材质与微生物种类及其习性相适应的悬浮生物载体

摘要

本发明是指一种材质与微生物种类和习性相适应的悬浮生物载体。该悬浮生物载体由外部材质环、中间材质环、内部材质环及支持杆组成一个基本体，其中外部材质环、中间材质环、内部材质环通过径向支持杆连接，取多个基本体，绕其中一个固定支持杆的轴心，均匀设置并由周向支持杆周向支撑，构成的立体多孔结构；载体内部材质环的聚合物材质表面喷涂厌氧微生物干粉和无机粉末，中间材质环的聚合物材质表面喷涂兼氧微生物干粉和无机粉末，外部材质环的聚合物材质表面喷涂好氧微生物干粉和无机粉末。载体的材质与污水中微生物多样性相适宜、材质空间分布与不同微生物生活习性相统一，使得在载体空间上的利用率高，污水处理效果好。

说明书

                            技术领域

本发明涉及水处理生物载体，更具体的是指一种材质与微生物种类和习性相适应的悬浮生物载体。

                            背景技术

悬浮生物载体在污水生物处理中发挥着重要作用，目前实际应用的悬浮生物载体较多，大多数生物载体产品在结构方面做了很多改进，而对载体材质改善相对较少。现在对悬浮生物载体的深入研究表明，生物载体的材质直接影响生物载体对微生物的附着性，一些研究对生物载体的材质进行了改进，如中国专利01129834.0公开了一种弹性亲水性表面的塑料填料，材质由常用塑料、水溶性高分子材料、无机粉末等混合组成，在实际应用中表现出良好的亲水性，提高了水处理系统中微生物挂膜速度和强度，又如中国专利03150250.4公开了一种在材料中加入了微生物干粉、活性污泥干粉的生物载体，增强了载体的生物活性，可以缩短启动调试时间。这些研究进一步表明载体材质对载体挂膜及在反应器内污水处理效果有着重要的影响。

但现有悬浮生物载体材质研究还存在如下不足之处：(1)材质选择与组合没有考虑污水中微生物的不同种类，因而现有生物载体不能吸附污水中多种多样的微生物种群，也不能较彻底地处理污水；(2)材质分布单一，没有在空间上根据微生物不同种群的习性进行交错分布，使得材质在空间上利用率不高；虽然专利03150250.4所述的生物载体添加了微生物干粉，但没有根据微生物种群的生活习性不同分类添加在不同区域，因而不能有效地吸附多种群的微生物。

                          发明内容

本发明的目的在于针对现有悬浮生物载体存在的缺点，提供一种材质与污水中微生物多样性相适宜、材质空间分布与不同微生物生活习性相统一的悬浮生物载体。

本发明的技术方案如下：

一种材质与微生物种类和习性相适应的悬浮生物载体，其特征在于：悬浮生物载体的材质多样性与交错分布，具体是指：(1)悬浮生物载体由外部材质环、中间材质环、内部材质环及支持杆组成一个基本体，其中外部材质环、中间材质环、内部材质环通过径向支持杆连接，取多个基本体，绕其中一个固定支持杆的轴心，均匀设置并由周向支持杆周向支撑，构成的立体多孔结构；(2)内部材质环的聚合物材质表面喷涂厌氧微生物干粉和无机粉末，中间材质环的聚合物材质表面喷涂兼氧微生物干粉和无机粉末，外部材质环的聚合物材质表面喷涂好氧微生物干粉和无机粉末，支持杆聚合物材质表面喷涂无机粉末。

上述的基本体均匀设置是指，每隔10～30°设置一基本体，并由周向支持杆周向支撑，构成了一个立体多孔结构的悬浮生物载体。

厌氧微生物干粉为含有梭状芽孢杆菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属、棒杆菌属乳杆菌属、链球菌属、黄杆菌属、埃希氏菌属、产气杆菌属、微球菌属合伪滴虫属、甲烷杆菌、甲烷球菌螺旋菌、甲烷球菌、甲烷八叠球菌的厌氧污泥干燥研磨而成的粉末。

兼氧微生物干粉为含有变形杆菌、假单胞菌、小球菌、芽孢杆菌的兼性微生物污泥干燥研磨而成的粉末。

好氧微生物干粉为含有生枝动胶菌、浮游球衣菌、白色贝氏硫细菌、动胶菌、硫杆菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物的好氧微生物污泥干燥研磨而成的粉末。

无机粉末为含有聚合硫酸铁、碳酸镁、活性硅酸、硝酸钠、硝酸钾、硫酸铵、氧化硅中的至少一种的均匀混合物磨成的粉末。

本发明与现有悬浮生物载体相比具有如下优点：

(1)载体材质多样性配置，是考虑微生物的不同种类，在不同的区域配置不同的材质，在不同区域形成不同的微生物膜，能最大限度地发挥每个微生物种群的降解污水中特定污染物的优势，能同时完成污水的厌氧和好氧处理，各自对污水中多种类污染物同时进行处理，处理比较彻底。

(2)载体材质的交错分布，是在空间不同的区域不同，与不同种群的微生物所需生活环境相统一，充分发挥不同种群微生物的活性，增大材质在载体空间上的利用率。

(3)材质表面喷涂的微生物干粉和无机粉末，具有较强的亲微生物性，在挂膜初期能较快挂膜，在老膜脱落后表面有凹坑，方便新鲜微生物附着生长，使生物载体在使用中一直保持稳定的污水处理效果。

(4)本生物载体制备方法简便，成本较低，使用方便，效果明显优于其它多面空心球、阶梯环载体，易于推广应用。

                        附图说明

图1为6个基本体的材质与微生物种类和习性相适应的的悬浮生物载体的结构示意图；

图2为图1中的基本体结构示意图；

图3为9个基本体的材质与微生物种类和习性相适应的的悬浮生物载体的结构示意图。

                        具体实施方式

通过如下实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但发明的实施方式不限于此。

实施例1

通过模具注塑而成的悬浮生物载体的基本体1如图2所示，它由外部材质环2、中间材质环3、内部材质环4及支持杆5连接组成，取6个基本体1，绕一个固定支持杆5的轴心，每隔30°设置一个基本体1，并由周向支持杆6周向支撑，连接成如图1所示的一个立体多孔结构的悬浮生物载体。外部材质环2的材质为聚丙烯材质表面喷涂好氧微生物干粉和无机粉末，中间材质环3的材质为聚丙烯材质表面喷涂兼氧微生物干粉和无机粉末，内部材质环4的材质为聚丙烯材质表面喷涂厌氧微生物干粉和无机粉末，径向支持杆5和周向支持杆6的聚合物材质表面喷涂无机粉末。

其中的好氧微生物干粉是取自好氧池的活性污泥，经干燥研磨均匀混合而成，处理生活污水的好氧池活性污泥含有生枝动胶菌、浮游球衣菌、产碱杆菌属、白色贝氏硫细菌、动胶菌、硫杆菌属、真菌、藻类、原生动物、后生动物。兼氧微生物干粉是取自兼氧池的污泥，经干燥研磨均匀混合而成，兼氧池的污泥含有变形杆菌、假单胞菌、小球菌。厌氧微生物干粉是取自厌氧池的污泥干燥研磨均匀混合而成，厌氧池的污泥含有梭状芽孢杆菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属、黄杆菌属、棒杆菌属、甲烷杆菌、甲烷球菌螺旋菌。无机粉末由等量的聚合硫酸铁、碳酸镁、活性硅酸、硝酸钠、硝酸钾、硫酸铵、氧化硅、磷酸氢二钾均匀混合磨成。

本发明的悬浮生物载体工作过程如下：取生物膜反应器容积的30～50％的悬浮生物载体，直接置于生物膜反应器内，载体能在曝气流的作用下自由翻滚流动，与污水和空气充分接触。载体由上述外部材质环、中间材质环、内部材质环分别构成三个功能区，内部材质环的聚合物材质表面喷涂有厌氧微生物干粉和无机粉末，对厌氧微生物有较好的聚集作用，且载体内部区域氧含量最小，比较适合厌氧微生物生长繁殖；中间材质环的聚合物材质表面喷涂有兼氧微生物干粉和无机粉末，对兼氧微生物有较好的吸附作用，且该区域的氧含量时有时无，比较适合兼氧微生物的生长繁殖；外部材质环的聚合物材质表面喷涂有好氧微生物干粉和无机粉末，对好氧微生物有较好的吸附作用，该区域直接与氧气流接触，供氧充足，比较适合好氧微生物生长繁殖。

本发明的悬浮生物载体表面喷涂有微生物干粉，在挂膜初期具有较强的亲微生物性，能迅速吸附多种群的微生物，形成微生物膜，高效地处理污水中的污染物；在后期的使用中随着生物膜的老膜脱落，在聚合物材质表面留下许多凹坑，供新鲜的微生物附着生长，形成更新的微生物膜，所以本悬浮生物载体在整个生命周期具有较好的微生物吸附能力。

实施例2

通过模具注塑而成的悬浮生物载体的基本体1，如图2所示，它由外部材质环2、中间材质环3、内部材质环4及支持杆5连接组成，取9个基本体1，绕一个固定支持杆5的轴心，每隔20°设置一个基本体1，并由周向支持杆6周向支撑，连接成如图3所示的一个立体多孔结构的悬浮生物载体。外部材质环2的材质为聚丙烯材质表面喷涂好氧微生物干粉和无机粉末，中间材质环3的材质为聚丙烯材质表面喷涂兼氧微生物干粉和无机粉末，内部材质环4的材质为聚丙烯材质表面喷涂厌氧微生物干粉和无机粉末，径向支持杆5和周向支持杆6的聚合物材质表面喷涂无机粉末。

好氧微生物干粉、氧微生物干粉、厌氧微生物干粉同实施例1。无机粉末由10％聚合硫酸铁、10％硫酸铵、60％氧化硅、20％磷酸氢二钾均匀混合磨成。其使用方式同实施例1。

实施例3

通过模具注塑而成的悬浮生物载体的基本体1，如图2所示，它由外部材质环2、中间材质环3、内部材质环4及支持杆5连接组成，取18个基本体1，绕一个固定支持杆5的轴心，每隔10°设置一个基本体1，并由周向支持杆6周向支撑，连接成一个立体多孔结构的悬浮生物载体。外部材质环2的材质为聚丙烯材质表面喷涂好氧微生物干粉和无机粉末，中间材质环3的材质为聚丙烯材质表面喷涂兼氧微生物干粉和无机粉末，内部材质环4的材质为聚丙烯材质表面喷涂厌氧微生物干粉和无机粉末，径向支持杆5和周向支持杆6的聚合物材质表面喷涂无机粉末。

好氧微生物干粉、氧微生物干粉、厌氧微生物干粉同实施例1。无机粉末由20％聚合硫酸铁、80％氧化硅均匀混合磨成。其使用方式同实施例1。