[发明专利]一种生物膜复合载体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及城市污水自养脱氮技术领域，尤其涉及一种生物膜复合载体及其制备方法和应用。本发明提供了一种生物膜复合载体，包括聚氨酯骨架、粘合剂和功能材料；所述功能材料通过粘合剂粘合在所述聚氨酯骨架的表面和孔隙中；所述功能材料为沸石和电气石的混合物。所述生物膜复合载体有利于在低温、低氨氮条件下城市污水自养脱氮反应器的快速启动和稳定运行。

技术领域

本发明涉及城市污水自养脱氮技术领域，尤其涉及一种生物膜复合载体及其制备方法和应用。

背景技术

单级自养脱氮工艺是一种基于厌氧氨氧化原理的污水脱氮处理工艺，该工艺将短程硝化、厌氧氨氧化两个过程结合在一起，短程硝化由氨氧化菌(AOB)主导，将NH₄⁺-N转化为NH₂^--N，为后续厌氧氨氧化过程提供必要的基质，厌氧氨氧化菌(AnAOB)直接将NH₄⁺-N与NH₂^--N转化为N₂，从而实现了污水脱氮的目的。目前，全程自养脱氮工艺在垃圾渗滤液、污泥消化液等高氨氮、低C/N比的污水处理有着广泛的实际应用。由于城市污水具有低温和低氨氮的特性，在城市污水脱氮处理中应用单级自养脱氮工艺存在较多限制。因此，如何解决低温、低氨氮、进水波动条件下自养脱氮功能均活性较低、NOB(硝化细菌)难以有效抑制的问题，是全程自养脱氮工艺在城市污水脱氮处理中快速启动并稳定运行的难点。

AOB与AnAOB都为自养菌，生长缓慢，因此能否有效持留污泥是养脱氮反应器成功启动与良好稳定运行的关键。由于AnAOB均贴壁生长的特性，投加适当的填料能有效提高反应器功能菌的持留能力。生物膜与颗粒污泥都是单级自养脱氮工艺中最常用的两种形式。因此，填料的选择也是单级自养脱氮工艺研究的一个重要方向，包括无机、有机材料都有学者将其作为自养脱氮工艺微生物载体。

其中，以火山岩、石灰石、沸石和电气石等为代表的无机填料具有机械强度高、廉价易得等优势。然而，由于无机填料的特性，将其作为反应器填料面临这易堵塞等问题，尤其是进水中含有大量的有机物将会促进系统内异养菌的过度繁殖，从而导致系统内生物膜的过量增殖堵塞填料间隙。填料堵塞将会极大地限制系统内底物与氧气的传质过程，进而影响厌氧氨氧化反应器的处理效能；高分子聚合物载体在污水处理中的应用也十分广泛，许多研究都利用其作为固定AOB与AnAOB菌的微生物载体，包括聚氨酯海绵、无纺布、BioCube海绵、Kakdnes型填料和半软性填料等。该类高分子聚合物有机填料具有比表面积大、机械强度高，密度较小等优点，但该类材料的微生物附着能力较弱。以生物炭、玉米芯等为代表的天然有机材料具有较大的比表面积和高度多孔的结构，成本低廉且实现了废物资源化利用。但有研究表明，天然有机材料的生物载体并不完全适合AnAOB的生长增殖，因为载体材料的微环境会促进反硝化细菌的活性。

由此可见，上述材料作为自养脱氮反应器的填料均存在一定的劣势。因此，亟待开发一种适用于低温、低氨氮条件下强化自养脱氮反应器启动和稳定运行的新型生物膜复合载体，以促进单级自养脱氮工艺在城市污水脱氮处理方面的应用和推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物膜复合载体及其制备方法和应用，所述生物膜复合载体有利于在低温、低氨氮条件下城市污水自养脱氮反应器的快速启动和稳定运行。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种生物膜复合载体，包括聚氨酯骨架、粘合剂和功能材料；所述功能材料通过粘合剂粘合在所述聚氨酯骨架的表面和孔隙中；

所述功能材料为沸石和电气石的混合物。

优选的，所述聚氨酯骨架的体积、粘合剂的质量和功能材料的质量之比为1cm³:(0.015～0.025)g：(0.1～0.2)g。

优选的，所述沸石和电气石的混合物中的沸石为钠型沸石；