溫度對(duì)脫氮效果的影響

　　溫度是影響反硝化細(xì)菌活性和生物量增殖速率的重要因素，多數(shù)反硝化細(xì)菌的最適生長溫度為20~35℃。去除含鹽廢水中的硝酸鹽氮，反硝化工藝之前會(huì)有系列常規(guī)水處理工藝，因此反硝化系統(tǒng)可以放置在室內(nèi)運(yùn)行，故本研究選擇考察以PHA為碳源，水體溫度為15℃和25℃時(shí)的脫氮效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

　　葡萄糖(化學(xué)純);商用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，乳白色顆粒;商用聚羥基脂肪酸酯(PHA)，白色顆粒。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)用水

　　實(shí)驗(yàn)采用模擬含鹽廢水：在澄清天然海水中加入適量硝酸鈉和磷酸二氫鉀

　從圖3中可知，溫度對(duì)反硝化過程影響較大，溫度降低，PHA作為碳源和載體的反硝化速率降低明顯。實(shí)驗(yàn)條件下，在15℃和25℃時(shí)，反硝化的平均速率分別為193.7mg(/g·d)、276.4mg(/g·d)，15℃時(shí)的反硝化速率較25℃時(shí)降低30%;TN去除率均在85%以上，TN質(zhì)量濃度均可降低至10mg/L以下，反硝化反應(yīng)均可有效進(jìn)行，這與其他研究得到的結(jié)論相一致。研究結(jié)果說明即使在冬季，以PHA為載體和碳源的反硝化系統(tǒng)在室內(nèi)運(yùn)行時(shí)，其反硝化速率也可以維持在一定的水平，通過調(diào)整工藝參數(shù)，仍可得到良好的脫氮效果。

　　2.4 停留時(shí)間

　　實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，進(jìn)水TN質(zhì)量濃度保持在40mg/L左右，考察停留時(shí)間對(duì)脫氮效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)停留時(shí)間越長，脫氮效果越好，停留時(shí)間由4h延長至8h，TN去除率由49.2%提升至93.1%，出水TN質(zhì)量濃度由20.3mg/L降至2.8mg/L。但水體中TOC濃度也會(huì)隨著停留時(shí)間的延長而略有升高，這與峰等的研究結(jié)論一致，實(shí)際生產(chǎn)過程中需重點(diǎn)控制生物量和停留時(shí)間。

　　2.5 固體碳源PHA顆粒變化

　　將使用后的固體顆粒經(jīng)沖洗、脫水、自然干燥后，對(duì)固體碳源顆粒進(jìn)行稱量，發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量較實(shí)驗(yàn)前均有減少，每實(shí)驗(yàn)周期減輕量均大于0.8g。分別取使用前后的顆粒，經(jīng)全自動(dòng)離子濺射儀噴金后，置于掃描電鏡下觀察，結(jié)果見圖4。

，pH=7.5。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)用菌

　　研究所用有氧反硝化菌從天津某海水養(yǎng)殖場底泥中篩得，通過生理生化及16SrDNA鑒定，該菌為Vibriosp.弧菌，命名為MCW152(保藏編號(hào)為CCTCCNO.M2018030)。菌種培養(yǎng)采用250mL三角瓶，培養(yǎng)液體積為100mL，培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨，培養(yǎng)溫度為(30±1)℃，轉(zhuǎn)速為120r/min，經(jīng)連續(xù)24h的搖動(dòng)培養(yǎng)后，將反硝化菌培養(yǎng)液以7000r/min的速度離心15min，棄去上層清液，沉淀物留用，視為1份，干質(zhì)量約為0.3g。

　　1.4 實(shí)驗(yàn)方法

　　以序批實(shí)驗(yàn)為主，在1000mL的三角燒杯中加入一定量的BDPs顆粒和1000mL模擬含鹽廢水，然后加入1份有氧反硝化菌培養(yǎng)液沉淀物，用磁力攪拌器低速攪拌，維持污泥的懸浮狀態(tài)。定時(shí)檢測水體中TN(總氮)和TOC(總有機(jī)碳)濃度