[發明專利]一種水體處理構件及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611152387.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN108217968B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 王迎春
• 申請（專利權）人: 王迎春
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;嚴政

本發明涉及水處理領域，公開了一種水體處理構件及其制備方法和應用。具體地，本發明提供了一種水體處理構件，其中，該水體處理構件包括：載體，包覆結構，所述包覆結構為含有白色硅酸鹽水泥、石灰石和白云母的材料硬化后形成的結構，所述包覆結構包裹一個或多個載體，和微生物，所述微生物附著于所述載體和/或所述包覆結構的表面和/或內部。將本發明提供的水體處理構件應用于污水處理中，可以很好地清除污水中的有機物。并且，將本發明提供的水體處理構件用于污水處理后，大部分仍保持完整，破損程度較低，這說明本發明提供的水體處理構件具有良好的機械強度。

技術領域

本發明涉及水體處理領域，具體地，涉及一種水體處理構件，制備水體處理構件的方法，該水體處理構件在水體處理中的應用。

背景技術

在水體處理領域，固定化微生物普遍比未固定化的微生物性能好、穩定、降解有機物性能力強、耐毒、抗雜菌、耐沖擊負荷。將固定化微生物制備成顆粒狀、膜狀和包埋制成凝膠，充填到反應器中用于連續流運行，微生物不會流失。固定化方法有載體結合法、交聯法、包埋法、逆膠束酶反應系統和孔網狀載體截陷固定技術。

1、載體結合法

以共價結合、離子結合和物理吸附等將微生物固定在非水溶性的載體上。載體有葡聚糖、活性炭、膠原、瓊脂糖、多孔玻璃珠、高嶺土、硅膠、氧化鋁、羧甲基纖維素等。在污水處理中，這種固定方式要求生物膜載體表面具某種活性基團，通常可對載體表面進行改性，達到攜帶活性基的目的。

2、交聯法

將微生物與2個或2個以上的官能團的試劑反應形成共價鍵的固定方法。交聯劑有：戊二醇、雙重氮聯苯胺和六亞甲基二異氰酸酯。細胞間自交聯是自然界普遍存在的一種現象，如活性污泥系統中菌膠團的形成以及厭氧污泥床中顆粒污泥的產生均是通過細胞間自交聯實現的。為了進一步強化細胞間或酶間的這種自交聯程度，可以認為的加入一些交聯劑形成細胞間的穩固結合。交聯劑在活性污泥系統中也有應用，有時認為地向曝氣池內投加一定量的交聯劑能得到更好的菌膠團，它有利于二沉池中泥水分離及有助于控制曝氣池內微生物濃度。

3、包埋法

微生物固定化方法中，以包埋法最為常用：包埋法的原理是將微生物細胞截留在水不溶性的凝膠聚合物孔隙的網絡空間中。通過聚合作用或通過離子網絡形成，或通過沉淀作用，或改變溶劑、溫度、pH值使細胞截留、凝膠聚合物的網絡使其可以阻止細胞的快速泄露，同時能讓底物物質緩慢滲入進去和產物擴散出來。

目前常規包埋材料可分為天然高分子多糖類和合成高分子化合物兩大類。以與固定化酶相同的固定方法將酶活力強的微生物體固定在載體上，微生物體本身是多酶體系的固定化載體，將整個細胞固定化更有利于保持其原有活性，甚至可提高活性。

具體地，包埋法包括將微生物包埋在凝膠微小格子中，或者將微生物包裹在半透性的聚合物膜內的固定方法。格子型的包埋材料：聚丙烯酰胺(PACAM)凝膠、聚乙烯醇(PVA)、瓊脂、硅膠等。微膠囊型的包埋材料有尼龍、乙基纖維素和硝酸纖維素。包埋技術是通過某些多聚體化合物包裹微生物，從而達到固定微生物的目的。它有兩大特點，一是可快速、簡捷地獲得固定微生物；二是可以選擇性地同時固定不同菌屬的微生物。目前，該種技術在文獻中已有大量報道，特別是在生物工程領域。由于研究目的的不同，所選用的多聚體包埋劑也不盡相同。在污水生物處理中，人們應用較多的包埋劑為PVA及海藻酸等。經過多聚體包埋處理后的微生物分別于多聚體骨架內，可以將它們制成顆粒或方塊狀等不同形狀的材料。值得強調的是，多聚體在包埋處理了微生物后，一般其機械強度不夠理想，加之微生物在包埋體的增長，使的包埋體的破損率較高。這些無疑在一定程度上限制了多聚體包埋技術在污水生物處理中的大規模應用。

因此，急需尋找一種既不影響微生物活性，同時具有較高機械強度的包埋材料。

發明內容