利用固定化污泥反應器處理都市廢水之操作探討

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1、利用固定化污泥反應器處理都市廢水之操作探討STUDYONOPERATIONMODELOFMUNICIPALWASTEWATERBYIMMOBILIZED-SLUDGEREACTOR陳彥州，曾慶威，何姝怡，蘇姵瑜，林佳蓉，蘇婷婷，吳建一＊Yan-ChouChen,Cing-WeiZeng,Shu-YiHo,Pei-YuSu,Chia-JungLin,Ting-TingSu,Jane-YiiWu大葉大學生物產業科技學系DepartmentandGraduateProgramofBioindustry

2、Technology,Da-YehUniversity,Changhua,Taiwan摘要本研究建立一個連續進流固定化污泥反應器的生化系統模式，以動力學對都市廢水處理進行預測，並且以實際實驗進行驗證。本研究不但具有生物膜系統與菌體包覆系統的特色，並且對菌體增值、基質消耗及質傳阻力進行生化系統模式的建立。HRT大小對TKN去除效率的影響不大，均可保持在38.5-40.0％之間。當溶氧量由5.6mgL-1降低至2.3mgL-1以及再調整至6.5mgL-1的過程中，發現其出流水的COD及NOx-N並無

3、明顯變化。而當溶氧濃度降低至0.7mgL-1左右，則會形成厭氧環境，因此放流水中之TKN濃度逐漸升高，而最高值達18.6mgL-1；相反地NOx-N則降低至3.5-4.5mgL-1之間。倘若改以間歇曝氣方式操作，溶氧為0.8mgL-1時，TKN濃度將會下降，而NOx-N濃度上升至10.2mgL-1。另外，在閒歇曝氣操作方面，實驗結果顯示間歇曝氣對固定化污泥反應器的COD與NOx-N將有相當的影響。而再考慮曝氣成本與去除效率，間歇曝氣為一可行之操作策略，為兼顧顆粒內部的好氧菌群與厭氣菌群分佈，適當

4、的曝氣比例仍須進一步探討。另外，改變反應器操作條件，固定化反應器在4天以內即可達到穩定地且處理效果良好，顯示本系統具有相當好的操作穩定性。關鍵字：固定化污泥反應器，都市廢水，閒歇曝氣1.前言因人口日益增加且對生活品質要求的提高，相對的也使畜牧廢物與家庭廢水排放量逐日提高，並可想而之含氮廢物對環境污染問題已達刻不容緩容緩的地步。傳統使用自營性硝化菌之生物處理系統，但因自營菌的生長速率較異營菌來的緩慢，進而自營菌在氧氣競爭上會無法與異營菌競爭。而使傳統上活性污泥與滴濾法的硝化能力極為有限。因此，以菌

5、體固定化來提高菌體溶度藉而克服自營菌生長緩慢特性，且不致於引起其他負面影響，是現行可行的改善方法的發展方向。而有工業應用潛力的技術，尤以膠體包覆法在活性污泥系統中最具潛力(1-3)，固定化具有將生長緩慢菌體以高濃度狀態保存於連續式反應器中的優點。如固液分離容易、提高菌體濃度減少HRT及反應體積、較高忍受水力與有機物或氮突然變動負荷力、擔體內部形成特殊喜氣-兼氣-厭氣環境、大為減少污泥產生量等。2.材料與方法使用系統是以固定化污泥之顆粒置於CSTR反應器中，並曝氣，使顆粒流動混合而進行反應。2-1

6、.實驗材料本研究中以PVA(polyvinylalcohol)固定化污泥，PVA是由長春石化公司提供。H3BO3、NH4Cl、Na2S2O3‧5H2O、COD測定A、B試劑等藥品購自Merck(Darmstadt，Germany)。NaOH、NaCl購自聯工化學廠股份有限公司(新竹，台灣)。(NH4)2SO4、KH2PO4、MgSO4．7H2O、CaCl2．2H2O、FeCl3．6H2O、NaHCO3、MnCl2、ZnSO．7H2O購自上美儀器股份有限公司(員林，台灣)。Yeastpeptone

7、powder購自振芳股份有限公司(台北，台灣)。2-2.污泥來源本研究所使用之污泥取自彰化縣溪湖鄉養豬場之廢水處裡程序中的活性污泥，以含氮混合培養基作為污泥營養來源且經一段時間馴養後，再經沈澱濃縮並且離心濃縮，隨即進行污泥固定化。2-3.污泥之固定化利用本實驗室自行開發的PVA磷酸酯化法(4)將四株污泥菌群固定化。將定量的PVA加熱溶於水中，待其冷卻至室溫後，將四株污泥菌群以1：1：1：1的比例之濃縮混合菌和活性污泥均勻混合後滴入硼酸溶液中製備成固定化污泥顆粒。2-4.分析方法研究中主要分析項目

8、有化學需氧化(COD)、NH4-N、總凱式氮(TKN)、NOX-N，其中分析如下：(1)化學需氧量(COD)之測定COD測定方法採用ClosedRefiux，ColorimetricMethod分析。(2)氨氮濃度之測定取適當之水量進行蒸餾，以硼酸收集蒸餾之凝結液並以蒸餾水做適當稀釋。然後利用納式比色法(NesslerizationMethod)呈色，對照標準液測得知檢量線即可算出所取水樣中的氨氮量。(3)TKN濃度之測定其測定步驟與氨氮相同，唯在蒸餾步驟前須加入硝化步驟使水樣中的有機氮分解成氨