【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種磁性厭氧氨氧化固定化顆粒的制備及高效活化方法，屬于污水處理。
技術介紹
1、近年來，厭氧氨氧化工藝由于其運行成本低、操作簡單、碳排放少等優(yōu)點，被認為是污水生物處理領域最具前景的工藝之一，以厭氧氨氧化過程為核心的自養(yǎng)脫氮工藝如canon、oland、demon等成為污水中氨氮去除的重要技術。然而，厭氧氨氧化面臨的最大問題是厭氧氨氧化菌生長速率低、工藝啟動周期長，因此如何強化厭氧氨氧化菌的生長速率，保持厭氧氨氧化菌在反應器中的高密度并防止其流失，是厭氧氨氧化工藝推廣應用亟需解決的問題。
2、利用微生物固定化技術，可以將厭氧氨氧化菌群固定在生物載體中，從而有效減少功能菌的流失，保證反應器內(nèi)生物量密度，有利于提高厭氧氨氧化活性。同時固定化技術可以有效提高微生物對不利環(huán)境的適應能力。目前常用的厭氧氨氧化包埋材料是聚乙烯醇和海藻酸鈉的交聯(lián)聚合材料，但制作的固定化包埋顆粒一般存在顆粒機械穩(wěn)定性差、傳質(zhì)能力弱、微生物活化效率低等問題。
3、專利技術專利cn103408133b公開了一種厭氧氨氧化污泥的包埋固定方法，通過在聚乙烯醇和海藻酸鈉混合包埋劑中添加粉末活性炭和磁粉，提高固定化小球的穩(wěn)定性，制備的厭氧氨氧化包埋小球機械強度和傳質(zhì)性能都得到改善。但是固定化厭氧氨氧化小球在處理污水前的活化效率仍較低，厭氧氨氧化菌生長速率未得到強化。
4、專利技術專利cn106517537b公開了一種提高厭氧氨氧化包埋顆粒活性的方法，通過在厭氧氨氧化污泥和聚乙烯醇-海藻酸鈉包埋劑混合過程中加入信號分子ahls
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術存在的上述問題，本專利技術提供了一種磁性厭氧氨氧化固定化顆粒的制備及高效活化方法，解決現(xiàn)有技術中固定化顆粒機械穩(wěn)定性差、傳質(zhì)能力弱、活化效率低等問題。
2、本專利技術提供的技術方案如下：
3、一種磁性厭氧氨氧化固定化顆粒的制備及高效活化方法，包括步驟如下：
4、(1)磁性介孔氧化硅納米顆粒的制備：將fe3o4納米顆粒分散于0.5mol/l的檸檬酸三鈉溶液中超聲震蕩20分鐘進行改性，用強磁體收集后烘干；然后將改性的fe3o4顆粒分散于乙醇/氨水混合溶液中，在機械攪拌的同時緩慢滴加正硅酸乙酯，繼續(xù)攪拌24小時后，用強磁體收集產(chǎn)物并用無水乙醇和去離子水洗滌后烘干；然后將產(chǎn)物繼續(xù)分散于乙醇/氨水混合溶液中，加入十六烷基三甲基溴化銨并攪拌2小時，緩慢滴加正硅酸乙酯并繼續(xù)攪拌24小時，收集產(chǎn)物，用無水乙醇、去離子水分別洗滌三次，烘干備用。
5、(2)包埋劑的制備：將聚乙烯醇和海藻酸鈉加入水中，加熱溶解并攪拌至混勻，得到包埋劑。
6、(3)菌泥和包埋劑混合：將磁性介孔氧化硅納米顆粒和培養(yǎng)的厭氧氨氧化菌泥按照一定比例混合均勻，待包埋劑冷卻至35℃后加入到包埋劑中混合均勻，得到菌膠混合液。
7、(4)磁性厭氧氨氧化固定化顆粒的制備：將菌膠混合液緩慢滴加入含4wt％cacl2的飽和硼酸溶液中，避光密封并于4℃下靜置使其充分交聯(lián)，將交聯(lián)后的包埋顆粒用去離子水洗滌后，得到磁性厭氧氨氧化固定化顆粒。
8、(5)磁性厭氧氨氧化固定化顆粒的活化：利用小型序批式反應器(sbr)建活化反應器，將磁性厭氧氨氧化固定化顆粒加入活化反應器中，并對反應器施加恒定靜態(tài)磁場，通入含氨氮和亞硝酸鹽氮的廢水，控制一定的水力停留時間，使固定化顆粒進行活化。
9、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(1)中，改性fe3o4與兩次加入的正硅酸乙酯的質(zhì)量體積比分別為1:1g/ml和1:3g/ml，改性fe3o4與加入的十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為1:4。
10、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(1)中，乙醇/氨水混合溶液中乙醇、氨水(25wt％)和去離子水的體積比為6:0.4:4。
11、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(2)中，包埋劑中聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為6-10％，海藻酸鈉的質(zhì)量百分含量為2％。
12、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(3)中，厭氧氨氧化菌泥與包埋液的質(zhì)量體積比為1:(5-8)g/ml，磁性介孔氧化硅納米顆粒與厭氧氨氧化菌泥的質(zhì)量比為1:(2-5)。
13、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(4)中，靜置交聯(lián)時間為12小時，滴加形成的磁性固定化顆粒粒徑為3-5mm。
14、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(5)中，活化反應器恒定靜態(tài)磁場發(fā)生裝置可采用平行放置的永磁體，反應器中心磁場強度為40-100mt。
15、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(5)中，活化反應器恒定靜態(tài)磁場發(fā)生裝置可由纏繞反應器主體的電磁線圈和直流電源控制器組成，通過控制直流電源控制反應器中心磁場強度為40-100mt。
16、根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，步驟(5)中，活化反應器中固定化顆粒填充率為40％-60％，運行溫度為30℃，水力停留時間為12小時。
17、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
18、(1)本專利技術采用優(yōu)化比例的聚乙烯醇-海藻酸鈉-磁性介孔氧化硅納米顆粒組合包埋材料，磁性介孔氧化硅納米顆粒具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，可吸附菌泥中的微生物，同時提高了包埋顆粒的機械穩(wěn)定性和底物傳質(zhì)能力，既可固定微生物避免其流失，又可改善其生存環(huán)境，生物穩(wěn)定性強。
19、(2)本專利技術將厭氧氨氧化菌泥固定在磁性顆粒中，利用外部磁場進行活化，為微生物提供穩(wěn)定的微磁場環(huán)境，在生物磁效應作用下，促進微生物蛋白的合成，提高酶活性，強化微生物群體感應系統(tǒng)，有利于增強厭氧氨氧化菌的活性和菌群之間的代謝網(wǎng)絡，提高活化效率。
20、(3)本專利技術采用改性fe3o4制備磁性介孔氧化硅納米顆粒，生物相容性高，孔隙結(jié)構(gòu)豐富，增強了微生物固定性能；納米fe3o4表面包裹二氧化硅可提高磁性材料的穩(wěn)定性并防止顆粒的團聚，有利于固定化顆粒的制備并提高其使用壽命。
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1.一種磁性厭氧氨氧化固定化顆粒的制備及高效活化方法，包括步驟如下：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，改性Fe3O4與兩次加入的正硅酸乙酯的質(zhì)量體積比分別為1:1g/mL和1:3g/mL，改性Fe3O4與加入的十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為1:4。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，乙醇/氨水混合溶液中乙醇、氨水(25wt％)和去離子水的體積比為6:0.4:4。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，包埋劑中聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為6-10％，海藻酸鈉的質(zhì)量百分含量為2％。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，厭氧氨氧化菌泥與包埋液的質(zhì)量體積比為1:(5-8)g/mL，磁性介孔氧化硅納米顆粒與厭氧氨氧化菌泥的質(zhì)量比為1:(2-5)。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，靜置交聯(lián)時間為12小時，滴加形成的磁性固定化顆粒粒徑為3-5mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，活化反應器恒定靜
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，活化反應器恒定靜態(tài)磁場發(fā)生裝置可由纏繞反應器主體的電磁線圈和直流電源控制器組成，通過控制直流電源控制反應器中心磁場強度為40-100mT。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，活化反應器中固定化顆粒填充率為40％-60％，運行溫度為30℃，水力停留時間為12小時。
...【技術特征摘要】
1.一種磁性厭氧氨氧化固定化顆粒的制備及高效活化方法，包括步驟如下：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，改性fe3o4與兩次加入的正硅酸乙酯的質(zhì)量體積比分別為1:1g/ml和1:3g/ml，改性fe3o4與加入的十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為1:4。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，乙醇/氨水混合溶液中乙醇、氨水(25wt％)和去離子水的體積比為6:0.4:4。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，包埋劑中聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為6-10％，海藻酸鈉的質(zhì)量百分含量為2％。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，厭氧氨氧化菌泥與包埋液的質(zhì)量體積比為1:(5-8)g/ml，磁性介孔氧化硅納...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王倩，朱昱曉，賈文林，趙爽，凡文麗，盧欣悅，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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