公布日：2023.12.19
申請日：2023.11.07
分類號：C02F3/12(2023.01)I
摘要
本發明屬于水處理技術領域，提供了一種用于MABR的快速啟動定向包埋微生物膜及其應用。上述快速啟動定向包埋微生物膜可采用以下方法制備：（1）將粘結劑噴涂于基材上，將短纖維采用靜電植絨固定在植絨布基材上，固化后去除懸浮短纖維，獲得植絨布；（2）依次將好氧活性污泥、兼性活性污泥、厭氧活性污泥固定在植絨布表面。本發明的生物膜用于膜曝氣生物反應器中，使得初期的硝化和反硝化效率大幅提高，與傳統膜曝氣生物反應器的運行40天后的效率相當。該生物膜增強了不同功能微生物菌群之間的協同作用，提高微生物的活性，且保護生物膜不脫落，提高生物水處理效率；無需回流及攪拌裝置，曝氣壓力低，降低了污水處理能耗。
權利要求書
1.一種用于膜曝氣生物反應器的快速啟動定向包埋微生物膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將粘結劑噴涂于植絨布基材上，然后將短纖維采用靜電植絨固定在植絨布基材上，固化后去除懸浮短纖維，獲得植絨布；（2）依次將好氧活性污泥、兼性活性污泥、厭氧活性污泥固定在植絨布表面。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述粘結劑選自聚氨酯植絨膠或丙烯酸酯植絨膠；所述植絨布基材為無紡布或針織布；所述短纖維的材質為聚酯纖維、聚乙烯醇纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維和聚氯乙烯纖維中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述短纖維的直徑為20-50μm，長度為30-100mm；所述好氧活性污泥、兼性活性污泥或厭氧活性污泥在植絨布上的厚度分別是1-5mm。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述短纖維的直徑為30μm，長度為50mm；所述好氧活性污泥、兼性活性污泥或厭氧活性污泥在植絨布上的厚度分別是2mm。
5.根據權利要求1-4任一所述的制備方法，其特征在于，還包括步驟（3）：將聚乙烯醇水溶液中加入光敏劑獲得水凝膠預聚液，然后將其置于步驟（2）的植絨布表面并光固化。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述光敏劑是N-甲基-4-(對甲酰苯乙烯基)吡啶甲基硫酸鹽、3-甲氧基二苯胺-4-重氮鹽和4-重氮二苯胺硫酸氫鹽中的一種或兩種。
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的水解度為88%。
8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述光敏劑與聚乙烯醇的質量比為0.1-1:100；所述聚乙烯醇與水的質量比為10-15:85-90。
9.一種如權利要求1-8任一所述方法制備的快速啟動定向包埋微生物膜。
10.一種如權利要求9所述的快速啟動定向包埋微生物膜在污水處理中的應用，其特征在于，包括以下步驟：將快速啟動定向包埋微生物膜裝配在膜曝氣生物反應器上進行曝氣，在適宜壓力和溫度下進行生物反應，對污水進行脫氮。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種快速啟動膜曝氣生物反應器定向包埋微生物膜，可用于膜曝氣生物反應器初期，提高硝化和反硝化反應的去除效率，提高微生物間的協同作用。
本發明的另一目的是提供一種上述快速啟動膜曝氣生物反應器定向包埋微生物膜的制備方法。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。
一種用于膜曝氣生物反應器的快速啟動定向包埋微生物膜的制備方法，包括以下步驟：（1）將粘結劑噴涂于植絨布基材上，然后將短纖維采用靜電植絨固定在植絨布基材上，固化后去除懸浮短纖維，獲得植絨布；（2）依次將好氧活性污泥、兼性活性污泥、厭氧活性污泥固定在植絨布表面。
所述粘結劑選自聚氨酯植絨膠或丙烯酸酯植絨膠。
所述植絨布基材為無紡布或針織布。
所述短纖維的材質為聚酯纖維、聚乙烯醇纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維和聚氯乙烯纖維中的一種或多種。
所述短纖維的直徑為20-50μm，優選直徑為30μm；長度為30-100mm，優選長度為50mm。
所述好氧活性污泥、兼性活性污泥或厭氧活性污泥在植絨布上的厚度是1-5mm，優選為2mm。
為了防止活性污泥流失，上述制備方法還包括步驟（3）：將聚乙烯醇水溶液中加入光敏劑獲得水凝膠預聚液，然后將其置于步驟（2）的植絨布表面并光固化。
所述光敏劑是N-甲基-4-(對甲酰苯乙烯基)吡啶甲基硫酸鹽、3-甲氧基二苯胺-4-重氮鹽和4-重氮二苯胺硫酸氫鹽中的一種或兩種，優選N-甲基-4-(對甲酰苯乙烯基)吡啶甲基硫酸鹽。
所述聚乙烯醇的水解度為88%。
所述光敏劑與聚乙烯醇的質量比為0.1-1:100。
所述聚乙烯醇與水的質量比為10-15:85-90。
一種上述方法制備的快速啟動定向包埋微生物膜。
一種上述快速啟動定向包埋微生物膜在污水處理中的應用，包括以下步驟：將快速啟動定向包埋微生物膜裝配在膜曝氣生物反應器上進行曝氣，在適宜壓力和溫度下進行生物反應，對污水進行脫氮。
本發明具有以下優點：本發明制備定向包埋微生物膜的過程中添加了短纖維，能夠在植絨布表面伸出絨狀突起，增加了微生物可附著的比表面積；并在運行前包埋了生物膜，大大縮短了反應啟動時間；好氧污泥、兼性污泥、厭氧污泥同時在污水處理體系中發揮作用，同步實現硝化、反硝化作用，高效降解氮；生物膜的最外層覆蓋水凝膠層，可以防止其下方各污泥層的流失，且不影響污水處理過程中進行的正常傳質；該生物膜用于膜曝氣生物反應器中，使得膜曝氣反應器初期的硝化和反硝化效率大幅提高，與傳統膜曝氣生物反應器的運行40天后的效率相當；使用該定向包埋微生物膜技術，增強了不同功能微生物菌群之間的協同作用，提高微生物的活性，且保護生物膜不脫落，提高生物水處理效率；且無需回流及攪拌裝置，曝氣壓力低，大大降低了污水處理能耗。
（發明人：馮權;吳艷君;郭榮波）
