固定化技术改性聚氨酯填料前后BTF工艺运行及微生物群落变化

刘佳; 李萍; 鲁少杰; 陶敏; 韩月阳; 梁文俊

北京工业大学学报 ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (07) : 825 -834.

刘佳, 李萍, 鲁少杰, 陶敏, 韩月阳, 梁文俊

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摘要

采用固定化技术，以10%的聚乙烯醇（PVA）、2%的海藻酸钠（SA）以及1.5%的活性炭（AC）和2%碳酸钙（CaCO₃）对聚氨酯（PU）海绵进行表面改性。在不同恶劣工况下，研究了装填改性填料的生物滴滤塔（biotrickling filter, BTF）对乙苯的去除性能，并结合高通量测序技术对BTF系统中微生物群落变化进行了分析。同时，与装填未改性PU填料的BTF的性能进行了对比。改性后的PU填料持水性能好；装填了改性填料的BTF的挂膜周期由10 d缩短至4 d,对乙苯的去除效率由90%提升至100%;可承受800～2 000 mg/m³质量浓度波动产生的短期冲击负荷；停滞7 d所需的恢复时间由6 d缩短至4 d。在进口质量浓度为800 mg/m³、停留时间为28 s的条件下，装填PU填料的BTF对乙苯的去除负荷为63.6 g/（m³·h）,而装填改性填料的BTF对乙苯去除负荷达到85.9 g/（m³·h）。高通量测序结果表明，改性后填料中微生物群落的Chao指数、Ace指数以及Shannon指数明显高于未改性的填料；OTU的数量增加了33个；改性前存在的优势菌群主要有Bacteroidetes、Proteobacteria、Candidatus Saccharibacteria、Actinobacteria,经过改性后Chlamydiae以及Firmicutes的相对丰度也有所提高。装填了改性填料的BTF的稳定性及去除性能更高，填料中的微生物量、微生物群落丰富度和多样性也明显增加。