【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，具体涉及一种强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氮的过量排放会导致水体富营养化，国家严格控制了污水中氨氮和总氮的排放。传统的脱氮工艺为硝化和反硝化的生物脱氮工艺，此工艺需要大量的曝气且需额外投加碳源，增加了运行费用。在双碳政策背景下，开发高效经济的脱氮技术成为了污水处理领域的重大需求。厌氧氨氧化是一种新型的自养脱氮技术，它与部分硝化组成的联合工艺可以实现高效脱氮，整个脱氮过程不仅无需额外投加碳源，而且可以减少60％的曝气量，显著降低了运行成本。然而，厌氧氨氧化细菌倍增时间长，增殖速率慢，细菌代谢活性易受到环境影响，这些缺点限制了该工艺的大规模应用。生物膜法由于生物载体的存在，可以增加污泥龄，提高容积负荷，能有效富集厌氧氨氧化细菌，是实现主流城市污水厌氧氨氧化的有效手段。尤其是基于悬浮生物载体的mbbr和iffas工艺，克服了固定式生物膜工艺传质效率低，易拥堵结团等弊端，具有良好的脱氮性能，从而得到广泛的应用。但是厌氧氨氧化细菌在传统悬浮生物载体上的挂膜时间长，膜生物量少，且传统的悬浮生物载体无法提高厌氧氨氧化细菌的代谢活性。因此，亟需开发一种针对厌氧氨氧化细菌的生物载体，强化厌氧氨氧化细菌的富集和活性，最终达到高效经济脱氮的目的。
技术实现思路
1、为了解决厌氧氨氧化细菌在传统生物载体富集效果差和脱氮活性低的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体及其制备方法和应用，本专利技术以聚乙烯
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体，所述生物载体将基础材料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得；所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过基础材料总质量的10％。
4、基于上述技术方案，进一步地，所述的基础原料为聚乙烯或聚丙烯；改性材料为聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物，通过静电力强化厌氧氨氧化细菌的挂膜；功能材料为零价铁、含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料的一种或二者的混合，通过增强厌氧微环境，胞内代谢和胞外电子传递来强化厌氧氨氧化细菌的富集和活性。
5、基于上述技术方案，进一步地，所述的含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料包括氧化石墨烯及含氧官能团丰富或经过氧化处理的活性炭、生物炭。
6、本专利技术另一方面提供上述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)按配比称取基础原料、改性材料、功能材料，获得混合料；
8、(2)将步骤(1)中的混合料在搅拌混匀机内混合均匀；
9、(3)将步骤(2)中的混匀料置于造粒机中加工成条状物料，再通过切割机切割成颗粒状物料；
10、(4)将步骤(3)中的颗粒物料置于注塑机中，并根据所选模具头的不同，制成不同形状的管材，切割至所需尺寸。
11、基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中造粒机机筒区温度和机头区温度维持在150-190℃。
12、基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中注塑机的加工温度为120-190℃。
13、本专利技术还提供上述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体在污水脱氮中的应用。
14、基于上述技术方案，进一步地，所述的生物载体通过强化厌氧氨氧化细菌的富集和活性来提高污水脱氮的效率。
15、相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
16、(1)厌氧氨氧化菌的生长和代谢中，铁元素参与合成了厌氧氨氧化细菌胞内的5种关键酶以及细胞色素c，其中关键酶为亚硝酸盐还原酶(nirs)、肼合成酶(hzs)、肼氧化还原酶(hzo)、肼脱氢酶(hdh)、羟胺氧化还原酶(hao)，它们协同作用将氨氮和亚硝氮转化为氮气；细胞色素c是胞内电子传递的介体，参与胞内大多数的代谢反应；在厌氧氨氧化体系中额外投加零价铁材料，能够强化上述5种关键酶以及细胞色素c的合成，从而强化厌氧氨氧化细菌的生长和代谢；此外，零价铁还可以降低水中的溶解氧和氧化还原电位，为厌氧氨氧化细菌的生长和代谢提供良好的环境。
17、(2)厌氧氨氧化细菌具有胞外电子传递的能力，通过细胞色素c将胞内的电子传递至胞外的不溶性电子受体，含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料由于具有-c＝o和-cooh官能团，能利用自身的氧化还原能力来接受和传递电子，所以可以作为厌氧氨氧化细菌胞外的不溶性电子受体。氧化石墨烯内部的π电子与边缘的-c＝o等含氧官能团的π电子形成π-π共轭结构，具有类似醌-氢醌的电子介体功能，可以通过-c＝o与-c-oh官能团的循环来介导和强化胞外电子传递。这种胞外电子传递通过加速厌氧氨氧化细菌的代谢，从而强化厌氧氨氧化细菌的富集和活性。因此，外源投加含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料能够介导和促进胞外电子传递，从而强化厌氧氨氧化细菌的富集和活性。
18、(3)厌氧氨氧化细菌表面带有负电荷，聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物可以与厌氧氨氧化细菌产生静电吸附，强化细菌的富集。
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1.一种强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体，其特征在于，所述生物载体将基础材料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得；所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过基础材料总质量的10％。
2.根据权利要求1所述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体，所述的基础原料为聚乙烯或聚丙烯；改性材料为聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物；功能材料为零价铁、含-C＝O和-COOH官能团的碳基材料的一种或二者的混合。
3.根据权利要求2所述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体，其特征在于，所述的含-C＝O和-COOH官能团的碳基材料包括氧化石墨烯及含氧官能团丰富或经过氧化处理的活性炭、生物炭。
4.权利要求1-3任一项所述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中造粒机机筒区温度和机头区温度维持在150-190℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中注塑机的加工温度为120-190℃。>
7.权利要求1-3任一项所述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体在污水脱氮中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的生物载体通过强化厌氧氨氧化细菌富集和活性提高污水脱氮的效率。
...【技术特征摘要】
1.一种强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体，其特征在于，所述生物载体将基础材料与改性材料或/和功能材料通过共混方式制备获得；所述的改性材料或/和功能材料的加入量均不超过基础材料总质量的10％。
2.根据权利要求1所述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体，所述的基础原料为聚乙烯或聚丙烯；改性材料为聚季铵盐、阳离子型聚丙烯酰胺等带正电荷的聚合物；功能材料为零价铁、含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料的一种或二者的混合。
3.根据权利要求2所述的强化厌氧氨氧化细菌富集和活性的生物载体，其特征在于，所述的含-c＝o和-cooh官能团的碳基材料包括氧化石墨烯及含氧官能团丰富或...
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