ENTWODIKSYON
Akselerasyon ibanizasyon an te fè pwoblèm polisyon de pli zan pli enpòtan, pami ki dlo egou nan vil yo te vin tounen yon gwo pwoblèm. Dlo ize ki pwodui nan pwodiksyon endistriyèl ak lavi chak jou pa sèlman polye seryezman rivyè yo ak sous dlo, men tou reprezante yon gwo menas pou sante moun ak anviwònman ekolojik la. Se poutèt sa, amelyore kalite tretman dlo egou nan vil yo pou asire devlopman an sante nan vil yo te vin tounen yon pwoblèm ijan yo dwe rezoud.
Metòd tradisyonèl tretman chimik, si yo opere mal, ka fasilman lakòz segondè polisyon ak chanje estrikti natirèl la nan kò dlo ki pa polye. Kontrèman, teknoloji bioaugmentation ki baze sou biofilm, kòm yon mwayen émergentes nan tretman dlo egou iben, montre avantaj inik. Teknoloji sa a ka pa sèlman evite polisyon segondè, men tou li gen karakteristik operasyon senp ak tretman an tan reyèl-. Sa ki pi enpòtan, teknoloji bioaugmentation mwens afekte pa konsantrasyon polyan ak salinite, kenbe aktivite segondè menm nan kondisyon negatif, epi li pa lakòz transfè polyan lè trete dlo ize toksik.
Sepandan, efè tretman aktyèl la nan biofilm enfliyanse pa anpil faktè, pami ki kalite konpayi asirans lan se youn nan faktè kle yo. Pòtè diferan gen efè diferan sou kwasans ak pèfòmans biofilm. Se poutèt sa, chwazi transpòtè ki apwopriye yo enpòtan anpil pou amelyore efikasite nan teknoloji bioaugmentation nan tretman polisyon dlo. Pou sa, papye sa a fè yon analiz apwofondi ak rechèch sou metòd tretman bioaugmentation pou polisyon dlo iben nan jeni pwoteksyon anviwònman an atravè eksperyans, vize jwenn pi bon kalite konpayi asirans lan ak kondisyon fonksyònman, epi bay sipò teknik pi efikas pou tretman polisyon dlo nan vil yo.
1 MATERYÈL AK METÒD EXPERIMENTAL
1.1 Enstalasyon eksperimantal
Eksperyans lan te itilize yon reyaktè biofilm plexiglass ak dimansyon 20 cm x 50 cm ak yon volim efikas 6.85 L. Aparèy aere a se te yon ponp oksijèn -ogmante, ki gen fonksyon prensipal se te bay oksijèn nan mikwo-òganis epi asire ase sispansyon nan transpòtè yo sispann. Pandan peryòd aere tanzantan 3 èdtan, yo te itilize yon brase pou melanje likid solid -(transpòtè mikwòb ak dlo egou). Tanperati reyaksyon an te kontwole nan 28 ± 1 degre lè l sèvi avèk yon aparèy kontwòl tanperati. Konfigirasyon an jeneral eksperimantal yo montre nan Figi 1.
Jan yo montre nan Figi 1, réacteurs (a) ak (b) yo te vaksinen ak sediman, ak transpòtè yo te sispann transpòtè ak transpòtè elastik, respektivman; réacteurs (c) ak (d) yo te vaksinen ak labou aktive, ak transpòtè yo te sispann transpòtè ak transpòtè elastik, respektivman. Paramèt fonksyònman kat réacteurs (a) ~ (d) yo te fondamantalman menm. Mòd operasyon an te 3 h + 3 h aere tanzantan ak piti piti ogmante entansite aere ak egzeyat labou tanzantan. Pousantaj aere a te 3 L/min pou jou 1-2, 2 L/min pou jou 3-9, ak 3 L/min apre jou 9. Metòd atachman biofilm la te egzeyat konplè apre 2 jou operasyon tanzantan.
1.2 Materyèl eksperimantal
1.2.1 Konfigirasyon transpòtè mikwòb yo
Elastik konpayi asirans konfigirasyon: Eksperyans lan te itilize yon 4 mm dyamèt korozyon -rezistan santral kòd串联 sou 600 sibstans ki sou filaman te fè nan segondè -polyethylene dansite kòm konpayi asirans lan elastik, ki te fiks nan tèt la nan biofilm raktor a ak pandye natirèlman. Wotè ranpli nan konpayi asirans sa a te 26 mm, dyamèt filaman 10 mm, mas 0.978 g / cm³, zòn sifas espesifik 500 m² / cm⁻³, porosite pi gran pase 95%, ak rapò ranpli 60%.
Konfigirasyon transpòtè sispann: transpòtè yo sispann yo te sibstans ki granulaire ki fèt ak klori polyvinyl, apeprè 260 patikil, ki te nan yon eta fluidize pandan aere. Dyamèt konpayi asirans lan te 150 mm, dyamèt patikil 0.5 mm, mas 100 g/cm³, sifas espesifik 311 m²/cm⁻³, porosite ki pi gran pase 99%, ak rapò ranpli 60%.
1.2.2 Preparasyon Dlo Eksperimantal
Dlo eksperimantal la te prepare ki baze sou kalite dlo Mihe River nan vil Weifang, pwovens Shandong. Yo te ajoute polyan komen nan dlo Mihe River, tankou KNO₃, NH₄Cl, C₆H₁₂O₆, ak NaNO₂. Tanperati dlo a te kontwole nan 7.8 degre -31.8 degre, pH nan 7.01-8.66, DO nan 6.46-11.35 mg/L, NH₄⁺-N nan 0.35-6.51 mg/L, ak COD nan 102-273 mg/L. Eleman tras tankou Cu²⁺, Mg²⁺, ak Mn²⁺ te ajoute tou pou bay yon bon anviwònman k ap viv pou mikwo-òganis yo. Apre adisyon, konsantrasyon yo te: CuSO₄·5H₂O 9.68 ug/L, MgSO₄ 15.2 ug/L, MnCl₂·4H₂O 211 ug/L, FeCl₃ 5.88 ug/L, ZnSO₄·7H₂O/L,49 ug/L. CoCl₂·6H₂O 3.85 ug/L.
1.2.3 Eksperimantal Inokulasyon Boue
Sediman inokulasyon an te pran nan labou Mihe River nan vil Weifang, pwovens Shandong, epi yo te pran depo aktive inokulasyon nan tank aere nan yon izin tretman dlo ize nan vil Weifang. Sediman inokulasyon an te lave ak dlo distile epi filtre nan yon Van asye pur 0.45 mm. Sediman an ak depo aktive yo te respektivman mete nan pati anba a nan raktor biofilm nan yon rapò 1:10.
1.3 Metòd analiz
1.3.1 Metòd analiz Endikatè Kalite Dlo
Tout metòd analiz endikatè bon jan kalite dlo nan eksperyans la te swiv metòd estanda nasyonal yo. Valè final chak endikatè te mwayèn twa eksperyans. Pwosedi espesifik mezi yo jan sa a:
pH, DO, T:Yo mezire lè l sèvi avèk yon mèt oksijèn Mettler-Toledo. Etap espesifik yo te: asire mèt la nan bon kondisyon travay; mezire pH; mezire oksijèn ki fonn (DO); mezire tanperati (T).
NH₄⁺-N:Mezire pa metòd kolorimetri reyaktif Nessler a. Etap yo te: ajoute yon kantite apwopriye nan solisyon idroksid sodyòm nan echantiyon dlo a konvèti NH₄⁺ nan NH₃. Tipikman, yo ajoute 0.2 g NaOH pou chak 10 mL echantiyon dlo. Ajoute reyaktif Nessler gout gout nan echantiyon dlo trete a pou reyaji ak NH₃ ki pwodui pou fòme yon presipite jòn. Tann 15-30 minit pou fòmasyon presipite konplè. Plis kontni NH₄⁺-N a pi wo, se koulè solisyon an pi fonse. Kalkile konsantrasyon NH₄⁺-N baze sou rezilta kolorimetri yo oswa lekti absorpsyon yo.
COD:Mezire pa metòd dijesyon rapid. Etap yo te: ajoute yon kantite apwopriye nan echantiyon dlo a nan yon flakon dijesyon, epi ajoute yon kantite apwopriye nan asid perchloric ak asid silfirik reyalize dijesyon asid nan echantiyon an. Asire pH echantiyon an pi ba pase 2. Chalè dijesyon: mete flakon dijesyon an nan yon beny dlo tanperati konstan oswa aparèy chofaj shaker, chofe a bouyi epi kenbe pou yon peryòd (anjeneral 2 èdtan). Refwadi flakon dijesyon an nan tanperati chanm. Ajoute endikatè: ajoute yon ti kantite ilfid ajan kòm endikatè pou absòbe asid klorik ki rete a. Titration: sèvi ak Rhodamine B pou titrage. Ajoute Rhodamine B gout gout nan echantiyon an jiskaske koulè a chanje soti nan woz a jòn -vèt. Kalkile konsantrasyon COD.
1.3.2 Biofilm Metòd analiz karakteristik
Kantite biofilm yo te detèmine pa metòd ranpli a. Kontni polisakarid ak kontni pwoteyin yo te detèmine pa metòd distilasyon asid nitrique-ak metòd Coomassie Brilliant Blue lè l sèvi avèk albumin serom bovin kòm estanda, respektivman. Sòm de la te kontni EPS la. Kontni EPS yo te itilize kòm yon endikatè pou analiz karakteristik biofilm. Eksperyans lan sitou analize wòl EPS nan agrégation selil mikwòb. Echantiyon biofilm anvan ak apre retire EPS yo te peze, epi yo te ajoute solisyon 0.9% NaCl pou prepare yon sispansyon. Valè OD₆₀₀ sispansyon an te ajiste a 0.6 sou yon espektrofotomèt. Yo te mete yon kantite sispansyon apwopriye nan yon tib santrifij 5 mL, epi yo te pran 3 mL supernatant la chak 1 èdtan pou mezire OD₆₀₀. Pousantaj nan agrégation selil mikwòb nan tan t te kalkile dapre fòmil la.
Pwosesis rasanbleman an te swiv yon ekwasyon sinetik premye{0}}lòd.
2 REZILTA AK DISKISYON
2.1 Analiz Kalite dlo egou pandan atachman biofilm kòmanse-ak diferan transpòtè
Dapre paramèt fonksyònman yo, réacteurs yo te kòmanse, epi konsantrasyon NH₄⁺-N ak COD nan dlo egou yo te teste dapre pwosedi yo konpare pèfòmans NH₄⁺{-N ak COD retire ak diferan sous inokulasyon ak diferan transpòtè.
Soti nan Figi 2 (a), li ka wè ke dapre efikasite nan retire NH₄⁺-N, pwosesis la kòmanse atachman biofilm -up divize an twa etap: adaptasyon, kwasans rapid, ak estabilizasyon. Pandan pwosesis demaraj-leve a, efikasite atachman biofilm transpòtè ki sispann ak elastik ki te bay vaksen ak labou aktive te pi bon pase sa ki nan transpòtè ki te inokule ak sediman. Pami yo, reyaktè (b) te reyalize siksè biofilm atachman nan jou 12, pandan y ap raktor (a) te yon ti kras pi dousman. Akòz avantaj estriktirèl li yo, konpayi asirans lan elastik mande pou yon tan ki pi kout pou atachman biofilm, pandan y ap konpayi asirans lan sispann, akòz materyèl li yo, te gen plis tandans fè detachman biofilm, diminye efikasite atachman. Sa a endike ke abondan mikwo-òganis aktif nan depo aktive amelyore efikasite nan kòmansman -nan atachman biofilm.
Soti nan Figi 2 (b), li ka wè ke pousantaj yo retire COD nan réacteurs (a) ~ (d) premye ogmante ak Lè sa a, estabilize. Nan mitan yo, raktor (b) te rive 80% retire pi vit pase (a), pandan ke tou de (c) ak (d) estabilize pi wo pase 80% nan jou 9. Sa a se paske gwo kapasite adsorption ak kwa -lye estrikti rezo nan transpòtè elastik la ogmante zòn kontak ant mikwo-òganis ak dlo egou, amelyore efikasite entèsepsyon matyè òganik. Anplis de sa, adhesiveness la ak richès nan aktive depo tou amelyore retire COD.
2.2 Analiz de enfliyans diferan faktè sou pèfòmans Biofilm
Baze sou rezilta analiz CI-dessus yo, biofilm ki te fòme pa réacteurs (d) (inoculated ak activé boue ak élastique transporteur), ki te gen pi bon polyan retire efè, te chwazi kòm biofilm pou expériences ki vin apre pou plis analize enfliyans diferan faktè sou pèfòmans biofilm. Rezilta yo montre nan Figi 3.
2.2.1 FÈ
Tanperati dlo eksperimantal la te fikse nan 26 degre -28 degre, pH 6.8-7.2, ak to koule dlo 7.8-8.1 L / min. Yo te konpare pousantaj pou retire NH₄⁺-N ak COD pandan konsantrasyon DO a te ogmante de 1.5 mg/L rive 4.5 mg/L, jan yo montre nan Figi 3(a).
Soti nan Figi 3(a), li ka wè ke kòm konsantrasyon DO ogmante, pousantaj yo retire NH₄⁺-N ak COD yo ogmante. Lè DO te 1.5 mg/L, pousantaj yo retire NH₄⁺-N ak COD yo te apeprè 34% ak 48%, respektivman. Nan moman sa a, kò dlo a te nan yon eta anoksik, ak transfè oksijèn ensifizan nan biofilm a, sa ki fè li difisil pou bakteri nitrifying grandi, sa ki lakòz pousantaj retire ki ba. Lè sa a, kòm DO ogmante a 3.5 mg / L, tou de pousantaj retire ogmante anpil, epi apre sa chanjman an aplati piti piti. Sa vle di, apre DO te depase 3.5 mg/L, DO pa t yon faktè kle ankò ki afekte NH₄⁺-N ak retire COD.
2.2.2 pH
Tanperati dlo eksperimantal la te fikse nan 26 degre -28 degre, to koule dlo 7.8-8.1 L / min, ak HCl ak NaHCO₃ yo te itilize pou ajiste pH la. Yo te konpare pousantaj retire NH₄⁺-N ak COD kòm pH ogmante soti nan 6 a 9. Li ka wè ke kòm pH ogmante, pousantaj yo retire NH₄⁺-N ak COD premye ogmante epi apre sa diminye, tou de rive nan yon maksimòm nan pH 7. pH siyifikativman afekte bakteri nitrifyan. PH optimal pou kwasans bakteri nitrifyan se 7.5-8.0, ak aktivite yo pi fò nan pH 7.0-7.8. Pi lwen pase ranje sa a, aktivite yo bese sevè, ki mennen nan yon diminisyon nan NH₄⁺-N ak COD retire pousantaj, ki konsistan avèk figi a.
2.2.3 Vitès koule dlo
Tanperati dlo eksperimantal la te fikse nan 26 degre -28 degre, pH 6.8-7.2, DO 3.5-4.5 mg/L. Pousantaj retire NH₄⁺-N ak COD yo te konpare kòm vitès koule dlo a te ogmante de 6.5 L/min rive 9.5 L/min. Li ka wè ke anvan vitès koule a te rive nan 8.0 L / min, pousantaj yo retire ogmante ak ogmante vitès koule, rive nan yon maksimòm nan 8.0 L / min, ak Lè sa a, te kòmanse diminye. Sa a se paske yon vitès koule apwopriye ankouraje mouvman dlo, akselere transpò a nan sibstans ki sou ak oksijèn nan biofilm a, men yon vitès koule twò wo enpak biofilm a, sa ki lakòz kèk pèt biofilm, kidonk afekte efikasite tretman an.
2.2.4 Chaj COD
Tanperati dlo eksperimantal la te fikse nan 26 degre -28 degre, DO 3.5 mg/L, pH 7, vitès koule dlo 8 L/min. Yo te konpare pousantaj pou retire NH₄⁺-N ak COD pandan chaj COD la te ogmante de 15 g/m²·d rive 30 g/m²·d. Li ka wè ke lè chaj COD a te ogmante de 15 g/m²·d a 30 g/m²·d, pousantaj retire yo te ogmante rapidman ak Lè sa a, piti piti estabilize, rive nan yon maksimòm nan yon chaj COD de 25 g/m²·d. Nan pwen sa a, pousantaj retire NH₄⁺-N te tou pre 90%, ak pousantaj retire COD depase 90%. Lè chaj COD la depase 25 g/m²·d, plis ogmante chaj la pa t chanje siyifikativman pousantaj retire yo. Chaj COD optimal pou biofilm ki te itilize nan eksperyans lan te 25 g/m²·d.
2.2.5 Enfliyan C/N rapò
Tanperati dlo eksperimantal la te fikse nan 26 degre -28 degre, DO 3.5 mg/L, pH 7, vitès koule dlo 8 L/min. Pousantaj retire NH₄⁺-N ak COD yo te konpare nan rapò C/N enfliyan nan 5.3, 10.2, ak 14.6, ak rezilta yo montre nan Figi 3(e).
Soti nan Figi 3 (e), li ka wè ke lè rapò a enfliyan C / N te 5.3, biofilm a reyalize yon bon pousantaj retire NH₄⁺-N nan 90%, men pousantaj la retire COD te ba. Sa a se paske yon rapò ki ba C / N favorize kwasans lan nan bakteri nitrifye ototwofik, ki fè yo konpetisyon pi fòtman pou eleman nitritif ak DO pase bakteri nitrifye eterotwofik, ki mennen nan yon move balans ant bakteri nitrifye eterotwofik ak ototwofik, sa ki lakòz pòv retire COD. Lè rapò C/N enfliyan an te 10.2, biofilm a te reyalize pousantaj retire relativman wo pou tou de NH₄⁺-N ak COD, paske nan kondisyon sa a, bakteri nitrifyan eterotwofik ak ototwofik te grandi nan balans, ak efikasite pirifikasyon biofilm te wo. Lè rapò C/N enfliyan an te 14.6, pousantaj retire COD la te wo, depase 90%, men pousantaj retire NH₄⁺-N te desann sevè a sèlman apeprè 65%. Se poutèt sa, lè w ap chwazi rapò C/N enfliyan an, tou de NH₄⁺-N ak efikasite retire COD yo ta dwe konsidere.
3 KONKLIZYON
Pou amelyore efè tretman polisyon dlo, yo te pwopoze yon metòd tretman bioaugmentation pou polisyon dlo iben ki baze sou biofilm. Yo te konstwi yon reyaktè biofilm pou konpare pèfòmans demaraj -up nan atachman biofilm ak diferan sous inokulasyon ak diferan transpòtè, osi byen ke efè DO, pH, vitès koule dlo, chaj COD, ak rapò C/N enfliyan sou efikasite tretman dlo egou nan biofilm la. Analiz la te montre ke biofilm konpayi asirans elastik inokulasyon ak depo aktive te gen pi gwo pousantaj retire pou NH₄⁺-N ak COD, reyalize pi bon pèfòmans tretman. Anplis de sa, lè yo te kenbe konsantrasyon DO nan 3.5 mg / L, pH kontwole nan seri apwopriye nan 7.0 a 7.8, vitès koule dlo a estabilize nan 8.0 L / min, chaj COD nan 25 g / m² · d, ak enfliyan rapò C / N ajiste a 10.2, biofilm a ekspoze efè a pi bon pou retire polyan. An rezime, metòd tretman bioaugmentation pou polisyon dlo iben ki baze sou biofilm montre avantaj enpòtan ak potansyèl. Jenere biofilm ki adapte ak kondisyon lokal yo pou tretman polisyon dlo nan vil yo bay ide pou amelyore polisyon dlo nan vil yo epi kenbe balans ekolojik nan vil yo.