一种制造技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，具体涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种MBBR载体挂膜工艺


[0001]本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种使得细菌等微生物在
MBBR
载体表面形成生物膜的挂膜工艺
。

技术介绍

[0002]目前在众多的生物污水处理方法中，公认的最为经济有效的方法为移动床生物膜反应器
(Moving
‑
BedBiofilmReactor
，
MBBR)
污水处理法
。
其污水处理原理为，通过在污水处理设备中填装具有高比表面积的
MBBR
载体，为微生物提供附着场所，使得其在
MBBR
载体表面大量富集
、
繁殖，形成具有高生物量的生物膜，最终依靠生物膜内多种污水处理微生物自身代谢降解污染物
、
净化污水
。
[0003]生物膜作为移动床生物膜反应器污水处理的核心部分，其形成过程
——
挂膜的快慢将直接影响反应器的启动进程
。
经研究发现，细菌等微生物在
MBBR
载体表面的挂膜主要包括以下几个阶段：
(1)
可逆粘附阶段，即微生物利用纤毛
、
菌丝
、
鞭毛等胞外细胞器粘附于
MBBR
载体表面
。(2)
不可逆黏附阶段，即微生物通过分泌胞外多聚物
(ExtracellularPolymeric Substances
，
EPS)
增强自身和
MBBR
载体之间的粘附作用
。(3)
水凝胶包裹层形成阶段，即随着
EPS
分泌量的增多，形成水凝胶覆盖于细胞表面
。(4)
成熟生物膜形成阶段，即细胞与
MBBR
载体以及细胞之间通过
EPS
胶粘在一起，形成三维骨架
。
[0004]在微生物挂膜
，考虑到挂膜工艺相对成熟，目前
MBBR
载体挂膜的相关研究多被载体改性或者氨氮生物降解菌剂等研究所取代
。
近来，少数挂膜研究学者将研究方向聚焦在微生物挂膜的可逆黏附阶段，希望通过将载体表面的负电荷转换为正电荷，加强载体与呈现负电荷微生物的静电作用，最终实现微生物在载体表面的快速挂膜
。
如专利
CN111100321B
中公开了一种对聚氨酯载体表面进行改性以促进挂膜效果的方法，包括以下步骤：
(1)
将聚氨酯载体浸渍在铁锰盐溶液中，得到表面带有正电荷的聚氨酯载体；
(2)
用等离子体处理带有正电荷的聚氨酯载体使其表面产生活性自由基，而后用海藻酸钠聚合阴离子溶液接触活性自由基，引发接枝聚合形成共价键；
(3)
最后，将接枝好的
MBBR
载体浸渍在壳聚糖聚合阳离子溶液中，利用海藻酸钠与壳聚糖之间的静电作用进行层层自组装，形成生物相容性好
、
化学稳定性高的聚氨酯载体
。
[0005]该专利通过浸渍改性，提高了微生物在可逆粘附阶段的挂膜效率，在此基础上，其融合了低温等离子体接枝聚合法和层层自组装法，使得壳聚糖和海藻酸钠通过静电力驱动形成聚电解质膜，增加了载体表面的稳定性
。
该种聚氨酯载体虽然可以在可逆粘附阶段与微生物之间通过静电作用相互吸引，实现快速挂膜，但是由于静电吸引是一种弱相互作用，主要通过静电作用形成的引力是无法将微生物牢固地固定在载体表面的，因此在实际投入使用的过程中载体表面的生物膜容易脱落，难以应对污水处理过程中的水力剪切
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种挂膜速度快
、
生物膜牢固的
MBBR
载体挂膜工艺，其通过
以下技术方案实现：
[0007]一种
MBBR
载体挂膜工艺，包括以下步骤：
[0008]S1、
使用低温等离子体反应气体处理
MBBR
载体，得到改性
MBBR
载体；
[0009]S2、
在装载有污水的反应器内接种好氧硝化细菌，使之扩培，得到菌液；
[0010]S3、
向菌液中加入改性
MBBR
载体和
N
‑
酰基高丝氨酸内酯，使得改性
MBBR
载体表面初步成膜，得到第一挂膜体系；
[0011]S4、
向第一挂膜体系中接种厌氧反硝化细菌，使得改性
MBBR
载体表面形成生物膜，得到第二挂膜体系
。
[0012]在使用移动床生物膜反应器对污水进行处理的过程中，需要借助曝气
、
推流系统使得已经负载有生物膜的
MBBR
载体在污水中进行充分流化，促进生物膜对污水的充分接触
。
这意味着曝气
、
推流都将会对
MBBR
载体表面施加一定的推力，研究表明，不当的推力是生物膜脱落的主要原因之一
。
除此之外，当移动床生物膜反应器处理高污染负荷水体时，大量的有毒有害物质可以对微生物产生毒性作用，抑制其附着和生长，最终导致
MBBR
载体表面的生物膜无法正常维持，从而容易脱落
。
[0013]为使得生物膜在
MBBR
载体表面牢固附着，以应对上述水力剪切
、
高污染负荷水体冲击，本专利技术先是通过低温等离子体表面处理法，使得电离的气体与
MBBR
载体表面分子键结合引入大量的官能团；其次，通过在初步成膜阶段向菌液中添加
N
‑
酰基高丝氨酸内酯信号因子以显著提高微生物分泌的
EPS
的含量，由于
EPS
本身含有羟基
、
羧基
、
氨基磷酰基等官能团，因此
MBBR
载体与
EPS
之间将发生交联反应形成共价键，组成相互交织的网状结构，使得微生物被牢固的固定在
MBBR
载体表面
。
在此基础上，大量的
EPS
可以提高生物膜对环境压力的抵抗能力以应对高污染负荷水体的冲击
。
具体的，
EPS
一方面可以阻挡有毒物质侵入微生物，另一方面在污水中营养物质短缺的条件下还可作为碳源或能源被微生物所利用
。
[0014]本专利技术在挂膜工艺上，先使得好氧硝化细菌在
MBBR
载体表面初步成膜，充分发挥好氧细菌快速繁殖的优势，让
MBBR
载体表面初步成膜；此时再在第一挂膜体系接种厌氧反硝化细菌，厌氧细菌将向低氧气含量的
MBBR
载体内部进行运动，并利用第一挂膜体系中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MBBR
载体挂膜工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
使用低温等离子体反应气体处理
MBBR
载体，得到改性
MBBR
载体；
S2、
在装载有污水的反应器内接种好氧硝化细菌，使之扩培，得到菌液；
S3、
向菌液中加入改性
MBBR
载体和
N
‑
酰基高丝氨酸内酯，使得改性
MBBR
载体表面初步成膜，得到第一挂膜体系；
S4、
向第一挂膜体系中接种厌氧反硝化细菌，使得改性
MBBR
载体表面形成生物膜，得到第二挂膜体系
。2.
根据权利要求1所述的一种
MBBR
载体挂膜工艺，其特征在于，
S1
中反应气体为氧气
。3.
根据权利要求1所述的一种
MBBR
载体挂膜工艺，其特征在于，
S1
中
MBBR
载体的制备方法为：
S1、
将多元醇
、
异氰酸酯
、
聚乳酸的混合物预聚，得到聚氨酯预聚体，所述混合物中异氰酸酯指数大于1；
S2、
向聚氨酯预聚体中加入发泡剂
、
催化剂
、
匀泡剂和扩链剂，使之发泡得到聚氨酯骨架；
S3、
将聚氨酯骨架浸渍在多元醇中，使之聚合得到
MBBR
载体
。4.
根据权利要求3所述的一种
MBBR
载体挂膜工艺，其特征在于，所述
MBBR
载体中包含有无机吸附粉末，所述无机吸附粉包括沸石粉
、
活性炭粉末或者电气石粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡立江，许超，贾洪柏，刘军，闫晨煜，杨宇，任波源，陈升，杨云成，饶宾期，
申请(专利权)人：浙江国阡环境与节能工程研究院，
类型：发明
国别省市：