[發明專利]一種以聚乙烯醇纖維為骨架材料的顆粒狀反硝化細菌固定化生物活性填料制備及應用

有效

• 申請號: 201410137193.5
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103951074A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 楊宏;姚仁達;管清坤;孟婷;王小樂;吳城鋒;王猛;陳偉;鄢琳;尚海源;胡希佳;陶慕翔;趙月蘭;王玉潔
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/10
• 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

本發明屬于水處理技術領域，涉及一種以聚乙烯醇纖維為骨架材料的顆粒狀反硝化細菌固定化生物活性填料制備及應用。?

背景技術

隨著國內外對水體氮污染問題的日益關注和高度重視，污水處理廠的出水標準越發嚴格。我國污水處理廠普遍要求嚴格執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。然而現有工藝的脫氮效果很難達到總氮（TN）提標的要求，必須對現有技術進行升級。?

水體脫氮技術包括物理化學法和生物法。物理化學法雖然簡單，但易引起二次污染。目前污水處理廠大多采用生物法。傳統生物脫氮是指在好氧條件下通過硝化細菌的作用將氨氮轉化為硝態氮，再在缺氧條件下通過反硝化細菌的作用將硝態氮轉化為氮氣。?

新近研究發現了自養反硝化細菌和好氧反硝化細菌，拓寬了反硝化細菌的適用條件。但目前兩者的主要瓶頸在于反硝化細菌生長較慢，反應器啟動時間較長且脫氮能力較低。其大規模推廣應用尚需進一步研究和實踐驗證。因此，目前我國各大水廠仍普遍利用異養反硝化細菌在缺氧條件下進行生物脫氮，主要工藝形式為活性污泥法。?

根據國內大多數污水處理廠的實際運行情況得出活性污泥系統反硝化過程中常存在如下問題：反硝化細菌在目前工藝條件下難以形成較強的菌群優勢，反應器啟動時間長，脫氮效率低；與生物膜法相比，系統抗沖擊負荷能力較差；大量反硝化細菌在高濃度下，沉淀池部位易出現污泥呈大團塊上浮，對出水水質產生較大影響等。?

近年來微生物細胞固定化技術用于水處理領域關注度大幅提高。此技術可以在短時間內大幅提高系統內功能微生物的濃度，建立并維持穩定的功能微生物的生態優勢，產生預期的物質代謝過程，縮短反應器的啟動時間，明顯增強對原水酸堿度、毒性、鹽度等變化的適應能力，在水處理領域顯示出巨大的應用前景。?

常見的微生物細胞固定化方法包括吸附法、交聯法和包埋法。吸附法固定的?微生物量少，微生物與吸附載體之間的結合力不強；交聯法對微生物的活性有影響，并且交聯劑比較昂貴。目前以包埋法最為常用。傳統的細菌包埋方法是將細菌與包埋材料結合在一起，形成包埋體，例如微球、包埋塊等。此方法操作簡單，但局限性大，包埋體本身缺乏水處理填料所具有的結構優勢，實際應用效果不理想。而利用拉西環、鮑爾環、階梯環等傳統填料與包埋體通過粘附方式結合起來制得的生物活性填料存在整體穩定性差、包埋體易脫落、細菌易流失等問題。?

針對上述問題，我們把細菌包埋和載體填料有機結合在一起，開發出一種整體穩定性好、工藝性能好的以聚乙烯醇纖維為骨架材料的顆粒狀反硝化細菌固定化生物活性填料，在水處理脫氮領域具有廣泛的應用前景。?

發明內容

本發明的目的在于開發出一種以聚乙烯醇纖維為骨架材料的顆粒狀反硝化細菌固定化生物活性填料的制備方法，利用該方法制備出一種整體穩定性好、工藝性能好的反硝化細菌固定化生物活性填料，投加至水處理反應器中，應用于水處理脫氮領域，在短時間內建立并維持反硝化細菌的菌群優勢，維持系統高效的反硝化能力。該生物活性填料由包含反硝化細菌菌體的包埋體和聚乙烯醇纖維絲骨架兩部分組成，包埋體由包埋液經硼酸二次交聯得到；將由立體不規則聚乙烯醇纖維絲組成的纖維塊浸泡于聚乙烯醇溶液和反硝化細菌濃縮液混合而成的包埋液中，經硼酸二次交聯固定后，包埋體嵌入到骨架中纖維絲之間孔隙中，將聚乙烯醇纖維絲骨架包埋在包埋體中，骨架中不規則纖維絲與包埋體結合為一個穩定的有機整體，再經切割制成顆粒狀生物活性填料。由于包埋體和聚乙烯醇纖維絲的有機結合，生物活性填料具有更多的性能，其繼承了原有單純反硝化細菌與包埋材料的所有優點。制備的顆粒狀生物活性填料具有各種載體所具有的特性，例如流動性強、比表面積大、不易堵塞等優點。為了實現上述狀態，本發明采用了以下技術方案。?

一種以聚乙烯醇纖維絲為骨架材料的顆粒狀反硝化細菌固定化生物活性填料，其特征在于：該填料是由包含反硝化細菌菌體的包埋體和聚乙烯醇纖維絲骨架兩部分組成；包埋體嵌入到骨架中纖維絲之間孔隙中，將聚乙烯醇纖維絲骨架包埋在包埋體中，骨架中不規則纖維絲與包埋體結合為一個穩定的有機整體。上述以聚乙烯醇纖維絲為骨架材料的反硝化細菌生物活性填料為顆粒狀，可為正方?體、長方體或圓柱體。優選長、寬、高可為5mm-10mm的正方體或長方體，或底面直徑和高均可為5mm-10mm的圓柱體。?

一種以聚乙烯醇纖維絲為骨架材料的顆粒狀反硝化細菌固定化生物活性填料的具體制備步驟如下：?