[發明專利]一種負載功能型微生物的營養緩釋填料及其應用

有效

• 申請號: 201711493925.4
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108220278B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 成卓韋;陳建孟;於建明;陳東之;葉杰旭;徐丹華
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C12N11/10
• 分類號: C12N11/10;B01D53/85
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;李世玉

本發明公開了一種負載功能型微生物的營養緩釋填料及其應用，所述填料以多孔海藻酸鹽凝膠為支架并負載微生物菌體制成。本發明中制備的負載功能型微生物的營養緩釋填料投入反應器中運行后可發現，該填料在使用過程中能夠緩慢釋放營養成分，對環境pH進行調節，不需要外加無機營養液及進行堿液調節，對乙酸丁酯等降解效率要高于采用普通聚氨酯泡沫填料的對照反應器，同時該填料還能顯著縮短反應器的啟動期，在廢氣生物凈化領域將發揮及其重要的作用。

(一)技術領域

本發明屬于環境污染生物凈化技術領域，涉及了本發明所述的負載功能型微生物的營養緩釋填料制備方法，及其在廢氣生物凈化設施中的應用。

(二)背景技術

近年來，生物凈化法是一種潛力巨大的廢氣凈化方法，在各個國家和地區的研究十分熱門。填料是生物凈化系統的重要組成部分，它的性能直接影響著整個凈化系統的去除效率。因此，開展填料特性研究、開發新型廢氣處理用生物填料是十分必要的。

目前生物凈化系統中應用的填料主要有天然填料和有機合成填料兩類，其中天然填料如泥炭、木屑等質輕、孔隙率高、富含營養物質，適合微生物附著生長，但是這些天然填料機械強度不高，運行過程中容易出現填料層塌陷、壓實等情況，反應器內易產生較大的壓降，影響廢氣凈化效果，3-5年需要更換且難再生。而有機合成填料如鮑爾環、聚氨酯泡沫等質輕、機械強度高、耐腐蝕、能夠批量生產，但是這類填料大多表面光滑，缺乏微孔結構，不利于微生物附著掛膜且不含營養物質。然而這兩類填料均不能同時滿足理想填料的多種性能，限制了生物凈化法的進一步應用。最近興起的營養緩釋技術和微生物固定化技術在填料制備中都顯示出了一定的優勢。

營養緩釋技術旨在將營養物質實現固相負載，使其在運行過程中緩慢釋放供微生物生長所需的營養物質，以保障系統的長期運行。E.Dumont等利用尿素、碳酸鈣、磷酸和有機粘結劑等材料制備出一種新型填料UP20，這種填料pH緩沖能力強、持水性好，并且具有營養緩釋功能，在處理流量為10g·(m³·h)^-1的H₂S廢氣時去除效率仍在93％以上，性能明顯優于松樹皮。遇靜等采用褐煤、多面空心小球、碳酸鈣和膠黏劑等材料制備出新型的生物填料，該填料能在濕潤環境中長時間地保持結構完整性，含有豐富的營養并具有一定緩釋能力，應用此復合填料的生物濾床具有較好的甲苯降解性能，在氣流量為100m³·h^-1、入口甲苯濃度150mg·m^-3，床層溫度為20℃～30℃，濾床濕度為50％時，甲苯去除率大于80％。陳建孟等利用低水溶性的有機礦粉、網狀纖維和高分子粘結劑等材料制得新型填料，能在潮濕環境中保持良好的粘結強度，并且具有營養緩釋功能，系統停運12d后只需2d就能恢復性能。但上述填料均未負載具有特定降解能力的微生物，在使用過程中仍需通過外界添加微生物而促進其形成生物膜。

微生物固定化技術旨在將微生物負載于填料上，使其自身攜帶一定量的活性菌群，這樣可縮短啟動周期，同時提高反應器在運行過程中內部有效降解菌的濃度，建立起高效的污染物去除系統。專利CN102050516A中劉璐公開了以植物有機纖維或植物有機纖維與活性炭的混合物作為載體，再經過營養液浸泡、噴淋和特效脫硫菌母液掛膜后，制備出含有一定營養物質和功能菌的選擇性微生物填料。該填料能夠有針對性的處理廢氣中的一類污染物質，提高處理負荷及效率。

本發明公開了一種負載功能型微生物的營養緩釋填料的制備方法，其涉及了一種營養緩釋型填料的制備以及特征降解菌的負載方法，將獲得的填料填充在生物反應器中處理含揮發性有機氣體(VOCs)廢氣，能在較短時間內實現掛膜啟動，獲得穩定的運行效果，解決了填料在使用過程中需頻繁更換營養液、調節循環液pH值、反應器啟動時需要接種特征降解菌等問題。本發明中的負載功能型微生物的營養緩釋填料的制備及其應用對于廢氣生物凈化具有重要的指導意義。

(三)發明內容