[發明專利]細菌包埋固定化活性載體填料及制備方法

無效

• 申請號: 201310097975.6
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN104071901A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 楊宏
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于生物水處理技術領域，涉及一種新型細菌包埋活性載體填料及制備方法。

背景技術

細菌包埋技術經過多年的發展，在水處理領域已經接近達到大規模應用的程度。在水處理領域由于水處理工藝過程的特殊性，包埋技術的研究主要圍繞著兩個方向進行。一個方向是包埋材料固化形成包埋體后，包埋體本身的機械強度和傳質性能的研究，研究者主要圍繞著包埋材料性能展開研究，常用的有海藻酸鈉、聚乙烯醇（PVA）等，同時添加碳酸鈣、磷酸鈣、氯化鈣等增加包埋體硬度的材料。另一個方向是包埋體固化工藝過程，這主要是圍繞固化過程對包埋目標細菌活性的損害研究，研究者不斷地篩選固化方法，力圖減少固化的化學過程對細菌細胞的損害。針對以PVA為主體包埋材料的固定化過程中還要注意PVA包埋體表面的羥基的減少，以避免包埋體之間的相互粘結。在這部分研究中，包埋體固化在追求高機械強度所使用的強烈化學過程同細菌的保護是相矛盾的。在細菌以包埋的方式固定過程中，這對矛盾是無法徹底解決的。所以，在細菌包埋技術研究中，研究者都力爭追求一種，在能夠使細菌菌體損害最小的前提下，使包埋體經固化后，機械強度和材料通透性盡量做到最好。目前現有包埋技術制作出的包埋體，為了保持細菌的活性，在機械強度、表面粘結性方面，相對于水處理工藝過程所要求的程度，都存在著一定的不足，致使細菌包埋技術在水處理領域實際的工程應用受到了極大地限制。

本申請就是基于發明人在細菌固定化研究和應用過程中經驗的積累，結合細菌固定化活性載體的研制而提出的。

發明內容

本發明基于復合型細菌包埋活性載體填料的整體性能，載體對包埋體材料的保護性能，以及在細菌包埋工業化生產的實施過程中，需要考慮的工藝連續性和產品質量的穩定性，而提出的一種新型結構的細菌包埋固定化活性載體填料。即通過活性載體填料的特殊結構形式，將細菌包埋體和載體的結合，制造出對細菌包埋體具有很好保護作用、整體具有較好的機械強度，耐水力剪切、耐機械摩擦、整體性能穩定的復合細菌包埋活性填料。另外通過載體材料性質（相對于水的比重）不同的選擇，可以實現復合細菌包埋活性填料，在水中可呈現懸浮態、漂浮態或沉淀狀態，用以適應不同的水處理工藝要求。

細菌包埋固定化活性載體填料，其特征在于，細菌包埋固定化活性載體填料為柱狀體，包括中心層的比重調節填充區（3）、中間層的載體（2）和細菌包埋體（1），中間層的載體（2）的表面開有溝槽，細菌包埋體（1）便位于溝槽內。

本發明的載體（2）的材質，一般為大分子材料，比重可根據工藝（呈現懸浮態、漂浮態和沉淀狀態）的需要進行選擇，材料本身為親水性或表面經過親水處理，本身具有一定的機械強度和較強的耐酸、堿性能。

細菌包埋體（1）由細菌（功能細菌）和包埋材料（如聚乙烯醇及其他添加材料）組成的細菌包埋體。

比重調節填充區（3）可根據需要填充不同比重的固體材料，從而進一步調整細菌包埋固定化活性載體填料的比重，實現細菌包埋固定化活性載體填料的比重在水中呈現懸浮態、漂浮態或沉淀狀態。

本發明顯著特征在于載體部分表面所設計的溝槽，以及包埋體同載體的相對結構關系，載體表面的開溝槽面積（可簡單認為細菌包埋體的外表面）和最終產品（細菌包埋固定化活性載體填料）表面積比，在滿足結構要求的條件下盡量大，但是強調載體對細菌包埋體的保護作用，本發明優選開槽面積不大于細菌包埋固定化活性填料載體表面積的80%，另外，溝槽深度不大于2mm，有利于傳質和節約包埋材料及細菌。

本發明細菌包埋固定化活性載體填料的制備方法包括如下步驟：

（1）確定目標功能細菌和細菌包埋材料配方，制成含有細菌固化前的包埋體粘稠混合液；

（2）選擇載體材料和比重調節填充區的材料，按圖中所示方式制成套層條狀載體，并在載體表面開設溝槽；

（3）將包埋體粘稠混合液均勻涂至條狀載體上，溝槽部分涂滿。

（4）將涂有包埋體粘稠混合液的載體條整體進行化學固化過程。

（5）固化完成后的條狀復合載體，通過機械橫向切割，制成復合細菌固定化活性載體填料顆粒。

載體材料初始形狀為條形不限橫截面形狀，可為圓形的、多邊形的、正方形的等，這樣利于固化前細菌包埋粘稠混合液體的定量附著控制和自動化生產，附著有細菌包埋混合液體的整體條狀載體經化學固化后，可以根據工藝需要對條狀載體進行橫向機械剪切。

附圖說明

圖1為細菌包埋固定化活性載體填料截面為圓形截面示意圖；

圖2為細菌包埋固定化活性載體填料截面為多邊形截面示意圖；