公布日：2023.12.19
申请日：2023.11.07
分类号：C02F3/12(2023.01)I
摘要
本发明属于水处理技术领域，提供了一种用于MABR的快速启动定向包埋微生物膜及其应用。上述快速启动定向包埋微生物膜可采用以下方法制备：（1）将粘结剂喷涂于基材上，将短纤维采用静电植绒固定在植绒布基材上，固化后去除悬浮短纤维，获得植绒布；（2）依次将好氧活性污泥、兼性活性污泥、厌氧活性污泥固定在植绒布表面。本发明的生物膜用于膜曝气生物反应器中，使得初期的硝化和反硝化效率大幅提高，与传统膜曝气生物反应器的运行40天后的效率相当。该生物膜增强了不同功能微生物菌群之间的协同作用，提高微生物的活性，且保护生物膜不脱落，提高生物水处理效率；无需回流及搅拌装置，曝气压力低，降低了污水处理能耗。
权利要求书
1.一种用于膜曝气生物反应器的快速启动定向包埋微生物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将粘结剂喷涂于植绒布基材上，然后将短纤维采用静电植绒固定在植绒布基材上，固化后去除悬浮短纤维，获得植绒布；（2）依次将好氧活性污泥、兼性活性污泥、厌氧活性污泥固定在植绒布表面。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自聚氨酯植绒胶或丙烯酸酯植绒胶；所述植绒布基材为无纺布或针织布；所述短纤维的材质为聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维和聚氯乙烯纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述短纤维的直径为20-50μm，长度为30-100mm；所述好氧活性污泥、兼性活性污泥或厌氧活性污泥在植绒布上的厚度分别是1-5mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述短纤维的直径为30μm，长度为50mm；所述好氧活性污泥、兼性活性污泥或厌氧活性污泥在植绒布上的厚度分别是2mm。
5.根据权利要求1-4任一所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤（3）：将聚乙烯醇水溶液中加入光敏剂获得水凝胶预聚液，然后将其置于步骤（2）的植绒布表面并光固化。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述光敏剂是N-甲基-4-(对甲酰苯乙烯基)吡啶甲基硫酸盐、3-甲氧基二苯胺-4-重氮盐和4-重氮二苯胺硫酸氢盐中的一种或两种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的水解度为88%。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述光敏剂与聚乙烯醇的质量比为0.1-1:100；所述聚乙烯醇与水的质量比为10-15:85-90。
9.一种如权利要求1-8任一所述方法制备的快速启动定向包埋微生物膜。
10.一种如权利要求9所述的快速启动定向包埋微生物膜在污水处理中的应用，其特征在于，包括以下步骤：将快速启动定向包埋微生物膜装配在膜曝气生物反应器上进行曝气，在适宜压力和温度下进行生物反应，对污水进行脱氮。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种快速启动膜曝气生物反应器定向包埋微生物膜，可用于膜曝气生物反应器初期，提高硝化和反硝化反应的去除效率，提高微生物间的协同作用。
本发明的另一目的是提供一种上述快速启动膜曝气生物反应器定向包埋微生物膜的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种用于膜曝气生物反应器的快速启动定向包埋微生物膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将粘结剂喷涂于植绒布基材上，然后将短纤维采用静电植绒固定在植绒布基材上，固化后去除悬浮短纤维，获得植绒布；（2）依次将好氧活性污泥、兼性活性污泥、厌氧活性污泥固定在植绒布表面。
所述粘结剂选自聚氨酯植绒胶或丙烯酸酯植绒胶。
所述植绒布基材为无纺布或针织布。
所述短纤维的材质为聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维和聚氯乙烯纤维中的一种或多种。
所述短纤维的直径为20-50μm，优选直径为30μm；长度为30-100mm，优选长度为50mm。
所述好氧活性污泥、兼性活性污泥或厌氧活性污泥在植绒布上的厚度是1-5mm，优选为2mm。
为了防止活性污泥流失，上述制备方法还包括步骤（3）：将聚乙烯醇水溶液中加入光敏剂获得水凝胶预聚液，然后将其置于步骤（2）的植绒布表面并光固化。
所述光敏剂是N-甲基-4-(对甲酰苯乙烯基)吡啶甲基硫酸盐、3-甲氧基二苯胺-4-重氮盐和4-重氮二苯胺硫酸氢盐中的一种或两种，优选N-甲基-4-(对甲酰苯乙烯基)吡啶甲基硫酸盐。
所述聚乙烯醇的水解度为88%。
所述光敏剂与聚乙烯醇的质量比为0.1-1:100。
所述聚乙烯醇与水的质量比为10-15:85-90。
一种上述方法制备的快速启动定向包埋微生物膜。
一种上述快速启动定向包埋微生物膜在污水处理中的应用，包括以下步骤：将快速启动定向包埋微生物膜装配在膜曝气生物反应器上进行曝气，在适宜压力和温度下进行生物反应，对污水进行脱氮。
本发明具有以下优点：本发明制备定向包埋微生物膜的过程中添加了短纤维，能够在植绒布表面伸出绒状突起，增加了微生物可附着的比表面积；并在运行前包埋了生物膜，大大缩短了反应启动时间；好氧污泥、兼性污泥、厌氧污泥同时在污水处理体系中发挥作用，同步实现硝化、反硝化作用，高效降解氮；生物膜的最外层覆盖水凝胶层，可以防止其下方各污泥层的流失，且不影响污水处理过程中进行的正常传质；该生物膜用于膜曝气生物反应器中，使得膜曝气反应器初期的硝化和反硝化效率大幅提高，与传统膜曝气生物反应器的运行40天后的效率相当；使用该定向包埋微生物膜技术，增强了不同功能微生物菌群之间的协同作用，提高微生物的活性，且保护生物膜不脱落，提高生物水处理效率；且无需回流及搅拌装置，曝气压力低，大大降低了污水处理能耗。
（发明人：冯权;吴艳君;郭荣波）