中文译文-探讨废水生物处理法中的活性污泥：在吸附过程中的角色.doc

1、外文翻译题目1：探讨废水生物处理法中的活性污泥：在吸附过程中的角色题目2：设计流量和处理程度对污水厂建设和运营维修的影响以及它们对政策决定的意义 外文翻译之一探讨废水生物处理法中的活性污泥：在吸附过程中的角色作者：张小春，李新润，张庆瑞，彭秋明，张文，高发明国籍：中国出处：生物资源技术中文译文：摘 要：本研究的目的是评价吸附对废水生物处理过程的影响。在没有底物的水样中，第一个小时内活性污泥发育良好，这说明此时微生物的生长与底物浓度无直接关系。进行溶解性有机物检测并未检出，说明在活性污泥吸附过程中并无解吸。活性污泥在不同吸附能力下的培养实验表明活性污泥特定生长率随着特异性吸附能力的提高而提高。本

2、实验研究旨在研究吸附能力和底物浓度的关系。当污泥负荷增加时这种吸附能力随之增加，呈线性关系。实验结果表明在对废水的生物处理的过程中应该考虑活性污泥的吸附作用。关键词：吸附；活性污泥；微生物；比生长速率1 引言 目前，有机物对水体的污染是一个全球性的环境问题，对生态和人类健康构成极大威胁。截至目前，有各种各样的方法，包括絮凝等高效去除有机污染物的方法。在这些已有的技术中，生物法因其低成本、技术简单和高效等优点成为最具前景的方法。具体地讲，活性污泥法的生物处理法已被视为废水净化的核心处理单元。 活性污泥，悬浮微生物集合体，其中的微生物通过代谢反应降解有机物，故经常被应用于废水中有机物的去除。众所周

3、知，活性污泥进行废水处理事实上是一个吸附的过程，通过在活性污泥中的微生物群落吸收代谢水中的有机物污染物。这个过程可以分为两个阶段。首先，有机物被活性污泥吸附；然后，有机物被活性污泥上的微生物降解。 根据传统的莫诺顿方程式，微生物的比增长速率被认为是底物浓度的函数。然而，在非稳态的系统中，微生物浓度和底物浓度是不断变化的，况且，微生物增长的速率与底物浓度和微生物的浓度有关。纵观这一过程，可以发现，废水中有机物的去除是吸附作用的直接结果，但是，持续性地清除有机物还是是依赖微生物的新陈代谢，即新陈代谢去除有机物的效果不是立竿见影的。因此，吸附也许是通过活性污泥法去除水中有机污染物的关键因素。 然而，

4、纵观目前已发表的文献，多数的调查研究只局限于微生物的生长与其底物浓度的关系，吸附的过程往往被忽略。至于微生物的生长过程，微生物可以利用吸附到活性污泥的有机物增长繁殖，有机物在废水中的浓度不会直接影响微生物的生长速率。换句话说，废水中有机污染物的有效去除可能主要取决于吸附过程，而微生物的生长依赖于有机物的降解率，即吸附到活性污泥上的有机物的利用率。因此，阐明微生物生长和代表水中有机物去除过程的吸附能力的关系至关重要。 在本研究中，将未被处理的生活污水作为研究对象，进行一系列测试，以确定并证明微生物的比增长速率，吸附能力和去除率之间的潜在关系。这项研究，对探明废水生物处理中的吸附过程有重要意义。2

5、 实验方法2.1 实验材料 实验所用的微生物是从实验室好氧活性污泥间歇式反应器中取得(20 L)。纯培养物从秦皇岛第二城市污水处理厂的氧化沟好氧阶段取得。反应器中装入生活污水其参数为：COD = 80050 mgL-1，pH= 7.00.4，在此状态下保持相对稳定。反应器中的生活污水每天更换一次：首先，停止曝气，然后混合液静置1 h ，再移除上清液，最后加入新的生活污水。培养24 h后，微生物进入内源呼吸阶段，活性污泥中的微生物可以用于后续实验。实验时，反应器的温度维持在202 ，溶解氧(DO)浓度大于24 mgL-1，pH =7.00.4。2.2 在加有有机物的蒸馏水和废水中生物量增长试验

6、这个试验在2000 mL的烧杯中进行，并且向其中曝气。将未经处理的废水和处于内源呼吸阶段的活性污泥一同放入烧杯；烧杯中活性污泥的浓度为3000 mgL-1。30 min后（有机物在活性污泥上的吸附达到饱和），用布氏漏斗过滤混合物，滤出的污泥被放入另外两个烧杯，分别加入1000 mL蒸馏水和1000 mL废水，并立即曝气。在曝气过程中，每10 min取一次水样，测量其混合液悬浮固体（MLSS）的浓度和化学需氧量（COD）。2.3 吸附能力对微生物增长率的影响为了研究研究吸附能力对生物量增长率的影响，我们在6个曝气的2000 mL烧杯中进行一系列测试。所用的未经处理的废水和活性污泥的性质与上述相同

7、。所有烧杯中混合液的初始COD均为700 mgL-1，MLSS均为3000 mgL-1。6个烧杯的水力停留时间分别为5，10，15，20，25，30 min。在反应结束时，测量 （1）然后烧杯中的混合液用布氏漏斗过滤，滤出的污泥被放在另外6个烧杯中，加入1000 mL蒸馏水并立即曝气。测出开始时混合液悬浮固体浓度(MLSS0) ，再测20 min后混合液悬浮固体浓度 (MLSS20)，计算微生物比增长速率（，h-1），计算公式为： （2） 注意：因为大多数微生物的世代时间为20 min，故选择20 min作为反应时间。2.4 底物浓度和污泥浓度对吸附的影响 为了测出活性污泥中微生物对有机物的最

8、大吸附量，我们在202，pH为7.000.05的条件下做了一系列试验。2.4.1 吸附能力与底物浓度的关系 5个相同的烧杯中分别加入COD值为400，500，600，700，800 mgCOD L-1的生活污水。随后，将等量处于内源呼吸的活性污泥放入7个烧杯中并确保烧杯中MLSS浓度为3000 mgL-1，再对混合液曝气，混合液的COD值降低。2.4.2 吸附能力与污泥浓度的关系 等量未经处理的废水（COD =600 mgL-1）加到5个烧杯中，再向每个烧杯加入处于内源呼吸阶段的活性污泥，使得5个烧杯中MLSS浓度分别为2250, 2570，3000，3600，4500 mgL-1，再对混合液

9、曝气，每隔5 min测一次滤液的COD值共30 min。2.5 分析方法 测定MLSS：将一张滤纸放在105 的干燥器中干燥1 h，其质量记为w0 。用上述滤纸过滤100 mL废水样品，再将有滤渣的滤纸放在105 的干燥器中干燥1 h，然后称重记为w1。3 结果与讨论3.1 吸附对微生物增长的影响 在微生物生长过程中，有机物是必要的营养物：众所周知，有机物大量存在于废水和活性污泥的表面。在这一节，将分别评价活性污泥里的微生物在废水以及含有有机物的蒸馏水中的增殖。从图1可以看出，蒸馏水（缺少有机物）中的活性污泥微生物呈快速增长的趋势，这表明微生物可以正常利用吸附到污泥表面的有机物生长繁殖。当在富

10、含底物的生活污水中，在开始阶段（10 min）微生物的增殖与前者相似。这种现象的存在说明，水中底物的量对微生物生长增殖的影响甚小，在反应初期微生物增长与水中的有机物浓度无直接关系。并且，与空白组相比，污泥的增长，这说明在污泥中的有机物被降解完后，微生物能够从废水中持续吸附有机物。但是微生物在蒸馏水中的增长会因缺少营养物质而受到阻碍。 另外，我们还检测了蒸馏水中的COD值，结果（图1）显示COD随时间变化而不同。从图1可以看出，在微生物增长阶段COD浓度不变，在水中只检出微量有机物，这表明活性污泥持续对有机物吸附并且在蒸馏水中不发生逆向解吸。在这个试验中，作为吸附剂的活性污泥与其他传统非生物吸附

11、剂有极大不同；有机物被活性污泥吸附不只是停留在污泥表面，被吸附的有机物可以扩散入微生物的内部而被降解，因此有机物很难从污泥上解吸。图1 活性污泥在蒸馏水和废水中的生长3.2 底物浓度和污泥浓度对比吸附容量的影响 活性污泥对有机物的吸附能力与底物浓度和污泥浓度有关。为了探明吸附能力和底物浓度之间的关系，我们做了一系列相关试验。从图2可以看出当底物浓度改变时，比吸附容量也随之改变。在这个试验中，反应器中活性污泥浓度保持不变。我们发现，当底物浓度增加时污泥有选择吸附性逐渐凸显。尤其当底物浓度大于700 mgL-1达到最大吸附能力即达到饱和状态时，这种选择性吸附更加明显。然后进行不同污泥量的类似试验，

12、其结果如图3所示。比吸附容量随着活性污泥浓度的降低而增加直到吸附的最高点也即饱和值。图3 活性污泥浓度对吸附能力的影响图2 比吸附容量与底物浓度之间的关系 综合考虑底物浓度和污泥浓度的影响，分析实验数据(图4)得出结论：比吸附容量和底物浓度与污泥浓度之比(污泥负荷，F/M) 有关。在这个试验中，不同的底物浓度和污泥浓度但污泥负荷相同，活性污泥对有机物的吸附量相同。因此比吸附容量是污泥负荷的函数（图5）。 比吸附容量(q) 与污泥负荷(x)的线性函数关系可以用下式表达： （4） 系数a由试验决定，在不同水质和污泥状态下，系数不同。根据图5，类似的现象也可能发生活性污泥对有机物的吸附达到饱和的状态

13、下；当污泥负荷增加时，比吸附容量增加；当比吸附容量达到某一值时，比吸附容量不再增加维持稳定。图5 比吸附能力与污泥负荷的关系图4 活性污泥吸附能力对微生物比增长速率的影响3.3 吸附对微生物比增长速率的影响微生物与营养物质有关，微生物可以利用的营养物质必须是吸附到微生物表面的可溶性有机物；微生物增长与吸附到污泥的有机物的关系比与水中的有机物的关系更加密切；因此设计一系列试验探究微生物比增长速率与比吸附容量的关系。吸附不同量有机物的活性污泥被分别放入蒸馏水中进行搅动和曝气，20 min后测量污泥的增长量；不同吸附量的活性污泥其中的微生物比增长速率不同，结果在图6中显示。图6显示了两个系列试验的结

14、果，两者试验过程中采用的活性污泥来自不同的培养基。正如图中所示，微生物比增长速率 (l)与比吸附容量(q)存在某种特定关系，l随着q的增加而增加，基本符合线性关系。在图6中，可以看到比增长速率存在最大值。当比吸附容量达到某一特定值时，比增长速率不再增加稳定在某一定值，这与前面的研究结果一致。图6 活性污泥负荷对吸附容量的影响4 结论利用微生物降解水中的有机物在目前污水处理领域扮演重要角色，其中吸附是关键过程。持续去除水中有机物依赖于微生物的代谢活动。可以被活性污泥微生物利用的营养物质必须先被吸附到微生物的表面，而不是直接来自污水。因此水中的有机物必须先被吸附到微生物的表面再被微生物利用。致谢我们非常感谢来自中国国家自然科学基金（批准号：21207112），中国教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-12-0690），河北省自然科学基金（编号：B2012203060），中国博士后科学基金（No.2012M510770，2013T60265）和河北省高校优秀青年学者科学基金会（编号：Y2011113）的资金支持。参考文献1Brandt, B.W., Kelpin, F.D.L., van Leeuwen, I.M.M., Kooijman, S.A.L.M., 2004. Modelling micro