[发明专利]一种生物膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种生物膜的制备方法及其应用，其制备方法，包括如下步骤：制备纤维素载体；用纤维素载体对微生物进行负载；制备包覆剂；用包覆剂对负载菌种的载体进行包覆。所述纤维素载体具有较高的孔隙率、较大的比表面积与较高的表面粗糙度，不仅有利于水分的吸收和保持，利于微生物进入其中生长繁殖，纤维素表明较多的活性基团还能对附着微生物起到保护作用，加速微生物在载体上的附着、固定及繁殖，促进生物膜的快速形成，外层的包覆剂能使微生物在污水环境中进行缓释，还能够减少水力剪切作用对细菌的剪切作用，耐冲击性能好、生物膜不易脱落，提高了微生物的反硝化效果。

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及一种生物膜的制备方法及其应用。

背景技术

生物膜也称为生物被膜，是指附着于有生物或无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体，生物膜细菌对抗生素和宿主免疫防御机制的抗性很强。生物膜中存在各种主要的生物大分子如蛋白质、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂和磷脂等物质。生物膜多细胞结构的形成是一个动态过程，包括细菌起始粘附、生物膜发展和成熟扩散等阶段。

按照生物反应器内微生物的生长形态，可以将污水生物处理工艺分为活性污泥法和生物膜法。生物膜法是使微生物附着在载体表面上，污水在流经载体表面过程中，通过有机营养物的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物进行分解，相较于活性污泥而言，生物膜法的处理主体是物理尺度更大的膜状微生物，拥有较为复杂的空间结构，导致生物膜在垂直于载体表面的方向上具有一定的溶解氧梯度，所以微生物的种类较为丰富，能够兼顾多种类别的微生物，构成较为完善的食物链网络；生物膜相对稳定的内部环境能为生长缓慢的微生物提供适宜的生长环境，在不利环境下也能保持足够的微生物数量；生物膜工艺还具有较低的产泥率、单位体积较大生物量和灵活、可控的操作条件，也正是因为这些特点，因此在污水处理领域具有更大的应用潜力，近年来其在农村污水、低温污水、低碳源污水与工业废水上的应用越发广泛，是污水处理领域的研究热点。

CN111003799A公开了一种用于污水处理的生物载体及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：先用发酵培养基制备细菌纤维素膜，然后对细菌纤维素膜进行纯化，再进行冷冻干燥得到细菌纤维素气凝胶，接着热解制得纳米碳纤维气凝胶，最后氟化纳米碳纤维气凝胶得到用于污水处理的生物载体。本发明制备的生物载体具有利于微生物粘附的适度润湿性，缩短了微生物挂膜时间。该生物载体具有三维多孔互联网络结构和高生物相容性，有利于微生物生长，提高污水处理效率。且该生物载体的原料环保，制备方法简便。该发明制得的氟化纳米碳纤维气凝胶存在机械强度不足、比表面积及孔隙率仍需进一步提高的缺陷。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种机械强度好、有着大的比表面积和孔隙率的生物膜。

为实现上述目的，本发明将载体上负载微生物菌剂得到了一种生物膜，该生物膜具有大量的微孔结构，比表面积高，为微生物吸附提供了合适的生长环境，有利于微生物的快速挂膜，吸附降解能力强，力学性能优异，使用寿命长，能同步硝化和反硝化反应，脱氮效率高。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种生物膜的制备方法，包括如下步骤：制备纤维素载体；用纤维素载体对微生物进行负载；制备包覆剂；用包覆剂对负载菌种的载体进行包覆。

优选的，一种生物膜的制备方法，包括如下步骤：

S1将纤维素分散于氢氧化钠、尿素、水组成的混合液中搅拌得到悬浮液，冷冻后升华得到纤维素气凝胶；

S2将沸石粉酸化处理后与纤维素气凝胶、乙醇溶液混合，经超声反应后过滤、干燥得到纤维素载体；

S3将COD降解菌培养并制成菌悬液后与纤维素载体混合，经浓缩、自然风干后得到负载菌种的载体物；

S4用聚乙二醇、普鲁兰多糖反应制得包覆剂；