我们在对一种新型的微生物菌类的研究中, 利用从食材中筛选纯化的特定微生物制成复合菌剂,在自然、厌氧和曝气3种不同的供氧条件下,添加不同比例的菌剂处理生活污水,以COD和氨氮浓度为参考指标,考察菌剂对污水的净化效果,并分析其原因。结果表明:(1)菌剂投加量在0.5‰~1‰时对污水中COD的去除具有明显促进作用,自然、厌氧和曝气3种条件下,COD去除率最大分别提高了8.77%、11.22%和11.11%;(2)氨氮的去除效果受反应条件影响很大,厌氧条件下菌剂对污水中氨氮的去除作用不明显,自然和曝气条件下,菌剂对氨氮去除效果显著,去除率增幅最高分别达到22.6%和52.28%;(3)以0.5‰的菌剂投加量曝气处理2 d,COD和氨氮的去除率可以分别提高11.11%和14.13%,初步研究显示,该菌剂对生活污水具有较好的净化效果。
相比传统的火山岩滤料理化技术,以微生物菌剂进行污水净化具有操作方便、经济高效、应用范围广、无二次污染等明显优势,在当前污水处理技术中综合性价比极高,已逐步成为研究和应用的热点。污水净化技术的研究和应用,对于环境保护、再生水资源利用和促进经济社会的持续发展具有重要意义。
微生物菌剂一般是由多种不同类型且具有降解污染物功能的微生物组成,是一种互利共存的混合生物体,通过微生物的生长代谢将污染物逐渐降解,从而达到净化污水的目的。微生物菌剂可以直接投加到污水中,不需要任何额外的设备或工艺,比其他生物处理工艺更节约成本,操作更简单,更容易实施。
传统的微生物菌剂中的菌体大都是从污染环境中筛选出来的,筛选过程相对复杂,安全性、环保性等需要全面评价,一定程度上需要寻找新的替代菌株。我们日常生活中的很多食材中即含有丰富的微生物,如食品发酵中的乳酸菌、酵母菌和纳豆菌等,不但有益人体健康,同时还具有降解环境污染物的功效。这些微生物大都已长期广泛应用,来源背景清晰,安全性高、环保性好,取材方便,筛选过程简单。
所以,从食材中筛选微生物制备菌剂,能充分利用微生物资源,在污水处理、环境保护等方面具有广阔的开发应用前景。本实验即首次利用从食材中分离获得的特定微生物,制备成菌剂处理生活污水,以评价污水处理的2个最常用指标COD和氨氮为参考,研究该菌剂的使用效果并分析其原因,为该菌剂的研制提供理论支持,也为相关领域微生物菌剂的开发和应用提供新的思路和方法。
但是总结来说,火山岩滤料的微生物菌体在生物处理方面都有各自的优势,谁也取代不了谁。生物挂膜所要求的生物滤料最重要的指标是孔隙率和硬度,火山岩在生物滤料中占据很大的比例,下面我们就对火山岩滤料不同颜色的效果来做一比较。
火山岩滤料颜色分为三大类:
红色火山岩滤料
它的存在一般在火山岩矿石的最底层,在形成过程中属于没有完全喷发出来的火山岩岩浆形成,硬度好但是比重比较大。
灰褐色火山岩滤料
一般存在于火山岩矿山的中层部位,属于红色和黑色中间的矿石,它硬度稍差,孔隙率数据却很理想。
黑色火山岩滤料
黑色矿石存在于火山岩矿山的最顶层,一般以小颗粒状态存在,它是火山岩完全喷发出来急速受冷后的矿石,孔隙率极高,硬度也是经过高温煅烧后可到达石英砂滤料的硬度。所以我们在选择生物滤料的时候都还是选择了黑色的火山岩。 生物挂膜技术在现在水处理中应用非常广泛,它是需要先在构筑物中处理系统的表面上产生一层能够适应并处理废水的微生物膜。厚度一般在几个毫米到1cm左右。膜外层为好氧微生物,内层为厌氧微生物和死去的微生物体。这就是生物膜。
火山岩滤料的生物膜培养一般分为:
(1)取要处理废水的活性污泥在室温下曝气培养驯化1~2天,控制SV↓[30]为25%~35%,污泥质量浓度为5000mg/L-9000mg/L;
(2)将培养驯化好的污泥与要处理的废水按体积比1∶2-4混合,并加入泥水混合物体积2~4%的营养液,将营养液与泥水混合物混匀后部分注入氧化池中完全浸没火山岩滤料中,剩余的倒入循环池;室温下控制氧化池中溶解氧浓度为1~2mg/L曝气6~8小时;
(3)待曝气过程结束后,将循环池内的混合液泵入氧化池,同时氧化池出水流入循环池,如此循环20-26小时;
(4)静置沉降1-2小时,然后将氧化池内泥水混合物全部排掉;
(5)开始向氧化池内连续以正常运行时50%~70%的水力负荷和正常处理时50%~60%的有机负荷进水,然后逐渐加大水力负荷和有机负荷,并增大曝气量,直到氧化池内火山岩滤料上形成生物膜。 火山岩滤料由火山喷发时喷出的岩浆冷凝而成的矿物岩石,多数为岩浆岩组成,质地疏松多孔。又称熔浆;一是指由熔浆冷却凝固而形成的岩石。没有冷却的熔浆可以沿山坡或河谷流动,其前端多呈舌状,称为熔岩流。由于熔浆化学成分的差异,其粘稠性和流动速度亦不同,基性熔浆一般含SiO2较少,粘性小,流速大,酸性熔浆含有SiO2较多,粘性大,流速小。大面积的熔岩流冷凝而形成的岩石为熔岩被。熔岩冷凝过程中,由于岩石导热性和地表形态的差异,可形成波状熔岩、绳状熔岩、块状熔岩、熔岩瀑布和熔岩隧道等各种形态。熔浆可以是在火山爆发时从火山口喷流出来,也可以是沿断裂溢流出来。熔浆的化学成分不同,冷却凝固后所形成的岩石也不同。基性的喷出岩为玄武岩,中性的喷出岩为安山岩,酸性的喷出岩为流纹岩,半碱性和碱性喷出岩为粗面岩和响岩。喷出岩多具气孔、杏仁和流纹等构造。多呈玻璃质、隐晶质或斑状结构。玻璃质的黑曜岩、珍珠岩、松脂岩、浮岩等喷出岩称为火山玻璃岩,
火山岩广义的喷出岩包括各种熔岩和火山碎屑岩。火山碎屑岩主要是由火山作用而形成的各种碎屑物堆积而成的,往往混有一定数量的正常沉积物或熔岩物质,从元古代(可能有太古代)开始到第四纪晚期以来漫长的地质历史时期中,地表以下的岩浆沿着断裂或其他薄弱地段快速涌出或喷发到海洋与陆地表面。有的在地表或水中流动冷却成火山熔岩,有的岩浆或岩石、矿物的碎屑从空中降落到地面形成火山碎屑岩。以这两种岩石为主所组成的岩石即为习称的火山岩。在陆地氧化环境形成的火山岩称陆相火山岩。在海水中还原环境下形成的火山岩为海相火山岩。因而两类火山岩各具不同的特征。
泥盆纪以前主要是海相火山岩,如前震旦纪、震旦纪、早古生代火山岩。其后主要为陆相火山岩。已知活动规模大小及时间长短不等的火山活动达15次之多。持续时间为22~26亿年。火山岩按二氧化硅含量可分为超基性、基性、中性、酸性四大岩类。其中以酸性火山岩(流纹岩、英安流纹岩)为主,约占85%;中性火山岩(英安岩、安山岩)约占10%;基性火山岩(玄武岩)小于5%;超基性火山岩罕见。按碱性组分含量,仅在明溪等地超基性火山岩中有碱性火山岩—玻基橄辉岩。已变质成片岩的碱性火山岩有南平、建瓯、尤溪一带的细碧岩和角斑岩。