[发明专利]新型生物膜载体的制备及其应用

说明书

本发明公开一种新型生物膜载体的制备及其应用，该载体包括两种载体单体，分别为聚氨酯海绵和沸石粉，所述聚氨酯海绵和沸石粉两种载体在物理旋转下组合为新型生物膜载体。本发明效果是采用该方案能够提高载体的密度，使得载体和水的密度更加接近，避免了传统聚氨酯海绵容易漂浮于水中的弊端，有利于微生物对污染物的吸附和降解，生物量提高0.997±0.192g/L，脱氮效率提高了5.1±1.8％。该方案操作简单，不引入化学物质，一次性投资成本较低，易于在实际中应用。

技术领域

本发明属于废水或污水的生物处理领域，具体涉及一种新型生物膜载体的制备及其应用。

背景技术

随着石化、食品和制药等工业的发展，以及人民生活水平的不断提高，城市污水和垃圾渗滤液中氮磷化合物的含量急剧上升，致使我国部分水体出现富营养化现象，因此，脱氮除磷已经逐渐成为环境工作者研究的重点之一。MBBR工艺是附着生长的生物膜法和悬浮生长的活性污泥法相结合的一种污水处理工艺，既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的特点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性，被视为“未来最具有前景的污水处理技术”。

在MBBR应用中，生物膜载体的选择尤为重要，要求载体具有机械强度高、耐磨耐腐蚀、密度稍小于水(当挂上生物膜后密度与水相当)以及比表面积大、表面粗糙、利于微生物附着等特点。生物膜载体内存在溶解氧梯度，微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧浓度高，以好氧硝化菌及氨化菌为主；深入内部受到氧传递受阻及外部溶解氧大量的消耗而产生缺氧区，反硝化菌为优势菌种，从而导致同时硝化反硝化(SND)的发生。

目前MBBR工艺中常用的填料有聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氨酯海绵、活性炭、沸石以及硅藻土等。近年来，随着污水处理厂出水水质要求的不断提高，传统生物膜载体已经很难满足现状需求。

发明内容

本发明针对传统填料存在不同弊端，其目的是提供一种新型生物膜载体的制备及其应用，以利于适宜载体与聚氨酯海绵进行结合来增大比表面积，从而使载体在附着生物膜后的密度与水的密度更加接近。由于新型载体的附着生物量增大，从而提高了MBBR工艺的处理效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种由聚氨酯海绵和沸石粉组合而成的新型生物膜载体，该载体包括两种载体单体分别为聚氨酯海绵和沸石粉，所述聚氨酯海绵单体长×宽×高为15×15×15mm，密度为28kg/m³，平均比表面积为0.846m²/g，每平方英寸含80孔；沸石粉单体粒径为0.15mm，比重为2.1-2.6，硬度为3.5-5.5；所述聚氨酯海绵和沸石粉两种载体在物理旋转下通过共混组合为新型生物膜载体；新型生物膜载体制备所需的仪器为ZR4-6六联搅拌装置，将聚氨酯海绵按20％的填充率装入容积为1L的玻璃容器内，同时加入3g沸石粉，所述搅拌装置通过控制面板控制，在搅拌装置的叶轮的搅动下，使沸石粉进入聚氨酯海绵内部；首先在转速为100r/min的条件下，设置第一个叶轮运行时间为1h，第二个叶轮的运行时间为2h，依次类推，第六个叶轮运行时间为6h；上述过程运行完成后，将转速调至150r/min，依旧将第一个叶轮运行时间设为1h，第二个叶轮的运行时间设为2h，依次设置，第六个叶轮运行时间为6h；按每次增加量50r/min来设置转速，最大转速为300r/min，在转速分别为100r/min、150r/min、200r/min、250r/min和300r/min的条件下，运行时间由1h进行至4h时，聚氨酯海绵吸附沸石粉的量均呈增加趋势，当运行时间超过4h后，新型生物膜载体的重量趋于稳定，此时聚氨酯海绵吸附沸石粉已达饱和；在运行时间为4h时，转速100r/min、150r/min、200r/min、250r/min和300r/min对应的沸石粉平均增量分别为0.0875g、0.1577g、0.1215g、0.0673g和0.0671g，因此本实验确定的最佳搅拌时间为4h，最佳转速为150r/min，所述新型生物膜载体的长×宽×高为15×15×15mm立方体，密度为32kg/m³。