[發(fā)明專利]一種以紡織物和聚乙烯醇無紡布為載體的反硝化細(xì)菌固定化固定式生物活性填料制備及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410137280.0
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103951082B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宏;姚仁達(dá);管清坤;王小樂;吳城鋒;王猛;陳偉;鄢琳;孟婷;尚海源;胡希佳;陶慕翔;趙月蘭;王玉潔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N11/08
• 分類號: C12N11/08;C02F3/10;C02F3/34
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，涉及一種以紡織物和聚乙烯醇無紡布為載體的反硝化細(xì)菌固定化固定式生物活性填料制備及應(yīng)用。?

背景技術(shù)

隨著國內(nèi)外對水體氮污染問題的日益關(guān)注和高度重視，污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)越發(fā)嚴(yán)格。我國污水處理廠普遍要求嚴(yán)格執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。然而現(xiàn)有工藝的脫氮效果很難達(dá)到總氮（TN）提標(biāo)的要求，必須對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行升級。?

水體脫氮技術(shù)包括物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)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(tǒng)生物脫氮是指在好氧條件下通過硝化細(xì)菌的作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，再在缺氧條件下通過反硝化細(xì)菌的作用將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?

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

根據(jù)國內(nèi)大多數(shù)污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況得出活性污泥系統(tǒng)反硝化過程中常存在如下問題：反硝化細(xì)菌在目前工藝條件下難以形成較強(qiáng)的菌群優(yōu)勢，反應(yīng)器啟動時間長，脫氮效率低；與生物膜法相比，系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力較差；大量反硝化細(xì)菌在高濃度下，沉淀池部位易出現(xiàn)污泥呈大團(tuán)塊上浮，對出水水質(zhì)產(chǎn)生較大影響等。?

近年來微生物細(xì)胞固定化技術(shù)用于水處理領(lǐng)域關(guān)注度大幅提高。此技術(shù)可以在短時間內(nèi)大幅提高系統(tǒng)內(nèi)功能微生物的濃度，建立并維持穩(wěn)定的功能微生物的生態(tài)優(yōu)勢，產(chǎn)生預(yù)期的物質(zhì)代謝過程，縮短反應(yīng)器的啟動時間，明顯增強(qiáng)對原水酸堿度、毒性、鹽度等變化的適應(yīng)能力，在水處理領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。?

常見的微生物細(xì)胞固定化方法包括吸附法、交聯(lián)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(jié)合力不強(qiáng)；交聯(lián)法對微生物的活性有影響，并且交聯(lián)劑比較昂貴。目前以包埋法最為常用。傳統(tǒng)的細(xì)菌包埋方法是將細(xì)菌與包埋材料結(jié)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(jié)構(gòu)優(yōu)勢，實(shí)際應(yīng)用效果不理想。而利用拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等傳統(tǒng)填料與包埋體通過粘附方式結(jié)合起來制得的生物活性填料存在整體穩(wěn)定性差、包埋體易脫落、細(xì)菌易流失等問題。?

針對上述問題，我們把細(xì)菌包埋和載體填料有機(jī)結(jié)合在一起，開發(fā)出一種整體穩(wěn)定性好、工藝性能好的以紡織物和聚乙烯醇無紡布為載體的反硝化細(xì)菌固定化固定式生物活性填料，在水處理脫氮領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。?

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于開發(fā)出一種以紡織物和聚乙烯醇無紡布為載體的反硝化細(xì)菌固定化固定式生物活性填料的制備方法，利用該方法制備出一種整體穩(wěn)定性好、工藝性能好的反硝化細(xì)菌固定化固定式生物活性填料，安置于水處理反應(yīng)器中，應(yīng)用于水處理脫氮領(lǐng)域，在短時間內(nèi)建立并維持反硝化細(xì)菌的菌群優(yōu)勢，維持系統(tǒng)高效的反硝化能力。該生物活性填料載體采用主要成分為聚乙烯醇纖維的無紡布，多層無紡布和一層紡織物疊加在一起，涂抹其上的反硝化細(xì)菌包埋液經(jīng)過硼酸二次交聯(lián)固化形成的包埋體與無紡布牢固地粘合在一起，包埋體層通過紡織物網(wǎng)孔形成鉚固結(jié)構(gòu)，制備出的生物活性填料具有整體穩(wěn)定性好、抗水流沖擊能力強(qiáng)、反硝化細(xì)菌優(yōu)勢地位建立時間短及反硝化細(xì)菌菌群優(yōu)勢維持時間長等優(yōu)點(diǎn)。此外，反硝化細(xì)菌固定化生物活性填料通過預(yù)制框架固定后，置于水處理反應(yīng)器中，填料不會隨水流流失，反硝化效果穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)上述狀態(tài)，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。?

一種以紡織物和聚乙烯醇無紡布為載體的反硝化細(xì)菌固定化固定式生物活性填料，其特征在于：該生物活性填料的多層無紡布和一層紡織物疊加在一起的載體被反硝化細(xì)菌包埋體包埋，包埋載體以紡織物為支撐固定在預(yù)制框架上形成反硝化細(xì)菌固定化生物活性填料，無紡布與無紡布之間、無紡布與紡織物之間均有包埋體。載體被包埋體包埋后的厚度，即層疊加方向?yàn)?.5mm-11mm。若干反硝化細(xì)菌固定化生物活性填料以紡織物為支撐平行傾斜地固定在預(yù)制框架上。?

一種以紡織物和聚乙烯醇無紡布為載體的反硝化細(xì)菌固定化固定式生物活?性填料的具體制備步驟如下：?

（1）將富集培養(yǎng)反硝化細(xì)菌后得到的反硝化細(xì)菌菌懸液離心濃縮，得到細(xì)菌數(shù)量級為10⁸-10⁹的反硝化細(xì)菌濃縮液；?

（2）將聚乙烯醇加入水中，加熱至90℃溶解，取出攪拌均勻并冷卻至31℃±1℃，得到聚乙烯醇溶液；?