[發(fā)明專利]一種生物膜復(fù)合載體及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110441809.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN113023878A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高大文;李鈺琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/10
• 分類號(hào): C02F3/10;C02F3/28;C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 馬叢

本發(fā)明涉及城市污水自養(yǎng)脫氮技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物膜復(fù)合載體及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種生物膜復(fù)合載體，包括聚氨酯骨架、粘合劑和功能材料；所述功能材料通過(guò)粘合劑粘合在所述聚氨酯骨架的表面和孔隙中；所述功能材料為沸石和電氣石的混合物。所述生物膜復(fù)合載體有利于在低溫、低氨氮條件下城市污水自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及城市污水自養(yǎng)脫氮技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物膜復(fù)合載體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝是一種基于厭氧氨氧化原理的污水脫氮處理工藝，該工藝將短程硝化、厭氧氨氧化兩個(gè)過(guò)程結(jié)合在一起，短程硝化由氨氧化菌(AOB)主導(dǎo)，將NH₄⁺-N轉(zhuǎn)化為NH₂^--N，為后續(xù)厭氧氨氧化過(guò)程提供必要的基質(zhì)，厭氧氨氧化菌(AnAOB)直接將NH₄⁺-N與NH₂^--N轉(zhuǎn)化為N₂，從而實(shí)現(xiàn)了污水脫氮的目的。目前，全程自養(yǎng)脫氮工藝在垃圾滲濾液、污泥消化液等高氨氮、低C/N比的污水處理有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用。由于城市污水具有低溫和低氨氮的特性，在城市污水脫氮處理中應(yīng)用單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝存在較多限制。因此，如何解決低溫、低氨氮、進(jìn)水波動(dòng)條件下自養(yǎng)脫氮功能均活性較低、NOB(硝化細(xì)菌)難以有效抑制的問(wèn)題，是全程自養(yǎng)脫氮工藝在城市污水脫氮處理中快速啟動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)行的難點(diǎn)。

AOB與AnAOB都為自養(yǎng)菌，生長(zhǎng)緩慢，因此能否有效持留污泥是養(yǎng)脫氮反應(yīng)器成功啟動(dòng)與良好穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。由于AnAOB均貼壁生長(zhǎng)的特性，投加適當(dāng)?shù)奶盍夏苡行岣叻磻?yīng)器功能菌的持留能力。生物膜與顆粒污泥都是單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝中最常用的兩種形式。因此，填料的選擇也是單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝研究的一個(gè)重要方向，包括無(wú)機(jī)、有機(jī)材料都有學(xué)者將其作為自養(yǎng)脫氮工藝微生物載體。

其中，以火山巖、石灰石、沸石和電氣石等為代表的無(wú)機(jī)填料具有機(jī)械強(qiáng)度高、廉價(jià)易得等優(yōu)勢(shì)。然而，由于無(wú)機(jī)填料的特性，將其作為反應(yīng)器填料面臨這易堵塞等問(wèn)題，尤其是進(jìn)水中含有大量的有機(jī)物將會(huì)促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)異養(yǎng)菌的過(guò)度繁殖，從而導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)生物膜的過(guò)量增殖堵塞填料間隙。填料堵塞將會(huì)極大地限制系統(tǒng)內(nèi)底物與氧氣的傳質(zhì)過(guò)程，進(jìn)而影響厭氧氨氧化反應(yīng)器的處理效能；高分子聚合物載體在污水處理中的應(yīng)用也十分廣泛，許多研究都利用其作為固定AOB與AnAOB菌的微生物載體，包括聚氨酯海綿、無(wú)紡布、BioCube海綿、Kakdnes型填料和半軟性填料等。該類高分子聚合物有機(jī)填料具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高，密度較小等優(yōu)點(diǎn)，但該類材料的微生物附著能力較弱。以生物炭、玉米芯等為代表的天然有機(jī)材料具有較大的比表面積和高度多孔的結(jié)構(gòu)，成本低廉且實(shí)現(xiàn)了廢物資源化利用。但有研究表明，天然有機(jī)材料的生物載體并不完全適合AnAOB的生長(zhǎng)增殖，因?yàn)檩d體材料的微環(huán)境會(huì)促進(jìn)反硝化細(xì)菌的活性。

由此可見，上述材料作為自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的填料均存在一定的劣勢(shì)。因此，亟待開發(fā)一種適用于低溫、低氨氮條件下強(qiáng)化自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行的新型生物膜復(fù)合載體，以促進(jìn)單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝在城市污水脫氮處理方面的應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種生物膜復(fù)合載體及其制備方法和應(yīng)用，所述生物膜復(fù)合載體有利于在低溫、低氨氮條件下城市污水自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種生物膜復(fù)合載體，包括聚氨酯骨架、粘合劑和功能材料；所述功能材料通過(guò)粘合劑粘合在所述聚氨酯骨架的表面和孔隙中；

所述功能材料為沸石和電氣石的混合物。

優(yōu)選的，所述聚氨酯骨架的體積、粘合劑的質(zhì)量和功能材料的質(zhì)量之比為1cm³:(0.015～0.025)g：(0.1～0.2)g。

優(yōu)選的，所述沸石和電氣石的混合物中的沸石為鈉型沸石；