CN113060829A - 一种表面修饰的mbbr悬浮载体及应用 - Google Patents

一种表面修饰的mbbr悬浮载体及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113060829A
CN113060829A CN202110379354.1A CN202110379354A CN113060829A CN 113060829 A CN113060829 A CN 113060829A CN 202110379354 A CN202110379354 A CN 202110379354A CN 113060829 A CN113060829 A CN 113060829A
Authority
CN
China
Prior art keywords
suspension carrier
dopamine
mbbr
modified
mbbr suspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110379354.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113060829B (zh
Inventor
王慧荣
谭映宇
王震
任旭锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Institute Of Ecological Environmental Science Design And Research
Original Assignee
Zhejiang Institute Of Ecological Environmental Science Design And Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Institute Of Ecological Environmental Science Design And Research filed Critical Zhejiang Institute Of Ecological Environmental Science Design And Research
Priority to CN202110379354.1A priority Critical patent/CN113060829B/zh
Publication of CN113060829A publication Critical patent/CN113060829A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113060829B publication Critical patent/CN113060829B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/104—Granular carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/108—Immobilising gels, polymers or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2203/00—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2203/004—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage comprising a selector reactor for promoting floc-forming or other bacteria
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2203/00—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2203/006—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage details of construction, e.g. specially adapted seals, modules, connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种表面修饰的MBBR悬浮载体及应用，属于污水处理技术领域。一种表面修饰的MBBR悬浮载体，制备步骤如下：(1)将MBBR悬浮载体浸泡多巴胺溶液，获得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体；(2)将步骤(1)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体浸泡磷酸缓冲液获得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。采用该方法制备的质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体利于在养殖废水中快速形成生物膜，提高硝化菌的浓度，污水处理效率提高，降低成本。

Description

一种表面修饰的MBBR悬浮载体及应用
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种表面修饰的MBBR悬浮载体及应用。
背景技术
随着水产养殖规模的增大，养殖废水的排放量也在增大。当养殖废水排放到环境中，致使水域环境恶化，产生赤潮现象，同时环境的生态平衡和生物多样性遭到破坏。养殖水域的水质下降也给我国的渔业经济带来了巨大损失。
氨氮是水产养殖废水中的主要污染物，也是最难以去除的物质。养殖废水中氨氮的主要来源是残余的饵料和养殖生物的排泄物。氨氮最突出的危害就是使水体富营养化，破坏水体的生态平衡。当大量含氮废水进入水体中，水体中植物营养过剩就会导致水生生物的大量繁殖，尤其是各类藻类。有毒藻类的大量繁殖会使鱼类的生存空间越来越小，严重影响和破坏水体的生态平衡。另外，养殖废水中非离子态的氨氮能够对养殖生物体直接产生毒害作用，影响养殖生物体的生长和发育，给水产养殖带来极为严重的后果和巨大的经济损失。
目前，工业上处理氨氮废水的方法主要有物化法、生化法和化学法。生化法因其具有经济、无二次污染等优点在污水处理中较为常用。但是污水中既含有硝化菌又含有反硝化菌，硝化菌和反硝化菌这两类生长缓慢的菌剂在污水脱氮中发挥着重要的作用。硝化菌属于自养菌，反硝化菌属于厌氧菌，过去主要是通过加入外源性功能菌剂进行细菌生物强化，提高污水中的菌落密度，提高污水的处理效果。在污水的处理过程中，往往由于加入的外源菌剂在污水中停留时间比较短，需要人工加入。一方面人工的成本高，另一方面出水的水质不稳定。因此，若要提高废水的处理效果，不仅要提高水中的菌落浓度，而且要增加这类功能菌在废水中的停留时间。
聚氨酯载体和MBBR悬浮载体是污水处理过程中常用的悬浮载体。聚氨酯载体虽然表面积大，但是孔隙度低。水产养殖废水中含有较多的悬浮颗粒物，如果长期使用聚氨酯载体会导致孔隙被堵塞，导致生物膜溶解的氧含量越来越低，不利于好氧的硝化菌生长，导致氨氮的去除率降低。MBBR是Moving Bed Biofilm Reactor的缩写，翻译为移动床生物膜反应器，指的是在填料即悬浮载体上形成生物膜并应用于污水处理，其中悬浮方式具有流化床方式的效果，生物膜形式具有生物接触氧化的方式达到污水处理的效果。MBBR悬浮载体也是污水处理中常用的载体之一，但是在工程应用中发现采用MBBR悬浮载体挂膜，启动过程较慢，尤其是对于一些生长缓慢的自养菌和厌氧菌。
材料表面修饰是材料改性常用的方法。材料表面修饰，既能够弥补材料本身的缺陷，又能够赋予材料新的功能。在众多材料表面改性的方法中，化学自聚合多巴胺的方法已广泛应用于修饰基材的表面，但是该方法仍有不足之处，自聚合的多巴胺之间存在非共价键合，在环境中容易发生解离。
发明内容
本发明提供一种基于多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体废水氨氮的去除方法，目的在于快速去除水产养殖废水中的氨氮，为水产养殖废水中氨氮的去除提供一种新方法。
一种表面修饰的MBBR悬浮载体，制备步骤如下：
(1)将MBBR悬浮载体浸泡多巴胺溶液，获得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体；
(2)将步骤(1)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体浸泡第二缓冲液获得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即为所述表面修饰的MBBR悬浮载体。
步骤(1)中将MBBR悬浮载体浸泡多巴胺溶液，每隔2～8h搅拌1次，总浸泡时间为12～48h，浸泡后清洗、干燥。
进一步优选的是每隔4h搅拌1次，总浸泡时间为24h。
步骤(1)中多巴胺溶液的配制过程是：将多巴胺添加到pH为7.5～9.5浓度为10mmol/L的第一缓冲液中，得浓度为3～5mg/L的多巴胺溶液。
进一步优选的是第一缓冲液的pH为8.5。第一缓冲液用于提供pH环境，一般常用的缓冲体系均能够使用，只要pH范围合适即可。第一缓冲液优选Tris-HCl缓冲溶液。
步骤(2)中多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体浸泡第二缓冲液，第二缓冲液的pH为3～9，浸泡时间为10～40min，浸泡后清洗、干燥。
进一步优选的是第二缓冲液浸泡时间是30min。第二缓冲液用于提供酸性环境，一般常用的缓冲液都能够使用，只要pH范围合适即可。第二缓冲液优选磷酸缓冲液。
在碱性有氧的溶液中对MBBR悬浮载体进行表面修饰，得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。然后用磷酸缓冲液对多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体进行质子化，得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。针对多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，多巴胺在MBBR悬浮载体表面发生部分非共价相互作用形成交联吸附层，但是在MBBR悬浮载体表面形成的交联吸附层不稳定。通过磷酸缓冲液对多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体的质子化，质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体表面的交联吸附层更稳定，增加质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体表面质子的稳定性，利于MBBR悬浮载体与带负电荷的微生物发生化学反应，能够快速固定微生物，形成生物膜。
MBBR悬浮载体与多巴胺溶液相互作用的过程是多巴胺的邻苯二酚基团在碱性有氧的溶液中自身发生的交联反应，在有机-无机表面建立共价键和非共价键之间的相互作用，从而使聚多巴胺交联层能够牢固附着在基体材料的表面，起到对MBBR悬浮载体表面修饰的作用。
表面修饰的MBBR悬浮载体在养殖废水氨氮去除中的应用。
一种养殖废水中氨氮的去除方法，包括以下步骤：
a.按过滤池、曝气池和沉淀池的顺序安装设备，向过滤池中加入聚氨酯载体；向曝气池中加入权利要求1～7任一所述的表面修饰的MBBR悬浮载体；
b.向步骤a设备中进养殖废水，并于曝气池中投放硝化菌，进行硝化菌的驯化挂膜；
c.向步骤b驯化挂膜后的设备进养殖废水，进行养殖废水的氨氮去除处理。
步骤b驯化挂膜期间用NaHCO3调整pH在7.0～7.5之间。
水产养殖废中水悬浮颗粒含量高，在过滤池中加入聚氨酯载体作为过滤填料，其作用是对水产养殖废水中的悬浮颗粒进行截留。
采用曝气池的目的是去除养殖废水中的氨氮。
沉淀池是底部带锥形的常规沉淀设备，曝气池出水经过沉淀池沉淀后水质达到《地表水环境质量标准》Ⅲ类，排入河道中。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在曝气池加入基于多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体具有孔隙率高，耐磨性好的优点。本发明中对多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体进行质子化后，多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体的亲水性显著提高，能够与带负电荷的微生物形成共价键，将微生物快速固定在MBBR悬浮载体上，提高了表面修饰材料在环境中的稳定性。微生物，尤其是生长缓慢的自养菌和厌氧菌，在多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体表面附着率高。多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体不仅能够快速提高溶液中的菌浓，还能提高养殖废水的处理效率，为自养菌和厌氧菌等功能菌剂在废水生物强化中提供新的技术和方法。
附图说明
图1鲈鱼养殖废水中氨氮的去除效果。
图2螃蟹养殖废水中氨氮的去除效果。
具体实施方式
实施例1
(1)向pH＝8.5、浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，配置浓度分别为3mg/L、3.5mg/L、4mg/L、4.5mg/L、5mg/L的多巴胺溶液。
(2)将型号为
Figure BDA0003012312470000041
的MBBR悬浮载体放置在多巴胺溶液中，使MBBR悬浮载体表面充分、均匀的接触多巴胺溶液，120rpm搅拌30min，每隔4h搅拌一次，搅拌能够使空气溶解到溶液中，总浸泡时间24h，用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得到多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(3)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体置于pH为3.0的磷酸缓冲液中，浸泡30min，进行质子化。取出后用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)在500ml三角瓶中装同一多巴胺浓度条件下制备的MBBR悬浮载体6块，每一个样品设置3个平行。向三角瓶中装300ml氨氮含量为0.42mg/L的水产养殖废水，接种硝化菌剂1ml，在32℃转速140rpm的摇床上培养两天，每天用同样的水产养殖废水进行置换一次，并检测养殖废水中氨氮的去除效果。实验结果取3个平行的平均值，共实验7天。以最终氨氮去除效果最好的多巴胺浓度作为最优的浓度。
表1多巴胺溶液浓度对水产养殖废水氨氮去除效果的影响
Figure BDA0003012312470000051
表1中结果表明，当多巴胺溶液浓度为4mg/L时，水产养殖废水中氨氮的去除效果最好，去除效率最高可达45.24％。
实施例2
(1)分别配制pH为7.5、8.5、9.5，浓度均为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液，然后分别向不同pH的Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，得浓度均为4mg/L的但pH不同的多巴胺溶液
然后分别向Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，120rpm搅拌20min，使多巴胺在溶液中完全溶解，得浓度为。
(2)将型号为
Figure BDA0003012312470000052
的MBBR悬浮载体放置在多巴胺溶液中，使MBBR悬浮载体表面充分、均匀的接触多巴胺溶液，120rpm搅拌30min，每隔4h搅拌一次，搅拌能够使氧气溶解到溶液中，总浸泡时间24h，用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得到多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(3)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体置于pH为3.0的磷酸缓冲液中，浸泡30min，进行质子化。取出后用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)在500ml三角瓶中装同一pH条件下制备的MBBR悬浮载体6块，每一个样品设置3个平行。向三角瓶中装300ml氨氮含量为0.36mg/L的水产养殖废水，接种硝化菌剂1ml，在32℃转速140rpm的摇床上培养两天，每天用同样的水产养殖废水进行置换一次，并检测养殖废水中氨氮的去除效果。实验结果取3个平行的平均值，共实验7天。以最终氨氮去除效果最好的缓冲液的pH值作为最优的pH。
表2 Tris-HCl缓冲液pH对水产养殖废水氨氮去除效果的影响
Figure BDA0003012312470000061
表2中结果表明，当Tris-HCl缓冲溶液的pH＝8.5时，水产养殖废水中氨氮的去除效果最好，去除效率为44.4％。
实施例3
(1)向pH＝8.5、浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，配置浓度为4mg/L的多巴胺溶液。
(2)将型号为
Figure BDA0003012312470000062
的MBBR悬浮载体放置在多巴胺溶液中，使MBBR悬浮载体表面充分、均匀的接触多巴胺溶液，120rpm搅拌30min，每隔2h、4h、6h、8h，搅拌能够使氧气溶解到溶液中，总浸泡时间24h，用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得到多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(3)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体置于pH为3.0的磷酸缓冲液中，浸泡30min，进行质子化。取出后用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)在500ml三角瓶中装同一搅拌时间间隔制备的MBBR悬浮载体6块，每个样品设置3个平行。向三角瓶中装300ml氨氮含量为0.38mg/L的水产养殖废水，接种硝化菌剂1ml，在32℃转速140rpm的摇床上培养两天，每天用同样的水产养殖废水进行置换一次，并检测养殖废水中氨氮的含量。实验结果取3个平行的平均值，共实验7天。以最终氨氮去除效果最好的搅拌间隔时间为最优搅拌间隔时间。
表3搅拌时间间隔对水产养殖废水氨氮去除效果的影响
Figure BDA0003012312470000071
表3中结果表明，当搅拌时间间隔为4h时，水产养殖废水中氨氮的去除效果最好，去除效率为44.7％。
实施例4
(1)向pH＝8.5、浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，配置浓度为4mg/L的多巴胺溶液。
(2)将型号为
Figure BDA0003012312470000072
的MBBR悬浮载体放置在多巴胺溶液中，使MBBR悬浮载体表面充分、均匀的接触多巴胺溶液，120rpm搅拌30min，每隔4h搅拌一次，搅拌能够使氧气溶解到溶液中，总浸泡时间分别为12h、24h、36h、48h，用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得到多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(3)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体置于pH＝3.0的磷酸缓冲液中，浸泡30min，进行质子化。取出后用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)在500ml三角瓶中装总浸泡时间相同的表面修饰的MBBR悬浮载体6块，每个样品设置3个平行。向三角瓶中装300ml氨氮含量为0.34mg/L水产养殖废水，接种硝化菌剂1ml，在32℃转速140rpm的摇床上培养两天，每天用同样的水产养殖废水进行置换一次，并检测养殖废水中氨氮的含量。实验结果取3个平行的平均值，共实验7天。以最终氨氮去除效果最好的总浸泡时间为最优总浸泡时间。
表4总浸泡时间对水产养殖废水氨氮去除效果的影响
Figure BDA0003012312470000081
表4中的结果表明，当MBBR悬浮载体与多巴胺溶液的总浸泡时间为24h时，水产养殖废水中氨氮的去除效果最好，去除效率为38.2％。
实施例5
(1)向pH＝8.5、浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，配置浓度为4mg/L的多巴胺溶液。
(2)将型号为
Figure BDA0003012312470000082
的MBBR悬浮载体放置在多巴胺溶液中，使MBBR悬浮载体表面充分、均匀的接触多巴胺溶液，120rpm搅拌30min，每隔4h搅拌一次，搅拌能够使氧气溶解到溶液中，总浸泡时间为24h，用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得到多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(3)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体分别置于pH为3.0、7.0、9.0的磷酸缓冲液中，浸泡时间分别为30min，进行质子化。取出后用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)在500ml三角瓶中装同一浸泡时间制备的MBBR悬浮载体6块，每个样品设置3个平行。向三角瓶中装300ml氨氮浓度为0.45mg/L的水产养殖废水，接种硝化菌剂1ml，在32℃转速140rpm的摇床上培养两天，每天用同样的水产养殖废水进行置换一次，并检测养殖废水中氨氮的含量。实验结果取3个平行的平均值，共实验7天。以最终氨氮去除效果最好的磷酸缓冲液的pH为最优质子化pH。
表5磷酸缓冲液的pH对水产养殖废水氨氮去除效果的影响
Figure BDA0003012312470000091
表5中的结果表明，当磷酸缓冲液的pH＝3.0时，水产养殖废水中氨氮的去除效果最好，去除效率为48.9％。
实施例6
(1)向pH＝8.5、浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，配置浓度为4mg/L的多巴胺溶液。
(2)将型号为
Figure BDA0003012312470000092
的MBBR悬浮载体放置在多巴胺溶液中，使MBBR悬浮载体表面充分、均匀的接触多巴胺溶液，120rpm搅拌30min，每隔4h搅拌一次，搅拌能够使氧气溶解到溶液中，总浸泡时间为24h，用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得到多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(3)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体置于pH＝3.0的磷酸缓冲液中，浸泡时间分别为10min、20min、30min、40min，进行质子化。取出后用蒸馏水反复清洗数次，自然干燥，得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)在500ml三角瓶中装同一浸泡时间制备的MBBR悬浮载体6块，每个样品设置3个平行。向三角瓶中装300ml氨氮浓度为0.38mg/L的水产养殖废水，接种硝化菌剂1ml，在32℃转速140rpm的摇床上培养两天，每天用同样的水产养殖废水进行置换一次，并检测养殖废水中氨氮的含量。实验结果取3个平行的平均值，共实验7天。以最终氨氮去除效果最好的质子化时间为最优质子化时间。
表6质子化时间对对水产养殖废水氨氮去除效果的影响
Figure BDA0003012312470000101
表6中的结果表明，当质子化时间为30min时，水产养殖废水中氨氮的去除效果最好，去除效率为50.0％。
实施例7
鲈鱼对养殖的水体要求较高，每天要置换水体。鲈鱼养殖废水的水体有时会出现浑浊，当气温较高时，水体还会发绿。鲈鱼养殖废水中COD含量为8～15mg/L，氨氮含量为0.5～0.9mg/L。
实验过程如下：
(1)配制pH＝8.5浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液，向Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，使缓冲液中多巴胺的浓度达到4mg/L，然后以120rpm搅拌20min，使多巴胺完全溶解。
(2)将
Figure BDA0003012312470000102
的MBBR悬浮载体放入上述溶液中，使MBBR悬浮载体的表面充分、均匀的接触上述溶液，120rpm搅拌30min，每次搅拌间隔4h，使溶液充分溶解空气，反应24h。
(3)取出反应24h后的MBBR悬浮载体，先用自来水反复清洗数次，再自然干燥，即制得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)将制得的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体置于pH＝3.0的磷酸缓冲液中浸泡30min。取出后先用自来水反复清洗数次，再自然干燥，即得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(5)按照过滤池+曝气池+沉淀池的流程安装实验设备，其中过滤池中加入占过滤池体积2/3的普通市售聚氨酯载体作为填料；曝气池中加入占曝气池体积2/3的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体；沉淀池为常规带锥形底部的设备。
开始进鲈鱼养殖废水，进水氨氮含量为0.49～0.82mg/L，曝气池中的DO值保持在1.0～1.5mg/L。先在25±4℃温度下，HRT＝48h，持续进水驯化-挂膜5天；驯化-挂膜之后调整HRT＝24h，DO值保持在2.0～2.5mg/L，再持续进水驯化-挂膜5天。在驯化期间，每天加入占曝气池体积5/10000的硝化菌剂，每天监测pH并用NaHCO3将其水的pH值在7.0～7.5之间。
驯化-挂膜后，调整DO值在2.5～3.0mg/L之间，再连续进水，每天监测出水氨氮的含量，每间隔7天加入占曝气池体积1/10000的硝化菌剂。
按照相同的设备设置对照组，但是对照组的曝气池中用没有修饰的聚氨酯载体作为悬浮载体。
实验结果如图1所示。从图1中可以看出，实验组从第5天开始去除率显著增高，对照组的去除率缓慢提高，实验组的去除效果总体高于对比组。实验组：出水氨氮含量为0.11～0.43mg/L，实际去除率26.32～80.70％，平均去除率60.08％。对照组：出水氨氮含量为0.23～0.49mg/L，实际去除率17.54～65.43％，平均去除率43.43％。用该技术对养殖废水处理，有明显的氨氮去除效果。
实施例8
螃蟹对水体的要求不高，隔天置换水体，螃蟹养殖废水中COD值为10～19mg/L，氨氮含量为0.8～1.5mg/L。
实验过程如下：
(1)配制pH＝8.5浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲液，向Tris-HCl缓冲液中添加多巴胺，使缓冲液中多巴胺的浓度达到4mg/L，然后以120rpm搅拌20min，使多巴胺完全溶解。
(2)将
Figure BDA0003012312470000111
的MBBR悬浮载体放入上述溶液中，使MBBR悬浮载体的表面充分、均匀的接触上述溶液，120rpm搅拌30min，每次搅拌间隔4h，使溶液充分溶解空气，反应24h。
(3)取出反应24h的MBBR悬浮载体，先用自来水反复清洗数次，再自然干燥，即制得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(4)将制得的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体置于pH＝3.0的磷酸缓冲液中浸泡30min。取出后先用自来水反复清洗数次，再自然干燥，即得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体。
(5)按照过滤池+曝气池+沉淀池的流程安装实验设备，其中过滤池中加入占过滤池体积2/3的普通市售聚氨酯载体作为填料；曝气池中加入占曝气池体积2/3的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体；沉淀池为常规带锥形底部的设备。
开始进螃蟹养殖废水，进水氨氮含量为0.85～1.43mg/L，曝气池中的DO值保持在1.0～1.5mg/L，先在25±4℃的温度下，HRT＝48h，持续进水驯化-挂膜5天。驯化-挂膜之后调整HRT＝24h，DO值保持在2.0～2.5mg/L，再持续进水驯化-挂膜5天。在驯化期间，每天加入占曝气池体积4/10000～5/10000的硝化菌剂，每天监测pH并用NaHCO3调整曝气池的pH值在7.0～7.5之间。
驯化-挂膜后，调整DO值在2.5～3.0mg/L之间，再连续进水，每天监测出水氨氮的含量，每间隔7天加入占曝气池体积1/10000～2/10000的硝化菌剂。
按照相同的设备设置对照组，但是对照组的曝气池中用没有修饰的聚氨酯载体作为悬浮载体。
实验结果如图2所示。从图2中可以看出，实验组从第5天开始去除率显著增高，对照组的去除率缓慢提高，实验组的去除效果总体高于对比组。实验组：出水氨氮含量为0.20～0.73mg/L，实际去除率35.87～84.09％，平均去除率为68.87％。对照组：出水氨氮含量为0.42～0.83mg/L，实际去除率17.54～65.43％，平均去除率47.75％。用该技术对养殖废水处理，有明显的氨氮去除效果。

Claims (10)

1.一种表面修饰的MBBR悬浮载体，其特征在于，制备步骤如下：
(1)将MBBR悬浮载体浸泡多巴胺溶液，获得多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体；
(2)将步骤(1)多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体浸泡第二缓冲液获得质子化的多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体，即为所述表面修饰的MBBR悬浮载体。
2.如权利要求1所述的表面修饰的MBBR悬浮载体，其特征在于，步骤(1)中将MBBR悬浮载体浸泡多巴胺溶液，每隔2～8h搅拌1次，总浸泡时间为12～48h，浸泡后清洗、干燥。
3.如权利要求2所述的表面修饰的MBBR悬浮载体，其特征在于，每隔4h搅拌1次，总浸泡时间为24h。
4.如权利要求1所述的表面修饰的MBBR悬浮载体，其特征在于，步骤(1)中多巴胺溶液的配制过程是：将多巴胺添加到pH为7.5～9.5的第一缓冲液中，得浓度为3～5mg/L的多巴胺溶液。
5.如权利要求4所述的表面修饰的MBBR悬浮载体，其特征在于，第一缓冲液的pH为8.5。
6.如权利要求1所述的表面修饰的MBBR悬浮载体，其特征在于，步骤(2)中多巴胺表面修饰的MBBR悬浮载体浸泡pH为3～9的第二缓冲液，浸泡时间为10～40min，浸泡后清洗、干燥。
7.如权利要求6所述的表面修饰的MBBR悬浮载体，其特征在于，第二缓冲液浸泡时间为30min。
8.权利要求1～7任一所述的表面修饰的MBBR悬浮载体在养殖废水氨氮去除中的应用。
9.一种养殖废水中氨氮的去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.按过滤池、曝气池和沉淀池的顺序安装设备，向过滤池中加入聚氨酯载体；向曝气池中加入权利要求1～7任一所述的表面修饰的MBBR悬浮载体；
b.向步骤a设备中进养殖废水并投放硝化菌，进行硝化菌的驯化挂膜；
c.向步骤b驯化挂膜后的设备进养殖废水，进行养殖废水的氨氮去除处理。
10.如权利要求9所述的养殖废水中氨氮的去除方法，其特征在于，步骤b驯化挂膜期间用NaHCO3调整pH在7.0～7.5之间。
CN202110379354.1A 2021-04-08 2021-04-08 一种表面修饰的mbbr悬浮载体及应用 Active CN113060829B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110379354.1A CN113060829B (zh) 2021-04-08 2021-04-08 一种表面修饰的mbbr悬浮载体及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110379354.1A CN113060829B (zh) 2021-04-08 2021-04-08 一种表面修饰的mbbr悬浮载体及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113060829A true CN113060829A (zh) 2021-07-02
CN113060829B CN113060829B (zh) 2022-08-23

Family

ID=76566325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110379354.1A Active CN113060829B (zh) 2021-04-08 2021-04-08 一种表面修饰的mbbr悬浮载体及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113060829B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105064040A (zh) * 2015-09-14 2015-11-18 北京化工大学 一种多孔疏水材料表面的亲水性改性方法
CN107478790A (zh) * 2016-06-08 2017-12-15 中国石油化工股份有限公司 表面附有聚多巴胺亲水层的聚氨酯载体及其制备方法与应用
CN110092464A (zh) * 2019-04-12 2019-08-06 大连理工大学 一种基于沸石改性高分子悬浮生物载体的废水强化硝化工艺
CN110157036A (zh) * 2019-04-28 2019-08-23 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种表面荷负电的功能化密胺海绵及其制备方法和应用
CN110258116A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 东南大学 一种聚多巴胺改性玄武岩纤维载体的制备方法
CN110563127A (zh) * 2019-08-26 2019-12-13 天津市环境保护技术开发中心设计所 Mbbr工艺应急用改性聚氨酯海绵填料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105064040A (zh) * 2015-09-14 2015-11-18 北京化工大学 一种多孔疏水材料表面的亲水性改性方法
CN107478790A (zh) * 2016-06-08 2017-12-15 中国石油化工股份有限公司 表面附有聚多巴胺亲水层的聚氨酯载体及其制备方法与应用
CN110092464A (zh) * 2019-04-12 2019-08-06 大连理工大学 一种基于沸石改性高分子悬浮生物载体的废水强化硝化工艺
CN110157036A (zh) * 2019-04-28 2019-08-23 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种表面荷负电的功能化密胺海绵及其制备方法和应用
CN110258116A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 东南大学 一种聚多巴胺改性玄武岩纤维载体的制备方法
CN110563127A (zh) * 2019-08-26 2019-12-13 天津市环境保护技术开发中心设计所 Mbbr工艺应急用改性聚氨酯海绵填料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘建伟主编: "《污水生物处理新技术》", 30 September 2016, 中国建材工业出版社 *
谭帼馨等: "pH诱导聚多巴胺表面质子化作用机理及其细胞黏附行为", 《中国科学:化学》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113060829B (zh) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108034624B (zh) 一种用于处理高浓度氨氮废水的生物制剂及其制备方法
CN109956563B (zh) 一种高效好氧反硝化聚磷菌固定化小球的制备方法及其应用
CN107185505B (zh) 一种改性沸石-聚氨酯复合填料及其改性方法和应用
CN106676038B (zh) 一种脱氨氮的复合微生物菌剂及其应用
CN111961612B (zh) 一种应用于治理水产养殖尾水的异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及脱氮性能评估方法
CN111470714A (zh) 一种养殖废水的环保回收处理方法
WO2024174615A1 (zh) 一种筛选好氧反硝化真菌及其修复低碳氮比水体的方法
CN110668578A (zh) 一种好氧预膜改性材料及其制备方法和应用
CN110669715A (zh) 一种养殖污水中硝化细菌菌组驯化及评价方法
CN107337275B (zh) 一种低温下高脱氮能力的好氧颗粒污泥、培养方法及培养装置
CN113149350A (zh) 一种水体原位修复鳌合生物催化颗粒及其制备方法
CN113060829B (zh) 一种表面修饰的mbbr悬浮载体及应用
Catalan-Sakairi et al. High-rate seawater denitrification utilizing a macro-porous cellulose carrier
CN116589081A (zh) 一种除磷脱氮复合填料及其制备方法与在水处理中的应用
CN115893655A (zh) 一种利用生物炭作为填料进行微生物厌氧氨氧化脱氮的方法
CN113699060B (zh) 耐低碳高氮的异养硝化-好氧反硝化鞘氨醇盒菌及其应用
CN114477436A (zh) 一种用于反硝化处理低浓度硝酸盐氮废水的生物处理方法
CN114671532A (zh) 一种水产养殖水处理用高活性硝化细菌生物膜的制备方法
CN110294536B (zh) 一种生物质碳硝化细菌载体的制备方法
CN210030315U (zh) 水产养殖污水处理设备
CN111807515A (zh) 一种含氮有机废水总氮的去除方法
CN106434424A (zh) 具有污海水脱氮能力的弧菌及其用途
CN111763645A (zh) 一种硝化-反硝化细菌复合微生态制剂的联合发酵方法
CN110818180A (zh) 一种微生物制剂消解黑臭河道的方法
Zeng et al. Insights into a shift of microbial communities during the start-up of anammox reactor under mainstream and sidestream conditions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant