聚乙烯醇固定化锰氧化细菌的研究

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为了解决生物除锰滤池启动周期长、抗冲击负荷能力差的问题,对聚乙烯醇包埋锰氧化细菌制备生物活性滤料进行了研究。结合基础实验和有关研究,尝试采用二次交联法制备固定化锰氧化细菌包埋体,考察固定化条件对锰氧化细菌包埋体性能的影响;改进优化固定条件;对优化后的固定锰氧化细菌石英砂活性滤料进行装填滤柱实验研究。  对聚乙烯醇-硼酸法制备包埋体的试验研究表明:采用改进后的二次交联调pH法制备的聚乙烯醇固定化颗粒机械强度高,弹性好,水溶胀性有一定程度的改善。硼酸对细菌有毒害作用,聚乙烯醇与硼酸交联时间控制在4小时内。PVA浓度、二次交联pH、包菌量和交联时间几个影响因素对固定化颗粒的性能影响较大。通过考察固定化颗粒的机械强度、锰去除率、含水率、膨胀度、传质性几个评价指标发现, PVA浓度在8%-10%固定化颗粒成球性均匀。机械强度和膨胀度随PVA浓度增加也增加,而活性却从最高的88.1%降低到了最低的45.7%。PVA浓度低时空隙松散含水率高,传质性好。二次交联pH在8.0以上时固定化颗粒膨胀度明显减小,水稳定性增加,另外二次交联pH改善了它的传质性。包菌量对固定化颗粒活性影响最明显,但当包菌量增加到一定程度后,则会降低机械强度,因此包菌量在4%时最好。交联时间控制在8到48小时为宜。  改进实验研究表明添加海藻酸钠可以防止固定化颗粒固定时粘连,琼脂可增强其活性,活性炭有利于增强其传质性,CaCO3有助于增加其强度。分析确定了各添加剂的投加上限(质量分数)为:海藻酸钠3%、琼脂3%、碳酸钙4%、活性炭1%。通过电镜照片观察了不同的添加剂对固定化颗粒的微观孔隙和网格结构的影响。为了寻求最优水平组合,以固定化锰氧化细菌活性为主要评价指标进行了正交实验。得出结论,影响因素主次顺序为:添加剂>包菌量>二次交联pH>PVA浓度>温度,添加剂影响最为显著;最佳包埋条件为:添加剂为碳酸钙,包菌量为4%,pH为9.0,PVA浓度为9%,温度为25℃-37℃之间。  对固定化锰氧化细菌生物活性滤料装填滤柱的除锰效能研究表明:以添加碳酸钙的固定化锰氧化细菌为包埋体,以石英砂为载体,采用局部包埋法制备的新型生物除锰活性滤料,在装填滤柱进行运行后,滤柱成熟期缩短到11天,细菌适应环境能力增强。  本课题对采用固定化技术制备生物除锰活性滤料提供了实验基础和技术支撑,具有一定应用价值。
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