一种基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料制备及应用，属于水处理技术领域。固定式生物活性填料由包埋体和载体两部分组成；载体是以聚乙烯、聚丙烯为主要材料，并添加聚乙烯醇亲水材料经热熔或板材热压而成的片形网状载体；载体的网状结构，可使包埋体贯穿网孔和载体形成铆固结构而增加填料整体稳定性；包埋液由氨氧化细菌浓缩液和聚乙烯醇溶液混合组成；包埋液均匀涂布于网状载体上，经硼酸二次交联后形成包埋体，并结合于网状载体得到氨氧化细菌生物活性填料。本发明专利技术所制备的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料，不仅解决了硝化细菌优势建立困难、易流失等问题，而且提高了反应器处理能力，缩短了启动时间，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料制备及应用
本专利技术属于水处理
，特别涉及一种基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料制备及应用。
技术介绍
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。硝化反应是氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)共同作用完成的，AOB将氨氮氧化成亚氮，NOB将亚氮进一步转化成硝氮。短程硝化又称亚硝化，此工艺可减少25%的硝化需氧量、40%的反硝化碳源、50%的污泥产量及反硝化池容积。微生物细胞固定化技术可以大幅度提高微生物浓度，使微生物不易流失、缩短反应器启动时间、抗毒性和耐酸碱、耐盐能力明显增强，能纯化和创造特性细菌的生态优势，产生特性高效反应，具有良好的应用前景。微生物细胞常用的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、琼月旨、K -卡拉胶、明胶、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚氨酯等。上述包埋材料具有对微生物无毒性、传质性能好、不易被生物分解、性质稳定、机械强度高、寿命长、价格低等特点。目前，传统的细菌包埋方法是将细菌与包埋材料结合在一起，形成包埋体，例如微球、包埋块等。此方法操作简单，但局限性大，无法理想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。由于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，其继承了原有单纯细菌与包埋材料的所有优点；由于载体材料的应用使生物活性填料具有各种载体所具有的特性，例如比表面积大、不易堵塞等优点。实验研究表明，利用现有的拉西环、鲍尔环、阶梯环、悬浮改性填料等传统载体与包埋体通过粘附方式结合起来制得的生物活性填料均存在整体稳定性差，包埋体容易脱落，造成细菌流失等问题。针对上述问题，我们开发出一种整体稳定性好的固定化生物活性填料具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发出一种基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料，该生物活性填料载体的网状结构设计，使包埋体通过网孔和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，使制得的生物活性填料整体稳定性好，整体通透性好，传质效果较高。此外，生物活性填料由框架结构支撑体固定于反应器中，填料不会随水流流失，处理效果稳定。短程硝化工艺不仅节约了能源也降低了费用。为了实现上述状态，本专利技术采用了以下技术方案:一种基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料的制备，其特征在于:以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂高分子材料为主，添加6wt% - 9wt%聚乙烯醇(PVA)亲水材料，通过丝条热熔或者板材热压成孔方式制成片形的立体网状结构载体；所述片形网状载体长为0.1 - 3m,宽为0.1 - 3m ;网孔可为圆形、菱形、正方形、矩形；丝径为0.4 - 2mm ;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氨氧化细菌菌悬液离心浓缩，得到IO8 -101°个/mL的氨氧化细菌浓缩液；根据聚乙烯醇-硼酸二次交联方法，将氨氧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80 - 100g/L，碳酸钙质量浓度为10 - 40g/L ;将上述包埋液均匀涂布在网状载体上，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，得到基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料。将若干所述基于片形网状载体制成的氨氧化细菌生物活性填料由框架结构支撑体固定于反应器中用于水处理。本专利技术所述的基于网状载体的固定化固定式生物活性填料的有益效果主要体现在:1.网状结构的设计，使氨氧化细菌包埋体通过网孔和载体形成整体的铆固结构，包埋体不易脱落，使制得的氨氧化细菌生物活性填料整体稳定性好，有利于保持较高的氨氧化细菌浓度，亚硝化效率高；2.氨氧化细菌固定化生物活性填料包菌量大，可建立氨氧化菌群优势，实现短程硝化，亚硝化效率高；3.网状载体由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂为主要材料，添加了5wt% - 10wt%的聚乙烯醇(PVA)亲水材料,改善了载体的亲水性，增加了载体与氨氧化细菌包埋体粘结的强度，提闻了整体的稳定性；4.氨氧化细菌生物活性填料由于网状骨架结构的存在使氨氧化细菌包埋体可以实现结构厚度较小的同时又不失整体结构对水处理运行环境的变化性，较小的厚度能实现较高的传质效率和包埋体较高的利用率，如果用氨氧化细菌包埋体自身材料做成如此厚度在水处理工艺处理单元里无法实现良好的填料性能；5.氨氧化细菌生物活性填料由框架结构支撑体固定于反应器中，可进行高效亚硝化处理；6.生物活性填料的表面积全部为有效面积，避免了材料的浪费； 7.氨氧化细菌种群优势可将氨氮控制氧化成亚氮，实现短程硝化不仅节约了能源也降低了费用。【附图说明】图1为氨氧化细菌片形生物活性填料示意图；图2为图11-1首I]面不意图；图3为图1I1-1I首I]面不意图；图4为氨氧化细菌固定式生物活性填料示意图。图中1.网丝，2.包埋体，3.框架结构支撑体。【具体实施方式】下面结合实施案例对本专利技术作进一步具体的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例11.片形网状载体的制备以聚丙烯等高分子聚合物为主要材料，添加5wt%的聚乙烯醇(PVA)亲水材料，制成长为0.8m,宽为0.15m的片形网状载体,其网孔形状为边长2mm正方形,丝径为0.8mm。2.氨氧化细菌的处理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氨氧化细菌菌悬液离心浓缩，得到3.5 X IO9个/mL的氨氧化细菌浓缩液。3.氨氧化细菌包埋液的获取称取聚乙烯醇5kg,加入25L超纯水后加热至90°C溶解15min,取出搅拌均匀后再加热至90°C溶解5min，取出后搅拌均匀并冷却至30°C，将25L聚乙烯醇溶液和制备好的25L氨氧化细菌浓缩液混合，并加入100g碳酸钙，搅拌均匀后制成50L氨氧化细菌包埋液。4.包埋液和网状载体的结合将氨氧化细菌包埋液均匀涂布在网状载体表面，确保网状载体表面全部被包埋液覆盖均匀。5.固定式氨氧化细菌生物活性填料的制备将步骤(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料的制备方法，其特征在于：以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯或ABS树脂高分子材料为主，添加6wt%‑9wt%聚乙烯醇（PVA）亲水材料，通过丝条热熔或者板材热压成孔方式制成片形的立体网状结构载体；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氨氧化细菌菌悬液离心浓缩，得到108‑1010个/mL的氨氧化细菌浓缩液，根据聚乙烯醇‑硼酸二次交联方法，将氨氧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80‑100g/L，碳酸钙质量浓度为10‑40g/L；将上述包埋液均匀涂布在立体网状结构载体上，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，得到基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料。
【技术特征摘要】
1.一种基于网状载体的氨氧化细菌固定化固定式生物活性填料的制备方法，其特征在于:以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯或ABS树脂高分子材料为主,添加6wt%-9wt%聚乙烯醇(PVA)亲水材料，通过丝条热熔或者板材热压成孔方式制成片形的立体网状结构载体；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氨氧化细菌菌悬液离心浓缩，得到IO8-1O10个/mL的氨氧化细菌浓缩液，根据聚乙烯醇-硼酸二次交联方法，将氨氧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80-100g/L，碳酸钙质量浓度为10-40g/L ;将上述包埋液均匀涂布在立体网状结构载体上，放入饱和硼...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏，吴城锋，管清坤，尚海源，陈伟，鄢琳，王小乐，王猛，孟婷，陶慕翔，胡希佳，赵月兰，王玉洁，姚仁达，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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