[发明专利]一种基于聚氨酯载体的硝化细菌固定化生物活性填料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种基于聚氨酯载体的硝化细菌固定化生物活性填料的制备及应用。

背景技术

当今，氨氮污染问题越来越严重，氨氮成为十二五减排新的约束指标，提升氨氮污染防治水平成为改善水环境质量的必要举措。目前，氨氮废水处理方法分为三大类，物化法、生化法和高级氧化法。生化法由于工艺成熟，性能稳定，被公认为是一种经济、有效和最有发展前途的方法。生化法包括活性污泥法和生物膜法。传统活性污泥法中通过污泥回流来保持细菌量，要想获得高效率就必须增大回流量来保持高的细菌浓度，这样就会造成运行成本上升，显然不实际。另外，硝化细菌的世代周期长，增值速率慢，致使反应器中硝化细菌浓度低，处理效率难以提高。受季节影响大。夏季温度升高，生化速率快，而到了冬季，北方大部分污水厂都会面临丝状菌引起的污泥膨胀问题，导致硝化菌流失，进而导致出水氨氮超标。因此，可考虑应用生物膜法来弥补活性污泥法中的缺点，但是生物膜法同样存在问题，对于硝化细菌来说，由于自身成膜能力较差，自然挂膜时间很长，而且，自然挂膜无选择性，难以形成高密度的菌群优势。种种原因表明，传统生化法无法达到高效的硝化效率。

CN101941758公开了“一种聚氨酯固定化硝化细菌处理电厂含氮废水的方法”，它的目的是提供一种提高污水脱氮处理效率的聚氨酯固定化硝化细菌处理电厂含氮废水的方法。该技术方案：从脱氮污水处理系统的好氧活性污泥中筛选出高活力的硝化细菌进行扩增培养，离心浓缩制成硝化菌悬浮液备用，向16wt%的聚乙烯醇中添加0.016g/L的海藻酸钠，溶解冷却后加入等体积菌悬液，之后倒入直径0.5-1.0cm的球形聚氨酯载体中进行吸附，1-2小时后，加入饱和硼酸进行交联，制成聚氨酯固定化硝化细菌并将其投加到流化床反应器中运行。其不足之处是：将直径0.5-1.0cm的球形聚氨酯载体单独吸附固定化后，聚氨酯表面会形成一层致密的膜，影响传质，处理效率低。此外，研究表明，聚氨酯载体直径大于0.5cm时，载体内部传质受到影响形成死区。聚乙烯醇为16wt%，此质量分数对于聚氨酯载体固定化来说浓度偏大，采用自然吸附方式会因为聚乙烯醇浓度太高，粘度大，导致聚氨酯载体内部无法吸附到聚乙烯醇混合液。

针对上述问题，我们开发出一种具有高效的硝化效率的生物活性填料，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于开发出一种基于聚氨酯载体的硝化细菌固定化生物活性填料，该生物活性填料采用固定化的方式制成，能够形成高效的硝化菌群优势，而且以聚氨酯泡沫作为载体，聚氨酯泡沫在成型过程中内部形成了很多微孔，可为微生物提供非常良好的、相对安定的生存环境，有利于微生物的附着、繁殖。

为了实现上述状态，本发明采用了以下技术方案。

一种基于聚氨酯载体的硝化细菌固定化生物活性填料，其特征在于：块状的聚氨酯泡沫通过挤压吸附包埋液吸附固载有硝化细菌。

一种基于聚氨酯载体的硝化细菌固定化生物活性填料的制备，其特征在于：以聚氨酯泡沫等高分子材料为包埋载体；以城市污水厂二沉池剩余污泥为菌源，将筛选富集培养后的硝化细菌菌悬液离心浓缩，得到10⁸-10⁹个/mL的硝化细菌浓缩液；根据聚乙烯醇-硼酸二次交联方法，将硝化细菌浓缩液和聚乙烯醇溶液混合，并添加碳酸钙制备成包埋液，聚乙烯醇质量浓度为30-50g/L，碳酸钙质量浓度为1g/L；将包埋液倒入整张聚氨酯泡沫中，反复挤压聚氨酯泡沫，使包埋液进入到聚氨酯泡沫内部，放入饱和硼酸溶液中1-3h后，调节硼酸溶液pH到8-10，交联3-24h，将其取出，洗净表面残留物质，切成符合要求形状；其形状可为边长3-5mm的正方体，长宽高分别为3-5mm的长方体，直径3-5mm、高3-5mm的圆柱体，得到硝化细菌生物活性填料。

本发明所述的基于聚氨酯载体的硝化细菌固定化生物活性填料的有益效果主要体现在：

1.固定化生物活性填料包菌量大，可建立硝化菌群优势，处理效率高；

2.聚氨酯载体在成型过程中会形成很多的内部孔穴，可为硝化细菌提供非常良好的、相对安定的生存环境，有利于硝化细菌的繁殖、附着；

3.交联结束后将聚氨酯泡沫制成符合要求的形状，避免了交联前切割造成每个填料表面形成一层致密的膜，有利于传质，节省了原料；

4.生物填料形状可为边长3-5mm的正方体、长宽高分别为3-5mm的长方体、直径3-5mm，高3-5mm的圆柱体，实验结果表明，此范围大小的生物活性填料不会在填料内部形成死区，填料利用率高；