[发明专利]一种厌氧发酵菌种活性污泥的固定化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厌氧发酵菌种活性污泥的固定化方法，特别是用来餐饮有机废物发酵制取甲烷的活性污泥的制备方法。得到的固定化活性污泥可广泛用于餐饮有机废物、秸秆、养殖场动物粪便以及其他有机废物的厌氧发酵制取清洁能源甲烷。

背景技术

固定化活性污泥是目前研究最为活跃的生物法处理固体有机废物、高COD有机废水等的接种物之一，具有浓度高、容积小、处理负荷高、污泥产量低、降解效率高、对有毒物质承受能力强、稳定性好等特性，能广泛应用于各种厌氧发酵生产甲烷。如：康莹在《环境保护科学》2000年10月第26卷总第101期“活性污泥PVA膜状固定及净化污水效率”提出在加入少量藻酸钙盐的条件下，用硼酸交联聚乙烯醇(PVA)，活性污泥培养物渗于其内，将其涂于载体上被固定成膜。细胞经固定后仍保持活力，PVA-藻酸钙盐珠非常结实耐用。张雅旎，王京刚，陈良杰，朱会等在《化工环保》2007年第27卷第2期“活性污泥的固定化及其性能研究”中用改进聚乙烯醇-硼酸法将活性污泥制成固定化颗粒，考察了改进聚乙烯醇-硼酸法的最佳条件及固定化颗粒的性能。实验结果表明：改进聚乙烯醇-硼酸法的最佳条件为聚乙烯醇质量分数6.5％、包泥比(包埋剂与活性污泥质量比)1.2∶1、二氧化硅质量分数1.5％、活性炭质量分数0.3％、海藻酸钠质量分数0.6％；用最佳条件下制得的固定化颗粒处理模拟化工废水，连续运行15d后的COD去除率达90％以上，且固定化颗粒耐冲击负荷和pH变化能力强；固定化颗粒对模拟化工废水的COD去除速率随进水COD的变化曲线类似于米氏方程所描述的反应初速度随底物浓度的变化规律。赵亚乾，杨镭在《上海环境科学》1997年9月第16卷第9期“海藻酸钠包埋活性炭与活性污泥的固定化技术”中提出以海藻酸钠为包埋剂，以粉末活性炭和粉末硅藻土分别为吸附剂，探索了用蠕动泵滴加法制备固定化活性污泥球形颗粒的工艺过程，并对所制备的固定化活性污泥球形颗粒进行了餐厅废水的处理静态实验，从中检验了固定化颗粒的性能。普利锋，赵刚，王建龙等在《清华大学学报(自然科学版)》2004年第44卷第12期“几种交联剂对PVA固定化活性污泥的活性比较”运用氧吸收速率作为评价指标，对聚乙烯醇(PVA)固定化方法中不同交联剂对固定化活性污泥的生物活性的影响进行了研究。采用3种不同交联剂，即饱和硼酸、NaNO₃、NaH₂PO₄，制得PVA固定化污泥。通过测量不同营养液中固定化污泥的氧吸收速率，比较了3种固定化颗粒中自养菌和异养菌的生物活性。试验结果表明：在经过活化之后，各类固定化污泥的生物活性和稳定性均得到很大的提高；而且在3种颗粒中，采用饱和硼酸+NaH₂PO₄作为交联剂制得的固定化颗粒，其自养菌和异养菌的生物活性最高；该法为利用PVA载体固定化活性污泥的较好方法。李花子，王建龙，文湘华，施汉昌等在《环境科学研究》2002年5月第15卷第5期“聚乙烯醇-硼酸固定化方法的改进”中采用延时包埋法与加入化学药剂法对其进行了改进。结果表明，用这两种方法制得的聚乙烯醇固定化颗粒的水溶膨胀性大大减少、不易破碎；电镜观察发现，改进后的聚乙烯醇凝胶网状结构明显优于未经过改进的聚乙烯醇凝胶的网状结构。其方法主要有以下五步：a.细胞湿重5g，悬浮于5mL0.009g/mL的NaCl中；b.制备12.5mL0.1g/mL的聚丙烯醇和0.01g/mL的海藻酸钠混合溶液，加热溶解，在室温下静置4h；c.以上2种溶液混合，并搅拌均匀；d.用内径为0.40mm的注射器滴加到冷却的饱和硼酸与0.01g/mL CaCl2的混合溶液中，使其形成2mm直径的白色球型小珠，并在其中浸泡24h；e.用生理盐水洗涤2次，即可使用。f.在基本包埋方法的基础上，加入0.05g/mL单体丙烯酰胺(ACAM)和0.006g/mL交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)。马华继，熊振湖，汪艳宁等在《天津城市建设学院学报》2004年6月第10卷第2期“用于与活性污泥共固定化的蛋白核小球藻在不同碳源下的培养研究”中研究了在蛋白核小球藻与活性污泥共固定化条件下，采用不同碳源对蛋白核小球藻进行了小型培养和扩大培养.结果显示，测定蛋白核小球藻藻液细胞密度的最佳波长为680nm；含10g/L葡萄糖的Bold培养基培养时表现出适应期较短(20h)、对数期较长(25h)、藻细胞最大生长率高(kmax＝0.098h^-1)，且最大生长率出现时间早(第37.5h)等特点。扩大培养研究证实，经过72h培养可以得到108个细胞/mL的藻液。该培养方式可以满足相关的藻类污水生物处理技术研究对藻液的需求。李辉华，朱学宝，谭洪新，罗国芝等在《环境科学与技术》2005年1月第28卷第1期“闭合循环系统中固定化活性污泥降解氨氮的研究”中采用聚乙烯醇(PVA)-硼酸包埋固定化法，包埋固定驯化过的活性污泥，制成固定化活性污泥颗粒；以流化床作为生物反应器，对人工配制的含氮废水进行处理实验。结果表明，固定化活性污泥对氨氮的降解速率达32.5mg/g(MLSS)·d，而悬浮活性污泥对氨氮的降解速率为18。3mg/g(MLSS)·d。同时研究了温度、氨氮负荷、盐度、COD/TN比及pH等因素对固定化活性污泥硝化活性的影响。具体方法为：包埋剂：聚乙烯醇(PVA)，平均聚合度1750±50；交联剂：经NaHCO₃调节pH＝7的饱和硼酸；添加剂：海藻酸钠[(C₆H₇O6Na)n]化学纯；SiO₂、CaCO₃：分析纯；人工污水将K₂HPO₄52mg，MgSO₄·7H₂O25mg，FeSO₄·7H₂O 2.5mg，MnSO₄2.5mg，NaCl 125mg及少量葡萄糖溶于1L去离子水中，实验时根据所需氨氮的浓度，加入NH₄Cl，并调节溶液pH为7～8。