[发明专利]一种基于聚氨酯载体的反硝化细菌固定化生物活性填料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种基于聚氨酯载体的反硝化细菌固定化生物活性填料的制备及应用。

背景技术

农业氮肥的过量施用，工业含氮废水和城市生活污水的不合理处置，造成水中硝酸盐氮浓度升高。人体摄入过量高硝酸盐氮的水会引发消化道癌症或肝癌，高硝酸盐水体也会引发水体富营养化的问题，因此去除硝酸盐氮的研究成为国内外的研究热点。

常用的传统脱氮方法是生物法。目前生物法处理水中的硝酸盐氮，主要是活性污泥法，该脱氮方法存在的主要问题有：反硝化细菌在目前工艺条件下难以形成较强的菌群优势，脱氮效率低，反应器的启动时间长；与生物膜法相比，系统抗冲击负荷能力较差；大量的反硝化细菌在高浓度下，在沉淀池部位易出现污泥呈大团块上浮现象，对出水水质有很大的影响。

反硝化细菌固定化技术可以大幅度提高反硝化细菌浓度，使反硝化细菌不易流失、缩短反应器启动时间、抗毒性和耐酸碱、耐盐能力明显增强，能纯化反硝化细菌的生态优势，产生特性高效反应，显示出良好的应用前景。

CN101941758公开了“一种聚氨酯固定化硝化细菌处理电厂含氮废水的方法”，它的目的是提供一种提高污水脱氮处理效率的聚氨酯固定化硝化细菌处理电厂含氮废水的方法。该技术方案：从脱氮污水处理系统的好氧活性污泥中筛选出高活力的硝化细菌进行扩增培养，离心浓缩制成硝化菌悬浮液备用，向16wt%的聚乙烯醇中添加0.016g/L的海藻酸钠，溶解冷却后加入等体积菌悬液，之后倒入直径0.5-1.0cm的球形聚氨酯载体中进行吸附，1-2小时后，加入饱和硼酸进行交联，制成聚氨酯固定化硝化细菌并将其投加到流化床反应器中运行。其不足之处是：将直径0.5-1.0cm的球形聚氨酯载体单独吸附固定化后，聚氨酯表面会形成一层致密的膜，影响传质，处理效率低。此外，研究表明，聚氨酯载体直径大于0.5cm时，载体内部传质受到影响形成死区。聚乙烯醇为16wt%，此质量分数对于聚氨酯载体固定化来说浓度偏大，采用自然吸附方式会因为聚乙烯醇浓度太高，粘度大，导致聚氨酯载体内部无法吸附到聚乙烯醇混合液。

针对上述问题，我们开发出一种具有高效的反硝化效率的生物活性填料，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聚氨酯载体的反硝化细菌固定化生物活性填料，该生物活性填料采用固定化的方式制成，能够形成高效的反硝化菌群优势，而且以聚氨酯泡沫作为载体，聚氨酯泡沫在成型过程中内部形成了很多微孔，可为微生物提供非常良好的、相对安定的生存环境，有利于微生物的附着、繁殖。

为了实现上述状态，本发明采用了以下技术方案。

一种基于聚氨酯载体的反硝化细菌固定化生物活性填料，其特征在于：块状的聚氨酯泡沫通过挤压吸附包埋液吸附固载有反硝化细菌的包埋液固化后进行切割得到的颗粒状生物活性填料。

一种基于聚氨酯载体的反硝化细菌固定化生物活性填料的制备方法，其特征在于：以聚氨酯泡沫等高分子材料为包埋载体；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反硝化细菌菌悬液离心浓缩，得到10⁸-10⁹个/mL的反硝化细菌浓缩液；根据聚乙烯醇-硼酸二次交联方法，将反硝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30-50g/L，碳酸钙质量浓度为10g/L；将包埋液倒入整张聚氨酯泡沫中，反复挤压聚氨酯泡沫，使包埋液进入到聚氨酯泡沫内部，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，切成符合要求形状；其形状可为长宽高分别为3-5mm的长方体或正方体，直径3-5mm、高3-5mm的圆柱体，得到颗粒状反硝化细菌生物活性填料。

上述一种基于聚氨酯载体的反硝化细菌固定化生物活性填料用于水处理技术。

本发明所述的基于聚氨酯载体的反硝化细菌固定化生物活性填料的有益效果主要体现在：

1.固定化生物活性填料包菌量大，可建立反硝化菌群优势，处理效率高；

2.聚氨酯载体在成型过程中会形成很多的内部孔穴，可为反硝化细菌提供非常良好的、相对安定的生存环境，有利于硝化细菌的繁殖、附着；

3.交联结束后将聚氨酯泡沫制成符合要求的形状，避免了交联前切割造成每个填料表面形成一层致密的膜，有利于传质，节省了原料；