CN113336312A - 一种微生物填料及其在氨氮去除中的应用 - Google Patents

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宋立岩
雷禹
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Abstract

本发明涉及一种微生物填料及其在氨氮去除中的应用，属于脱氮技术领域。本发明的微生物填料，主要是将作为改良剂的固体三价铁化合物对聚氨酯填料载体进行改良，既可以增强载体的吸附能力，又可以作为脱氮过程中的电子受体，形成的新微生物填料在氨氮去除中具有良好的应用。

Description

一种微生物填料及其在氨氮去除中的应用
技术领域
本发明属于脱氮技术领域，涉及一种微生物填料及其在氨氮去除中的应用。
背景技术
生物脱氮研究中，菌剂的保留时间一直是一个技术难题，菌剂的投加量是生物脱氮工艺成本控制的关键，前期研究发现菌株具有铁还原能力，可以将三价铁还原为二价铁，其中固体形态的的三价铁化合物对菌株具有良好的吸附作用。
发明内容
鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种微生物填料；本发明的目的之二在于提供一种微生物填料在氨氮去除中的应用。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.一种微生物填料，所述微生物填料包括难溶于水的三价铁化合物和聚氨酯填料；
所述微生物填料为微生物载体聚氨酯填料。
优选的，所述的三价铁化合物包括Fe(OH)3、FeCl3、Fe2(SO4)3或FePO4中的任意一种或几种。
优选的，所述聚氨酯填料的密度为50～100kg/m3、规格为(10～50)mm*(10～50)mm*(5～50)mm、孔隙率为80～95％，比表面积为30000～50000m2/m3。
优选的，所述固体的三价铁化合物和聚氨酯填料，按0.05～0.2:1，mol:L的摩尔体积比充分混合而成；
2.上述微生物填料在氨氮去除中的应用。
优选的，所述应用具体为：将所述微生物填料与脱氨菌剂按照50:1的体积比混合，添加到待去除氨氮的溶液中培养即可。
进一步优选的，所述脱氨菌剂为卓贝尔氏菌，所述卓贝尔氏菌为Zobellellataiwanensis DN-7菌。
进一步优选的，所述脱氨菌剂为待去除氨氮的溶液体积的0.5％。
本发明的有益效果在于：
本发明公开了一种微生物填料改良剂，主要是将作为改良剂的固体三价铁化合物对聚氨酯填料载体进行改良，既可以增强载体的吸附能力，又可以作为脱氮过程中的电子受体，形成的新微生物填料在氨氮去除中具有良好的应用。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为改良生物填料与其他常用生物填料对菌剂负载能力的比较，其中A为立体弹性填料B为实施例1中制备的微生物填料、C为.辫带式生物填料、D为实施例1中采用的聚氨酯填料；
图2为厌氧反应器中改良生物填料对菌剂的吸附效果(A)及氨氮去除效果(B)。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
制备脱氨氮的生物填料，具体方法如下：
将三价铁化合物(Fe(OH)3)和的聚氨酯填料(聚氨酯填料的密度为80kg/m3、规格为10mm*10mm*5mm、孔隙率为90％，比表面积为40000m2/m3)按照按0.05:1，g:L的质量体积比充分混合而成。
实施例2
制备脱氨氮的生物填料，具体方法如下：
将三价铁化合物(Fe(OH)3)和的聚氨酯填料(聚氨酯填料的密度为80kg/m3、规格为10mm*10mm*5mm、孔隙率为90％，比表面积为40000m2/m3)按照按0.2:1，mol:L的质量体积比充分混合而成。
实施例3
制备脱氨氮的生物填料，具体方法如下：
将三价铁化合物(Fe(OH)3)和的聚氨酯填料(聚氨酯填料的密度为80kg/m3、规格为10mm*10mm*5mm、孔隙率为90％，比表面积为40000m2/m3)按照按0.1:1，mol:L的质量体积比充分混合而成。
实施例4
将实施例1中制备的生物填料用于脱除垃圾渗滤液的氨氮，具体方法如下：
1、测试待处理的垃圾渗滤液中的氨氮含量和总氮含量，分别为225mg/L和266mg/L；
2、向待处理的垃圾渗滤液中添加0.5％体积的实施例1中制备的生物填料，在室温下进行培养，培养4d后开始通空气，并每天调节体系的pH值，使pH值保持在8～9的范围。
3、测试处理后的体系中氨氮含量和总氮含量，分别为11.2mg/L和26.0mg/L。
对比实施例1
将实施案例1中制备的生物填料(图1中的B)与立体弹性填料(材质为聚丙烯，直径180mm)(图1中的A)、辫带式生物填料(材质为涤纶纤维+尼龙丝，直径8cm)(图1中的C)、方块状的聚氨酯孔隙填料(宽度为1cm)(图1中的D)进行菌剂吸附实验，图1为不同填料生物吸附量柱状图，从图1可以看出，改良剂(难溶于水的三价铁化合物)大大提高了聚氨酯生物填料的菌剂吸附能力。由于填料对菌剂的吸附能力越强，填料运行过程中菌体流失少，脱氮性能和效果稳定，运行成本降低。
对比实施例2
采用跟实施例4同样的方法进行处理同一批垃圾渗滤液，只是添加的实施例1中制备的生物填料被同等体积的的聚氨酯填料(聚氨酯填料的密度为80kg/m3、规格为10mm*10mm*10mm、孔隙率为90％，比表面积为40000m2/m3)替换，按照实施例1中的方法培养处理，测试处理后体系中氨氮含量和总氮含量，分别为220mg/L和256mg/L。
从实施例1和对比实施例1中处理垃圾渗滤液后氨氮含量和总氮含量的对比情况可知，Fe(OH)3作为改良剂对聚氨酯填料改良后形成的微生物填料提供了一种厌氧环境下去除氨氮的低成本高效率方法，不添加改良剂，厌氧环境下体系中缺少电子受体导致无法完成氨氮去除过程，而本发明的微生物填料中改良剂的添加(三价铁化合物)既增加了载体的吸附性能，又是菌剂脱氮过程中的铁源和电子受体，是菌剂厌氧脱氮过程中不可缺少的铁源和酸碱度稳定剂。
实施例5
将实施例1中的生物填料添加到含有模拟废水的反应器中，在室温下连续运行1个月，发现出水浊度低，菌剂几乎没有流失，氨氮去除率可达90％以上，说明由聚氨酯和Fe(OH)3混合形成的填料能够更有效配合脱氨菌剂的作用，起到了良好的脱氮效果，在沉于反应器底部的填料甚至可以观察到肉眼可见的大气泡快速产生。
图2为厌氧反应器中改良生物填料对菌剂的吸附效果(如图2中A所示)及氨氮去除效果(如图2中B所示)，从图2可以看出改良填料对菌剂吸附效果良好，能够将1000mg/L的高氨氮在厌氧条件下去除90％。
上述实施例1～3中采用的三价铁化合物(Fe(OH)3)可以用FeCl3、Fe2(SO4)3或FePO4中的任意一种或几种来替代，聚氨酯填料用密度为50～100kg/m3、规格为(10～50)mm*(10～50)mm*(5～50)mm、孔隙率为80～95％，比表面积为30000～50000m2/m3的其它聚氨酯填料替代，只要保持三价铁离子与聚氨酯填料的摩尔体积比在0.05～0.2:1，mol:L范围内即可，其同样可以产生与实施例1～3中制备的微生物填料相同的作用效果。
综上所述，本发明公开了一种微生物填料，主要是将作为改良剂的固体三价铁化合物对聚氨酯填料载体进行改良，既可以增强载体的吸附能力，又可以作为脱氮过程中的电子受体，形成的新微生物填料在氨氮去除中具有良好的应用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种微生物填料，其特征在于，所述微生物填料包括难溶于水的三价铁化合物和聚氨酯填料；
所述微生物填料为微生物载体聚氨酯填料。
2.根据权利要求1所述的微生物填料，其特征在于，所述的三价铁化合物包括Fe(OH)3、FeCl3、Fe2(SO4)3或FePO4中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的微生物填料，其特征在于，所述聚氨酯填料的密度为50～100kg/m3、规格为(10～50)mm*(10～50)mm*(5～50)mm、孔隙率为80～95％，比表面积为30000～50000m2/m3。
4.根据权利要求1所述的微生物填料，其特征在于，所述固体的三价铁化合物和聚氨酯填料，按0.05～0.2:1，mol:L的摩尔体积比充分混合而成。
5.权利要求1～4任一项所述的微生物填料在氨氮去除中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用具体为：将所述微生物填料与脱氨菌剂按照50:1的体积比混合，添加到待去除氨氮的溶液中培养即可。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述脱氨菌剂为卓贝尔氏菌，所述卓贝尔氏菌为Zobellella taiwanensis DN-7菌。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述脱氨菌剂为待去除氨氮的溶液体积的0.5％。
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