[发明专利]一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化星形生物活性填料制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化星形生物活性填料制备及应用。

背景技术

随着我国工业的快速发展，在炼油、焦化、制药及石油化工等行业中常有含硫化物的废水大量排出。目前针对水中硫化物的处理大致包含物化法和生物氧化法，而生物氧化法由于具有无需投加化学药剂、去除效率高、产生生物污泥量少、无二次污染等优势，逐步成为含硫废水处理的主要方法和研究重点。利用硫氧化细菌的生物代谢功能对含硫废水进行处理时，常常由于进水硫化物浓度高而使反应器内的功能微生物的代谢活动受到抑制，致使功能微生物需要很长的适应期，而且由于硫氧化细菌的附着性能不强，极易随出水流失，所以要在反应器中保持高浓度硫氧化细菌浓度也十分不易。近年来，许多学者开始采用填料挂膜的形式来试图保持反应器中硫氧化细菌的生物量，但由于传统填料的局限性，在实际废水处理实践中收效甚微。于是，一些学者开始了硫氧化细菌的固定化技术。

微生物细胞固定化技术可以在短时间内大幅度提高水处理单元中功能微生物的生物量和细胞浓度，使反应器的启动时间缩短、微生物流失量降低、对原水酸碱度、毒性、盐度等变化的适应能力明显增强。利用微生物细胞固定化技术能够创建稳定的特定功能微生物的生态优势，产生预期的物质代谢过程，在水处理领域显示出巨大的应用前景。常见的微生物细胞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、琼脂、K-卡拉胶、明胶、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚氨酯等。上述包埋材料具有传质性能好、不易被生物分解、性能稳定、机械强度高、使用寿命长、价格低、对微生物无毒等优点。

目前，传统的细菌包埋方法研究集中在如何将细菌与包埋材料稳定结合在一起，形成包埋体，例如微球、包埋块等。操作方法虽然简单，但局限性较大，无法理想的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。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，其结合了单纯微生物细菌与包埋材料所具有的优点。

通过包埋体与载体的结合而制备出的活性填料具有巨大的应用优势和广阔的应用空间。填料结构形式和固定化技术的选择应用直接决定了生物活性填料的应用效果和使用寿命。经过试验研究比较，我们发现基于传统填料结构形式和包埋方法而制备出的生物活性填料在试验应用中效果难以达到预期目的，存在着生物活性填料整体稳定性差、包埋体容易脱落和水溶等诸多问题。针对上述问题，我们开发出的一种整体稳定性好的基于网状载体的硫氧化细菌固定化星形生物活性填料具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于开发出一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化星形生物活性填料，该生物活性填料载体的网状结构设计，使包埋体通过网孔与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。网状载体设计为星形，生物活性填料之间始终处于蓬松状态，不会出现填料堵塞、水流短路问题，而且每一翼片上的包埋体不会受到外界的摩擦，保证了硫氧化细菌的生物量，生物活性填料处理效率高、性能稳定。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化星形生物活性填料，其特征在于：固定化星形生物活性填料是由多片网状片形结构材料的边固定粘结在一起形成的星形结构，其中组成网状片形结构材料网孔的网丝被包含菌体的包埋体通过网孔包埋，从而形成整体的铆固结构，包埋体在网状片形结构上形成毫米级的薄膜结构。网状片形结构材料长为0.5-3cm，宽为0.5-3cm。

网状的生物活性填料载体以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂高分子材料为主，添加质量百分数为6%-9%亲水剂聚乙烯醇（PVA），通过丝条热熔成型或板材热压成孔等方式制成网状片形结构，其网孔形状可为圆形、菱形、正方形、矩形。优选网孔的丝径0.5-2mm。

上述一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化星形生物活性填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：