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氮素污染是水体中有机污染最难处理的污染指标,在我国引起的环境问题最为突出。微生物生化处理技术是去除水体中氮素污染的重要途径。固定化载体的界面及孔隙结构直接影响微生物的附着和生长,因此,设计相应功能的载体材料,强化微生物生化反应的长效发挥已成为目前污水处理材料的重要研究方向。本文系统研究了采自安徽明光与甘肃临泽两产地凹凸棒石的改性工艺及其净化染料废水的性能,再将其用于制备凹凸棒石/聚乙烯醇微生物固定化载体材料,系统考察了载体的性能、微生物的附着生长以及对水体中氨氮的去除效率。主要结论如下:(1)采用KH550对安徽明光(MG)和甘肃临泽(LZ)凹凸棒石进行有机改性,基于响应曲面法优化改性溶液配方,并用于吸附刚果红(CR)和亚甲基蓝(MB)。研究结果表明:MG的最佳改性配方为:凹凸棒石10 g,水50 g,乙醇50 g,KH550 5 g;LZ的最佳改性配方为:凹凸棒10 g,水100 g,KH550 10 g,即凹凸棒石的产地不同,改性的溶剂配方也要做对应调整。改性样品中MG-5,LZ-9对CR最大吸附容量分别为148.27 mg/g,123.12 mg/g,分别是MG、LZ吸附量的1.9倍和2.1倍。吸附动力学拟合符合伪二级模型,吸附热力学拟合符合Langmuir模型,表明吸附过程以化学吸附和单分子层吸附为主导。Zeta电位的测定表明静电吸引是有机改性凹凸棒石吸附CR的主要驱动力,比表面积的增大及微孔结构的增多为吸附提供了更多的吸附位点。(2)以MG、KH550-MG为无机相、聚乙烯醇缩甲醛(PVFM)为基体制备了MG/PVFM,KH550-MG/PVFM复合材料,同时构建PVFM、MG/PVFM,KH550-MG/PVFM、普通活性污泥四个反应器,系统考察了载体的性能及其在污水净化中的微生物固定化效果。研究发现:MG、KH550-MG均匀分散在PVFM基体中,尤其KH550-MG与PVFM基体形成了牢固的化学结合。无机相的加入使载体的孔隙率提高,形成大孔小孔互穿结构,表观密度增加,吸水倍率增加。PVFM、MG/PVFM,KH550-MG/PVFM三种载体均具有良好的微生物亲和性,其中KH550-MG/PVFM载体在反应器运行20天时微生物挂膜量最高,达到165.55 mg/g;COD平均去除率、总氮平均去除率分别达到94.37%、85.73%,浊度等值降低至1.11 NTU。性能均高于普通活性污泥反应器,表现出优异的微生物固定化性能。(3)以LZ、KH550-LZ为无机相、PVFM为基体制备了LZ/PVFM,KH550-LZ/PVFM复合材料,同时构建PVFM、LZ/PVFM、KH550-LZ/PVFM、普通活性污泥四个反应器,系统考察了载体的性能及其在污水净化中的微生物固定化效果。研究发现:LZ、KH550-LZ均匀分散在PVFM基体中,KH550-LZ与PVFM基体形成牢固的化学结合。LZ中的碳酸盐伴生矿物在制备PVFM中具有明显的化学致孔效应。添加无机相使载体的孔隙率提高,形成大孔小孔互穿结构,表观密度增加,吸水倍率增长。PVFM、LZ/PVFM、KH550-LZ/PVFM三种载体均具有良好的微生物亲和性,其中KH550-LZ/PVFM载体在反应器运行20天时最高微生物挂膜量达到159.51 mg/g,是PVFM的2.39倍,COD平均去除率达到93.87%,总氮平均去除率达到82.27%,浊度等值均降低至1.94 NTU,微生物固定化性能优异。