[发明专利]一种基于网状载体的硫酸盐还原菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种基于网状载体的硫酸盐还原菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用。

背景技术

在利用硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria，SRB)进行硫酸盐废水的处理过程中，功能微生物（主要是指硫酸盐还原菌）的数量、代谢活性和生态因子直接影响着反应器的运行处理效能。由于在硫酸盐废水的厌氧处理中，存在着丰富的碳源（废水中原有或者为处理而投加的COD）和适宜的厌氧条件，许多生境条件相似的微生物得以聚集，所以如何保持SRB的种群优势地位、适宜的生态因子和底物竞争优势是SRB法处理硫酸盐废水的研究重点。目前，利用SRB处理硫酸盐废水的主要处理工艺有单项厌氧工艺、单项吹脱工艺、两相厌氧工艺以及生物膜法工艺。传统的硫酸盐废水处理工艺存在着反应器启动时间长、处理能力有限、SRB附着性和成膜性差、难以形成优势菌群以及与其他厌氧菌存在底物竞争等缺陷，使之在实际应用中具有局限性。为了改善SRB的附着能力差、成膜性差等不足以及反应器启动时间长的缺点，许多学者开始了利用微生物固定化技术固定硫酸盐还原菌的试验研究并取得了一定的研究成果。

微生物细胞固定化技术可以在短时间内大幅度提高水处理单元中功能微生物的生物量和细胞浓度，使反应器的启动时间缩短、微生物流失量降低、对原水酸碱度、毒性、盐度等变化的适应能力明显增强。利用微生物细胞固定化技术能够创建稳定的特定功能微生物的生态优势，产生预期的物质代谢过程，在水处理领域显示出巨大的应用前景。常见的微生物细胞固定化方法有吸附法、交联法和包埋法。其中，以包埋法最为常用，已成功地用于微生物细胞包埋的材料有聚乙烯醇、琼脂、K-卡拉胶、明胶、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚氨酯等。上述包埋材料具有传质性能好、不易被生物分解、性能稳定、机械强度高、使用寿命长、价格低、对微生物无毒等优点。

目前，传统的细菌包埋方法研究集中在如何将细菌与包埋材料稳定结合在一起，形成包埋体，例如微球、包埋块等。操作方法虽然简单，但局限性较大，无法理想的应用到工程实际当中。我们经过多年研究，在传统的包埋方法上做了改进，将包埋体与载体结合在一起，形成整体的生物活性填料。包埋体和载体的有机结合，使生物活性填料具有更多的性能，其结合了单纯微生物细菌与包埋材料所具有的优点。

通过包埋体与载体的结合而制备出的活性填料具有巨大的应用优势和广阔的应用空间。填料结构形式和固定化技术的选择应用直接决定了生物活性填料的应用效果和使用寿命。经过试验研究比较，我们发现基于传统填料结构形式和包埋方法而制备出的生物活性填料在试验应用中的效果难以达到预期目的，存在着生物活性填料整体稳定性差、包埋体容易脱落和水溶等诸多问题。针对上述问题，我们开发出的一种整体稳定性好的基于网状载体的硫酸盐还原菌固定化直筒状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网状载体的硫酸盐还原菌固定化直筒状生物活性填料，该生物活性填料载体的网状结构设计，可以使含有硫酸盐还原菌的包埋体通过网孔与载体形成整体的铆固结构，包埋体不易脱落，并且包埋体能在网状结构上形成毫米级的薄膜结构，使制得的硫酸盐还原菌生物活性填料整体稳定性好、整体通透性好、传质效果较高。网状载体设计为直筒状，可以增大水流对生物活性填料的切向摩擦力，避免杂菌生长和生物填料内腔堵塞。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种基于网状载体的硫酸盐还原菌固定化直筒状生物活性填料，其特征在于：所述的硫酸盐还原菌固定化直筒状生物活性填料整体是中空直筒状，筒壁是网状的，组成网孔的网丝被含硫酸盐还原菌的包埋体通过网孔包埋与载体形成整体的铆固结构，包埋体在网状结构上形成毫米级的薄膜结构。

网状的生物活性填料载体（组成网孔的网丝）以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂为主要材料，添加6wt%-9wt%聚乙烯醇（PVA）等亲水材料，通过丝条热熔成型或板材热压成孔等方式，制成具有网状筒壁的筒状结构载体，筒状结构直径为0.5-3cm，高为0.5-3cm，其筒壁的网孔形状可为圆形、菱形、正方形、矩形。优选网孔的丝径0.5-2mm。

上述一种基于网状载体的硫酸盐还原菌固定化直筒状生物活性填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂为主要材料，添加6wt%-9wt%聚乙烯醇（PVA）等亲水材料，通过丝条热熔成型或板材热压成孔等方式，制成网状壁面的直筒状结构载体；