[發明專利]一種利用包埋微生物凝膠的平板膜快速掛膜的方法及專用涂布裝置

有效

• 申請號: 201810315649.0
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108285202B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 曾明;王洪亭;楊俊峰;吳楠;孫亞芳;李雅珊
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12N11/02
• 分類號: C12N11/02;C02F3/34;C02F3/12
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王倩

本發明涉及一種利用包埋微生物凝膠的平板膜快速掛膜的方法及專用涂布裝置。本方法是將聚乙烯醇和海藻酸鈉水凝膠材料與水混合，在90℃溫度下的水浴鍋中充分溶解混合均勻后，冷卻到室溫，加入活性污泥混合充分后制成凝膠液體；將凝膠液體用專用涂布裝置涂布在平板膜的表面；將涂布完凝膠的平板膜在4℃預先低溫冷藏固化1h使凝膠形態穩定，再放入交聯液中4℃進行化學固定交聯12h，最后取出平板膜用水洗去多余的交聯液。本發明提出將包埋有微生物的凝膠材料負載到傳統曝氣膜的表面形成復合膜曝氣生物膜，從而可以快速在曝氣膜表面形成具有微生物活性的凝膠層，通過控制合理的生物膜厚度和不同微生物的包埋順序以期達到最佳的污水處理效果。

技術領域

本發明涉及污水處理領域，尤其是一種利用包埋微生物凝膠的平板膜快速掛膜的方法及專用涂布裝置。本發明將傳統的膜曝氣生物膜和微生物固定化技術結合，用于生物法處理污水。

背景技術

微生物包埋技術是微生物固定化技術的一種，利用物理和化學手段將完整細胞限制或定位于一定空間區域內，并使其保持一定的生物催化活性，是目前應用最廣泛的固定化技術。具體方法是將特定的微生物與包埋劑通過交聯作用制成凝膠狀的固體顆粒，包埋劑一般是高分子聚合物，常用的材料有聚乙烯醇(PVA)、海藻酸鈉(SA)、聚乙二醇(PEG)、聚氨酯(PU)和聚丙烯酰胺(PAM)。該技術的優點是使反應器具有較高的生物量和較長的微生物停留時間，并且凝膠具有較好的物理和化學穩定性，可以為微生物提供安全的生長環境，已被廣泛用于污水處理中，取得了很好的效果。

膜曝氣生物反應器(Membrane?Aerated?Biofilm?Reactor，MABR)是一種以膜材料為載體的新型生物膜技術，始于上世紀70年代末Yeh和Jenkins的研究[1]。它的兩個特點讓其具有較高的污染物去除效率，一是無泡曝氣，另一個是氧分子和污染物的異向傳質。前者能提高氧的傳質效率，后者對于實現單級自養脫氮功能至關重要，可以使硝化細菌和厭氧氨氧化菌分布在生物膜的兩端，互不干擾、協同脫氮。因此膜曝氣生物膜(MAB)系統成為單級自養脫氮研究的熱點，但是自養生物的快速掛膜，以及生物膜的穩定性、厚度控制與活性的保持是其研究的難點[2]。傳統的MABR掛膜是依靠接種活性污泥，啟動時間長，難以在較短時間內形成穩定的生物膜結構，而在后期又要利用反沖洗來控制生物膜厚度，程序繁瑣，控制難度大[3]，特別是對于自養脫氮中生長緩慢的厭氧氨氧化菌而言，這種掛膜技術難以達到快速啟動反應器的目的。例如曾慶楠[4]等人對比了PVDF膜和PP膜纖維生物膜附著情況，第25天時生物附著量分別為32.40g·m^-2和29.12g·m^-2。90天的運行后生物附著量增加到35.62g·m^-2和30.63g·m^-2，掛膜時間較長。目前，也有一些這方面的研究，如：

[1]Yeh,S.J.,Jenkins,C.R.1978.Pure?Oxygen?Fixed?Film?Reactor.Journalof?the?Environmental?Engineering?Division,104(4),611-623。

[2]Eoin,S.,Eoin,C.2008.Membrane-Aerated?Biofilms?for?High?RateBiotreatment:Performance?Appraisal,Engineering?Principles,Scale-up,andDevelopment?Requirements.Environmental?ScienceTechnology,42(6),1833-44。

[3]張楊,李庭剛,強志民,劉俊新,尹秀英.2011.膜曝氣生物膜反應器研究進展.環境科學學報,31(6),1133-1143。

[4]曾慶楠,吳云,張宏偉,等.膜材料對膜曝氣生物膜反應器性能影響的比較[J].化工學報,2016,67(4):1483-1489。

發明內容