一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用制造技术

一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用，属于水处理领域。直筒状生物活性填料由包埋体和载体两部分组成：载体是以聚乙烯、聚丙烯等为主要材料，并添加聚乙烯醇等亲水材料经热熔或板材热压而成的网状直筒载体；载体的网状结构，可使包埋体贯穿网孔与载体形成铆固结构而增加填料整体稳定性；包埋液由硫氧化细菌浓缩液和聚乙烯醇溶液混合组成；包埋液均匀涂布于网状载体上，经硼酸二次交联固定后形成包埋体，并结合于网状载体得到硫氧化细菌生物活性填料。本发明专利技术所制备的生物活性填料，不仅可以有效解决硫氧化细菌附着能力差、易流失等问题，还可以提高反应器处理能力，缩短启动时间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用，属于水处理领域。直筒状生物活性填料由包埋体和载体两部分组成：载体是以聚乙烯、聚丙烯等为主要材料，并添加聚乙烯醇等亲水材料经热熔或板材热压而成的网状直筒载体；载体的网状结构，可使包埋体贯穿网孔与载体形成铆固结构而增加填料整体稳定性；包埋液由硫氧化细菌浓缩液和聚乙烯醇溶液混合组成；包埋液均匀涂布于网状载体上，经硼酸二次交联固定后形成包埋体，并结合于网状载体得到硫氧化细菌生物活性填料。本专利技术所制备的生物活性填料，不仅可以有效解决硫氧化细菌附着能力差、易流失等问题，还可以提高反应器处理能力，缩短启动时间。【专利说明】一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用
本专利技术属于水处理领域，特别涉及一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用。
技术介绍
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、生物污泥量产生少、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直筒状生物活性填料具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发出一种基于网状载体的直筒状硫氧化细菌固定化生物活性填料，该生物活性填料载体的网状结构设计，可以使含有硫氧化细菌的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，使制得的硫氧化细菌生物活性填料整体稳定性好、整体通透性好、传质效果较高。网状载体设计为直筒状，可以增大水流对生物活性填料的切向摩擦力，避免杂菌生长和生物填料内腔堵塞。为了达到上述目的，本专利技术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直筒状生物活性填料，其特征在于:所述的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性整体是中空直筒状，筒壁是网状的，组成网孔的网丝被含硫氧化细菌的包埋体通过网孔包埋形成整体的铆固结构，包埋体在网状结构上形成毫米级的薄膜结构。网状的生物活性填料载体以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂为主要材料，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，制成具有网状筒壁的筒状结构载体，筒状结构直径为0.5-3cm,高为0.5-3cm，其筒壁的网孔形状可为圆形、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直筒状生物活性填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(I)以聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂为主要材料，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，制成网状壁面的直筒状结构载体； (2)将硫氧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80-100g/L，碳酸钙质量浓度为10-40g/L ；(3)根据聚乙烯醇-硼酸二次交联方法，将步骤(2)中的包埋液均匀涂布在直筒状结构载体的外表面上，放入饱和硼酸溶液中l_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，得到硫氧化细菌生物活性填料。载体中聚乙烯醇(PVA)的添加量可以根据需要适当调整，此为现有技术，优选聚乙烯醇(PVA)的质量百分含量为5-10%。上述的一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料应用于水处理。本专利技术所述的基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料的有益效果主要体现在:1.网状结构的设计，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，使制得的生物活性填料整体稳定性好，有利于保持较高的硫氧化细菌浓度；2.网状载体设计为直筒状，可以增大水流对生物活性填料的切向摩擦力，避免杂菌生长和生物填料内腔堵塞；3.实验研究表明，以传统填料为载体固定化得到的生物活性填料稳定性差，2天内包埋材料几乎全部脱落，而以网状载体固定化得到的生物活性填料整体稳定性好,填料寿命在3年以上；4.固定化制得的硫氧化细菌生物活性填料，整体密度可在0.85-1.10之间，可制成悬浮式或漂浮式，可根据水处理工况条件的需求制成具有某种功能的生物活性填料；5.网状载体由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂为主要材料，添加了聚乙烯醇(PVA)等亲水材料，改善了载体的亲水性，增加了载体与包埋体粘结的强度，提高了整体的稳定性；6.生物活性填料由于网状骨架结构的存在使包埋体可以实现结构厚度较小的同时又增强了整体结构对水处理运行环境变化的适应性，较小的厚度能提高底物的传质效率和包埋体的利用率，如果用包埋体自身材料做成如此厚度在水处理工艺处理单元里无法实现良好的填料性能；7.包埋体交联固定采用聚乙烯醇-硼酸二次交联法，可以有效的降低细菌的损失，有利于保持细菌活性和活性功能微生物的数量；8.固定化生物活性填料的硫氧化细菌包菌量大，硫氧化细菌可以在短时间内建立菌群优势，处理效率高、稳定性好；9.直筒生物活性填料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网状载体的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性填料，其特征在于：所述的硫氧化细菌固定化直筒状生物活性整体是中空直筒状，筒壁是网状的，组成网孔的网丝被包含硫氧化细菌的包埋体通过网孔包埋形成整体的铆固结构，包埋体在网状结构上形成毫米级的薄膜结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏，陈伟，胡希佳，管清坤，王猛，鄢琳，王小乐，吴城锋，孟婷，陶慕翔，尚海源，赵月兰，王玉洁，姚仁达，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11