[發(fā)明專利]一種基于聚氨酯載體的反硝化細菌固定化生物活性填料的制備及應用

無效

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• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103951079A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 楊宏;尚海源;管清坤;吳城鋒;姚仁達;王猛;陳偉;鄢琳;王小樂;孟婷;陶慕翔;胡希佳;趙月蘭;王玉潔
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/28;C12N11/08;C12N11/04
• 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(fā)明涉及水處理領域，特別涉及一種基于聚氨酯載體的反硝化細菌固定化生物活性填料的制備及應用。

背景技術

農業(yè)氮肥的過量施用，工業(yè)含氮廢水和城市生活污水的不合理處置，造成水中硝酸鹽氮濃度升高。人體攝入過量高硝酸鹽氮的水會引發(fā)消化道癌癥或肝癌，高硝酸鹽水體也會引發(fā)水體富營養(yǎng)化的問題，因此去除硝酸鹽氮的研究成為國內外的研究熱點。

常用的傳統(tǒng)脫氮方法是生物法。目前生物法處理水中的硝酸鹽氮，主要是活性污泥法，該脫氮方法存在的主要問題有：反硝化細菌在目前工藝條件下難以形成較強的菌群優(yōu)勢，脫氮效率低，反應器的啟動時間長；與生物膜法相比，系統(tǒng)抗沖擊負荷能力較差；大量的反硝化細菌在高濃度下，在沉淀池部位易出現(xiàn)污泥呈大團塊上浮現(xiàn)象，對出水水質有很大的影響。

反硝化細菌固定化技術可以大幅度提高反硝化細菌濃度，使反硝化細菌不易流失、縮短反應器啟動時間、抗毒性和耐酸堿、耐鹽能力明顯增強，能純化反硝化細菌的生態(tài)優(yōu)勢，產生特性高效反應，顯示出良好的應用前景。

CN101941758公開了“一種聚氨酯固定化硝化細菌處理電廠含氮廢水的方法”，它的目的是提供一種提高污水脫氮處理效率的聚氨酯固定化硝化細菌處理電廠含氮廢水的方法。該技術方案：從脫氮污水處理系統(tǒng)的好氧活性污泥中篩選出高活力的硝化細菌進行擴增培養(yǎng)，離心濃縮制成硝化菌懸浮液備用，向16wt%的聚乙烯醇中添加0.016g/L的海藻酸鈉，溶解冷卻后加入等體積菌懸液，之后倒入直徑0.5-1.0cm的球形聚氨酯載體中進行吸附，1-2小時后，加入飽和硼酸進行交聯(lián)，制成聚氨酯固定化硝化細菌并將其投加到流化床反應器中運行。其不足之處是：將直徑0.5-1.0cm的球形聚氨酯載體單獨吸附固定化后，聚氨酯表面會形成一層致密的膜，影響傳質，處理效率低。此外，研究表明，聚氨酯載體直徑大于0.5cm時，載體內部傳質受到影響形成死區(qū)。聚乙烯醇為16wt%，此質量分數(shù)對于聚氨酯載體固定化來說濃度偏大，采用自然吸附方式會因為聚乙烯醇濃度太高，粘度大，導致聚氨酯載體內部無法吸附到聚乙烯醇混合液。

針對上述問題，我們開發(fā)出一種具有高效的反硝化效率的生物活性填料，具有廣泛的應用前景。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)出一種基于聚氨酯載體的反硝化細菌固定化生物活性填料，該生物活性填料采用固定化的方式制成，能夠形成高效的反硝化菌群優(yōu)勢，而且以聚氨酯泡沫作為載體，聚氨酯泡沫在成型過程中內部形成了很多微孔，可為微生物提供非常良好的、相對安定的生存環(huán)境，有利于微生物的附著、繁殖。

為了實現(xiàn)上述狀態(tài)，本發(fā)明采用了以下技術方案。

一種基于聚氨酯載體的反硝化細菌固定化生物活性填料，其特征在于：塊狀的聚氨酯泡沫通過擠壓吸附包埋液吸附固載有反硝化細菌的包埋液固化后進行切割得到的顆粒狀生物活性填料。

一種基于聚氨酯載體的反硝化細菌固定化生物活性填料的制備方法，其特征在于：以聚氨酯泡沫等高分子材料為包埋載體；以城市污水廠二沉池剩余污泥為菌源，將篩選富集培養(yǎng)后的反硝化細菌菌懸液離心濃縮，得到10⁸-10⁹個/mL的反硝化細菌濃縮液；根據(jù)聚乙烯醇-硼酸二次交聯(lián)方法，將反硝化細菌濃縮液和聚乙烯醇溶液混合，并添加碳酸鈣制備成包埋液，聚乙烯醇質量濃度為30-50g/L，碳酸鈣質量濃度為10g/L；將包埋液倒入整張聚氨酯泡沫中，反復擠壓聚氨酯泡沫，使包埋液進入到聚氨酯泡沫內部，放入飽和硼酸溶液中1-3h后，調節(jié)硼酸溶液pH到8-10，交聯(lián)3-24h，將其取出，洗凈表面殘留物質，切成符合要求形狀；其形狀可為長寬高分別為3-5mm的長方體或正方體，直徑3-5mm、高3-5mm的圓柱體，得到顆粒狀反硝化細菌生物活性填料。

上述一種基于聚氨酯載體的反硝化細菌固定化生物活性填料用于水處理技術。

本發(fā)明所述的基于聚氨酯載體的反硝化細菌固定化生物活性填料的有益效果主要體現(xiàn)在：

1.固定化生物活性填料包菌量大，可建立反硝化菌群優(yōu)勢，處理效率高；

2.聚氨酯載體在成型過程中會形成很多的內部孔穴，可為反硝化細菌提供非常良好的、相對安定的生存環(huán)境，有利于硝化細菌的繁殖、附著；

3.交聯(lián)結束后將聚氨酯泡沫制成符合要求的形狀，避免了交聯(lián)前切割造成每個填料表面形成一層致密的膜，有利于傳質，節(jié)省了原料；