【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理，具体涉及一种用于好氧池脱氮强化的生物填料及其制备和应用。
技术介绍
1、氮是自然界广泛存在的元素，也是水体中常见的污染物之一。由于农药化肥的使用以及人类日常各种活动，导致大量的含氮物质流入江河湖泊等水环境中，从而造成了水环境中的氮污染问题。同时，水体氮污染会带来很多不良后果，氮素过高会引起富营养化，导致水体缺氧，影响水下生物的生存，甚至引发“死亡区域”，对水生生态系统造成严重破坏。此外，氨氮和亚硝态氮会直接影响水体的感官特性和透明度，高浓度的氨氮会降低水体的ph值，对鱼类和其他水生生物造成毒性影响。同时，未经处理或处理不当的含氮废水如果直接排放到饮用水源中，其中的亚硝酸盐和硝酸盐会对人体健康构成威胁。长期摄入高浓度的硝酸盐会增加婴儿患蓝婴综合征的风险。
2、因此，高效脱氮与稳定达标一直以来都是废水处理厂的重点。对于市政污水处理厂中的进水是生活污水时，b/c、c/n比充足，生化段脱氮效果显著；但是市政污水处理厂不仅处理生活污水，往往还接纳大量的工业废水，在经预处理后虽然达到纳管排放标准再进入污水处理厂，但排放水中残余有机污染物多为难降解物质甚至具有毒性，如多环芳烃及杂环化合物等，其水溶性差、环状结构稳定，不仅难以被微生物利用，还会抑制微生物生长，给传统生物脱氮工艺带来了严峻的挑战。已有研究表明，酚类化合物对硝化和反硝化菌属均有严重抑制作用，该抑制效应随着取代基的增多而显著加强。为此，如何强化提升脱氮菌活性，在含工业废水的市政污水处理中实现高效深度脱氮则成为了新的挑战。
1、生物脱氮技术因其高效的脱氮能力和较低的运行成本已经被广泛研究并应用。其中，移动床生物膜反应器(mbbr)工艺由于有机负荷高、占地面积小、能耗低、强化脱氮除磷等优点而备受关注，能在一定程度上解决冬季低温氨氮超标问题，特别适用于污水处理厂的提标改造。其中，填料作为该工艺的核心，具有缓释营养性能和生物膜载体的功能。研究表明，填料的物理性质、比表面积、孔隙率等都是影响污水处理效率的关键因素。因此，对现有的普通填料进行研究选择和升级改造是很有必要的。除此之外，一些厌氧细菌可在厌氧条件下完成酚类物质解毒与开环。为此，利用生物强化手段，在脱氮系统中选择性富集该类微生物并完成定植，可有效缓解难降解有机物的毒性抑制作用，为反硝化脱氮创造良好的脱氮环境并提供有效碳源。传统生物脱氮系统的泥龄单一，不利于生长速率差异较大的不同微生物在反应器定植与协作。通过生物膜固定化结合悬浮生长，可实现单个反应器内双泥龄微生物的生长为混合废水高效脱氮系统的研发提供了理论依据。
2、基于此，本申请提出一种用于好氧池脱氮强化的生物填料，通过在填料上负载内层-反硝化菌、中层-导电层和外层-硝化菌三层生物填料，成功解决了脱氮菌活性弱的问题，实现了生物膜的快速形成。除此之外，在中间增加一层金属导电层参与微生物脱氮过程中电子的传递，两边生物膜层实现了生物膜的快速形成，以实现氮的转化和去除。这种方法既能保持菌体的生物活性，实现生物膜的快速形成，又可以促进菌体和难降解有机物的分离，降从而降低对菌体的毒害作用。
3、一种用于好氧池脱氮强化的生物填料的制备方法，包括：
4、(1)将反硝化菌与经洗涤及烘干预处理的填料同时置于海藻酸钠溶液中浸泡，记为第一浸泡体系，将浸泡一定时间后的填料取出再投放至cacl2溶液中形成圆球状凝胶，静置固化后清洗，得负载反硝化菌内层生物膜的填料；
5、(2)将金属粉末材料分散于水中形成分散液，将海藻酸钠、丙烯酰胺和无水氯化锂充分溶解于所述分散液中，再加入n,n’-亚甲基二丙烯酰胺和过硫酸钠，充分混合后再加入n,n,n’,n’-四亚甲二胺，充分混合得混合溶液，将所述负载反硝化菌内层生物膜的填料浸泡于所述混合溶液，浸泡结束后取出填料并在常温下晾干定型，得表面依次负载反硝化菌内层生物膜和中间导电层的填料；
6、(3)将硝化菌与所述负载反硝化菌内层生物膜和中间导电层的填料同时置于海藻酸钠溶液中浸泡，记为第二浸泡体系，浸泡一定时间后将填料取出再投放至cacl2溶液中形成圆球状凝胶，静置固化后经清洗和常温干燥，得表面依次负载反硝化菌内层生物膜、中间导电层和硝化菌外层生物膜的生物填料。
7、以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
8、可选的，步骤(1)中所用填料为曝气生物滤池中常用的填料，包括但不限于陶粒、焦炭、膨胀硅铝酸盐等无机类填料；以及聚氯乙烯、聚合成纤维、聚苯乙烯小球、聚氨酯等有机类填料中的一种或多种，优选生物相容性较好的有机类材料。
9、可选的，所述反硝化细菌为假单胞菌属、不动杆菌属、副球菌属中的一种或多种；所述硝化菌为亚硝酸菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌中的一种或多种。均为该领域常见菌种，可市购获得。菌液的od600为1-2。
10、所述反硝化菌或硝化菌的预处理包括：
11、将反硝化菌菌液或硝化菌菌液在一定转速和时间下离心，用蒸馏水重悬至原始刻度再次离心并重复1-2次，优选的，离心转速为4000-8000r min-1，离心时间为5-15min。
12、步骤(1)中：
13、可选的，所述反硝化菌由的od600为1-2的反硝化菌菌液离心得到。
14、可选的，所述第一浸泡体系中，反硝化菌的质量百分浓度5-15％，海藻酸钠的质量百分浓度2-10％；浸泡时间为30-60min。
15、可选的，所述填料与反硝化的质量比为1～1.5：1。
16、可选的，所述cacl2溶液的质量百分浓度为2％-3％；在所述cacl2溶液中的固化时间为10-15h。固化过程中cacl2溶液的量无需特别限定，只要所有填料均能没入cacl2溶液即可。
17、步骤(2)中：
18、可选的，所述金属粉末材料为纯金属粉末材料或碳修饰的金属粉末材料；所述纯金属粉末材料包括但不限于铁、铜、锰和镍中的至少一种金属粉末；所述碳修饰的金属粉末材料为包括但不限于铁、铜、锰、镍中其中一种与碳材料结合修饰的金属粉末材料。例如，所述金属粉末材料可为铁碳粉末，其中铁碳的掺杂含量比例为1：2。
19、可选的，所述金属粉末材料的加入量以其在混合溶液中的质量百分浓度为0.4-0.8％计。
20、可选的，所述海藻酸钠、丙烯酰胺和无水氯化锂三种物质的质量比为1～2：4～5：3～4；其中海藻酸钠在混合溶液中的质量百分浓度为1％-2％。
21、可选的，所述n,n’-亚甲基二丙烯酰胺在混合溶液中的质量百分浓度为1-2％，过硫酸铵在混合溶液中的质量百分浓度为2-4％，n,n,n’,n’-四亚甲二胺在混合溶液中的质量百分浓度为2.5-5％。
22、可选的，所述负载反硝化菌内层生物膜的填料与所述混合溶液的质量比为1：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于好氧池脱氮强化的生物填料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)：
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中：所述金属粉末材料为纯金属粉末材料或碳修饰的金属粉末材料；所述纯金属粉末材料为铁、铜、锰和镍中的至少一种金属粉末；所述碳修饰的金属粉末材料为铁、铜、锰、镍中其中一种与碳材料结合修饰的金属粉末材料。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中：
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中：
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述生物填料中：反硝化菌内层生物膜、中间导电层和硝化菌外层生物膜的厚度分别为0.5-2mm。
7.一种如权利要求1～6任一权利要求所述制备方法制备得到的生物填料。
8.一种用于好氧池脱氮强化的生物填料，其特征在于，包括基础填料和依次负载于基础填料上的反硝化菌内层生物膜、中间导电层和硝化菌外层生物膜。
9.根据权利要求8所述的生物填料，其特征在于，所述反
10.如权利要求7～9任一权利要求所述生物填料在好氧池脱氮强化中的应用，其特征在于，将所述生物填料按占生化曝气池中泥水混合物质量的20～30％投加至好氧池中。
...【技术特征摘要】
1.一种用于好氧池脱氮强化的生物填料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)：
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中：所述金属粉末材料为纯金属粉末材料或碳修饰的金属粉末材料；所述纯金属粉末材料为铁、铜、锰和镍中的至少一种金属粉末；所述碳修饰的金属粉末材料为铁、铜、锰、镍中其中一种与碳材料结合修饰的金属粉末材料。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中：
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中：
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述生物填料中：...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻涛，张艳晴，梁禹翔，叶芳芳，王冬蕊，单亮，刘明亮，常文婷，盛海燕，徐海岚，韩轶才，冯华军，
申请(专利权)人：杭州市生态环境科学研究院杭州市城区生态环境监测站，
类型：发明
国别省市：
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