处理废水的方法技术

本发明专利技术涉及含有１－３％在处理废水的步骤中微生物生长所需磁铁矿石的固定载体，本发明专利技术还涉及用双管喷嘴生产所述载体和处理废水的方法。本发明专利技术提供了用于处理废水的高微生物含量的磁性微生物固定载体，通过磁力可以控制它在处理室中的运动。此外，本发明专利技术还提供容易地生产上述载体，并获得比用常规固定载体质量高得多的处理后废水的方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为1998年7月2日，申请号为98103191.9，专利技术名称为“磁性微生物固定载体、其生产方法以及”的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及一种磁性载体，在处理废水过程中，微生物固定在其生长所需的载体上，本专利技术还涉及一种生产该载体的方法以及。在废水处理方面，已广泛使用固定微生物载体的方法。然而，这种方法暴露出一些缺陷，如在载体悬浮室搅拌会引起载体和微生物损耗，在固定床生物膜室中的压力损失，在流化床生物膜室中载体的外流，以及载体中生成气体引起的载体飘浮。为了克服这些缺陷，通过使用磁力可以有效地控制载体的移动，使预定量的载体稳固地留在处理室中。已经对磁性载体进行了研究，通过外部磁力迅速分离并回收固定的物质，例如生物活性物质如酶等和动物细胞等。例如，JP-A1102/1990和JP-B16164/1993都公开了固定用的磁性载体，其中首先形成含有磁体的晶核，然后在其外侧形成聚合物层，通过吸附法、共价键法、离子键法、夹裹法以及交联法等，将生物活性物质等固定在磁性载体的聚合物层上。对这种磁性载体，有报告说聚合物层的厚度应当减少到小于或等于整个载体直径的30％，以使载体内侧的超-顺磁体有效地工作(JP-B16164/1993)。然而，对于用于废水处理的磁性微生物固定载体，如果聚合物的厚度被限制在小于或等于30％，那么就限制了被固定在其上的微生物量，因此，具有这种厚度的聚合物层就不能有效地工作。此外，还要对这些传统的磁性载体进行分离和回收，由此生产这些磁性载体的过程包括调节超-顺磁体的含量，调节比重，形成聚合物层等，因此生产过程很复杂。另一方面，固定微生物用磁性载体的分离和回收是废水处理的第二目的，因此，为了去掉这些复杂步骤，需要一种简单而经济的生产方法。本专利技术的目的是提供一种用于废水处理的固定有大量微生物的微生物固定载体，通过磁力控制它在处理室中的运动。本专利技术另一个目的是提供有效生产上述载体的方法。本专利技术的再一个目的是提供一种有效。本专利技术涉及一种由超-顺磁体和被聚丙烯酰胺胶裹住的微生物组成的磁性微生物固定载体。可使用其它聚合物胶如聚乙烯醇(PVA)胶代替上述聚丙烯酰胺胶。此外，本专利技术涉及一种如权利要求1所述的磁性微生物固定载体的生产方法，其中包括使含有丙烯酰胺、凝胶促进剂、藻酸钠和超-顺磁体的水溶液(A)从双管喷嘴的外管和内管之间流过，上述双管喷嘴由外管和插入上述外管的内管组成，同时，使微生物悬浊液(B)穿过上述内管流动，使上述水溶液(A)在双管喷嘴的顶部与上述悬浊液(B)相混合形成液滴，将上述液滴滴入含有甲酸钙的水溶液(C)中。此外，本专利技术还涉及一种，其中使用上述磁性微生物固定载体处理水。附图说明图1A-1C表示的是将本专利技术的磁性微生物固定载体用于废水间歇处理法的简要示意图。图2A和2B表示的是将本专利技术的磁性微生物固定载体用于废水流化床处理法的简要示意图。图3A和3B表示的是将本专利技术的磁性微生物固定载体用于废水流化床处理法的简要示意图。图4A和4B表示的是将本专利技术的磁性微生物固定载体用于废水固定床处理法的简要示意图。图5A-5C表示的是将本专利技术的磁性微生物固定载体用作废水处理改进物质或接种物质的简要示意图。图6表示的是将本专利技术的磁性微生物固定载体用于废水处理混合培养系统的简要示意图。图7表示的是将本专利技术的磁性微生物固定载体用于挤压成形的处理室来处理废水的简要示意图。图8表示的是在分别采用多孔的固定有反硝化菌的磁性载体和没固定的反硝化菌的情况下，硝酸盐氮的去除率随时间变化的曲线图。图9表示的是在采用多孔的固定有反硝化菌的磁性载体的情况下，硝酸盐氮的去除率随时间变化的曲线图。图10表示的是采用多孔的固定有反硝化菌的PVA磁性载体，硝酸盐氮的浓度随时间变化的曲线图，上述载体含有10g/l(干基)的反硝化菌和15g/l的磁铁矿石。培养时用氦气进行脱气。图中符合的含义如下1磁性载体、2处理室、3磁铁、4磁性线圈、5金属心、6培养室、7电磁铁、8隔板、9永磁体。下面详细描述本专利技术的内容。本专利技术的磁性微生物固定载体由超-磁体和裹在聚丙烯酰胺胶中的微生物组成。当在有凝胶促进剂存在，在水溶液中聚合丙烯酰胺单体的情况下，它们能形成多孔的聚丙烯酰胺胶。得到的胶用作载体，它能够固定大量的微生物，并具有适合微生物生长以及使生成气体释放的形状，因而在废水处理等方面有许多优点。为了替代上述聚丙烯酰胺胶，还可以将含有PVA胶的磁性微生物固定载体用于同一目的。可用PVA代替上述丙烯酰胺单体生产这种磁性载体。在这种情况下，如果通过下述冷冻法形成小球，则无需使用凝胶促进剂。与铁磁体和铁淦氧磁体的细小颗粒一样，超-顺磁体是一种磁体，即使被放置在磁场中也没有剩余磁化强度。因而，与常规磁体不一样，在将它们从磁场中取出后，它们不会相互吸引。该特性对废水处理很有好处，这种超-磁体包括氧化铁如磁铁矿石、铁素体等的细小粉末。通常优选地它们颗粒的粒径为大约100埃-1μm。对微生物没有特别的限定，只要能用于废水处理就行。例如，活性污泥或厌氧消化污泥都可以使用。例如可从污水处理厂收集这种污泥。当将本专利技术的磁性微生物固定载体用于固定床处理法或流化床处理法中时，优选地载体可以是小球形。在这种情况下，优选地小球的直径为2.0-5.0mm。例如，采用由外管和插入上述外管的内管构成的双管喷嘴，通过下列方式可生产出均匀直径的小球形的磁性微生物固定载体。使含有丙烯酰胺、凝胶促进剂、藻酸钠和超-顺磁体的水溶液(A)从双管喷嘴的外管和内管之间流过。同时，使微生物悬浊液(B)流过双管喷嘴的内管。在喷嘴的出口，它们瞬时混合形成液滴。优选地外管出口的内径为2.0-3.0mm。优选地内管出口的内径为1.0-1.5mm。优选地外管内径和内管外径之间的差至少为0.3mm。控制水溶液(A)和悬浊液(B)的流速，使它们在喷嘴的出口形成液滴。优选地例如通过使用滚子泵，将供应的悬浊液(B)∶水溶液(A)的体积比控制在大约3∶1-5∶4的范围，更优选地控制在大约5∶2.5-5∶3的范围内。加到水溶液(A)中的凝胶促进剂包括如N，N’-乙烯-双-丙烯酰胺等的交联剂，和如N，N，N’，N’-四乙基1，2-乙二胺等的聚合引发剂。它们可单独使用或联合使用。特别是，优选地将N，N’-乙烯-双-丙烯酰胺与N，N，N’，N’-四乙基1，2-乙二胺联合使用。优选地丙烯酰胺单体在水溶液(A)中的浓度为15-17％(w/v)。并且优选地使用N，N’-乙烯-双-丙烯酰胺的重量占100份丙烯酰胺的4.0-5.5份。优选地N，N，N’，N’-四乙基1，2-乙二胺的使用量占100份丙烯酰胺重量的6.0-7.0份。在水溶液(A)中加入藻酸钠，以便当将上述液滴滴入含有甲酸钙的水溶液(C)中时，瞬时形成藻酸钠膜从而生成小球。优选地在水溶液(A)中藻酸钠的浓度为0.5-0.9％(w/v)。根据所采用的聚合物类型和成形方法，改变加到水溶液(A)中的超-顺磁体的量。当用聚丙烯酰胺胶作聚合物时，优选地在水溶液(A)中超-顺磁体的浓度为1-3％(w/v)。当采用PVA胶作聚合物时，优选地在小球中超-顺磁体的最终浓度为10-50g/l。例如，悬浊液(B)含有带挥发飘浮物质的浓缩污泥，含量大约为0.5-4.0％，优选地大约为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理废水的方法，其中使用了磁性微生物固定载体，所述载体包含超－顺磁体和裹在聚合物胶中的微生物，所述聚合物胶是聚丙烯酰胺胶或聚乙烯醇胶。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：前川孝昭，黑岛光昭，
申请(专利权)人：科学技术振兴事业团，
类型：发明
国别省市：JP[日本]