人工根系填料单元、生物载体及生物膜生物反应器模块的制作方法_2

文档序号:8467020阅读:来源:国知局
人工根系填料单元之间通过中编织布连接,各所述人工根系填料单元两端分别通过上编织布和下编织布连接固定。
[0019]具有上述人工根系填料单元的生物载体,通过汇总管使多个微生物促进剂供给管相互连通,实现生物促进剂的智能供给,可自动调节生物载体上生物群所需营养,能刺激与厌氧微生物生理特性完全不同的需氧微生物活性。
[0020]为使本发明应用更为广泛而方便,本发明还提供了可由多个生物载体组合排列形成的生物膜生物反应器模块,多个所述生物载体组合排列后安装在上填料支撑架和下填料支撑架上。
[0021]进一步地,所述上填料支撑架周围设置有悬浮器,所述上填料支撑架或/和下填料支撑架上设有可与相邻设置的生物膜生物反应器模块连接的卡口。
[0022]将本发明人工根系填料单元、生物载体及生物膜生物反应器模块应用于污水处理时,可使污水厂调试时快速启动和适应水质变化过大时保证生物群的工作效率;其悬浮设置的生物膜生物反应器可以使污水厂进行不停车改造,可缩短污水厂试车时间。同时,本发明生物载体构件免维护,使用寿命可达到20年。因此,生物载体及其生物膜生物反应器在市政污水处理厂改造和农村生活污水分散处理等方面的应用有着广阔的应用前景。
【附图说明】
[0023]图1是本发明人工根系填料单元结构示意图;
[0024]图2为本发明智能生物载体结构示意图;
[0025]图3为本发明智能生物载体生物膜生物反应器模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0027]在污水处理领域,污水生物处理就是利用微生物分解氧化有机物的这一功能,采取一定的人工措施,创造有利于微生物的生长、繁殖的环境,使微生物大量增殖,以提高其分解氧化有机物效率的一种污水处理方法。通过对微生物生长促进剂的研宄,可以创造有利于微生物的环境,对提高生物处理的效率有重要意义。
[0028]水中金属离子的种类及浓度都将影响微生物的生长、繁殖。
[0029]镁一微生物生长需要一定数量的镁。镁是合成光合微生物的光合色素一一叶绿素或细菌叶绿素的组成元素,因此在光能转换上有其重要作用。同时镁构成某些酶的活性成分,例如己糖磷酸化酶、异柠檬脱氢酶、肽酶、羧化酶、核酸聚合酶等的酶活性或最大酶活性需要镁离子存在。另外镁在微生物细胞中某些细胞结构如核糖体、细胞膜等的稳定上起着重要作用。微生物不同,它们对镁的需要量也不同。一般说来,革兰氏阳性细菌对镁的需要量要比革兰氏阴性细菌大。如果环境中缺少镁,微生物生长得不到足够的镁,会导致核糖体与细胞膜的稳定性降低,而影响机体的正常生长。
[0030]铁一微生物生长需要铁。铁是细胞色素亚铁原卟啉和含铁氧化还原素,又是电子传递的基础。铁是叶绿素形成的必要条件,因为含铁的酶和铁原卟啉在叶绿素的生物合成中起催化作用,如细胞色素b、c、a,铁氧化还原蛋白等,在细胞呼吸作用和生物固氮酶系统的传递中起着重要作用。在杆铁细菌中,铁是呼吸的主要元素。同时铁还是某些铁细菌生长的能源物质,因此缺铁会使机体内的某些代谢活性降低或丧失,或使某些铁细菌生长得不到能量,从而使机体的生长受到影响或停止。例如大肠杆菌在缺铁的培养基里培养时,不能合成足够的甲酸脱氢酶。因而在发酵葡萄糖是不产生气体。另外可以通过控制培养基中铁的浓度变化来控制白喉杆菌形成白喉毒素的能力,当铁含量充足时白喉杆菌基本上不形成白喉毒素,在铁含量不足或缺乏时,它们能大量合成白喉毒素。在活性污泥系统中铁是一种重要的元素,在好氧生长下Fe3+可以被细胞内的细胞色素用作电子受体。Fe3+在活性污泥絮体的形成中是相当重要的。由于活性污泥絮体主要有细菌、有机纤维和多聚物组成,这些物质又是通过不同的力结合在一起(如范德华力和架桥作用),Fe3+可以用来被用作阴离子多聚物的架桥作用,以此促进絮体的稳定。
[0031]然而当Fe3+被还原成Fe2+时,污泥絮体性质变差,絮体吸附强度减弱,从而增加微粒从絮体表面进入水体的机率,最终导致出水水质变差。即使Fe2+可以迅速被氧化,Fe3+还原菌Shewanella alba也会使絮体解体。
[0032]铜是一种金属活化剂,是多酚氧化酶、乳糖酶及抗坏血酸氧化酶的组成成分。微量的铜离子可以作为微生物的微营养素,这对组成各类特殊的酶有关键性作用。若水中铜离子浓度过高;将会抑制微生物的生长。Alberto等人通过对活性污泥系统中微生物的最大生长速度以及产率系数的研宄,发现水中铜离子浓度大于5mg/L时,微生物的生长开始受到抑制;当铜离子浓度达到20mg/L时,已经严重影响了微生物的生长。另外铜对在活性污泥系统中的纤毛虫有毒害作用,即使污水中铜的含量仅为I?10mg/L,也能减少纤毛虫的数量和种类。在某些情况下,向污水中投加少量的铜可以增强污水的处理效率。有研宄表明,利用铜可以使污水解毒。投加超过毒阈浓度的铜可以螯合出水中其他的毒性物质。当进水中加入0.6—3mg/L的铜,可以使乳胶废水、毛毯加工废水和化工废水的毒性降低。硝化抑制剂如烯丙基硫脲是通过降低细胞的铵单氧酶(AMO)的活性来抑制硝化作用的,而铜可以凝固AMO的铜血红素,从而阻止这些硝化抑制剂的作用。进水中加入铜离子,并不会导致污水厂的出水中铜离子浓度的增加。但是投加铜17小时后,由于铜被吸附在其它的结合部位会使得铜的作用降低。另外连续投加大于3mg/L的铜,会降低COD的去除率,而且污泥中的铜含量增加。然而铜离子的浓度降低到lmg/L时,COD的去除率不会受到影响,而且可以保护硝化作用的进行。
[0033]钴是一种金属活化剂,是维生素B12的组成成分,因此以B12作辅酶的酶中,如谷氨酸变位酶、甲基丙二酸单酰CoA变位酶中都含有钴;钴还参与了微生物的共生固氮作用。在好氧污泥消化中,氯化钴和硫酸钴可以加速合成维生素B12以及与维生素B12相似的因子。适量的钻可以用来优化活性污泥。加入少量的钴(lmg/L)可以使维生素B12的产量增加50%,由此说明钴可以促进维生素B12的代谢反应。然而有研宄表明,钻促进维生素B12的代谢作用并没有提高活性污泥系统对BOD、C0D、氮和磷的去除率。另外通过对耗氧速率和COD去除率的考查,发现钴在lmg/L时对活性污泥有毒害作用,导致出水水质下降。
[0034]镲是脲酶、氢化酶的组分,并可刺激像藻青菌(Cyanobactiel-1a)、小球(Chlorella)及产甲烷菌之类的无机化能自养菌的生长,尤其是产甲烷菌,镍对其生长有着特别的意义。例如,嗜热自养甲烷杆菌形成一克细胞干物质,需要1.5X10_8mOI/L氯化镍。镍是产甲烷菌F430和一氧化碳脱氢酶的组分,促进产甲烷菌的生长和甲烷的形成。培养基中含镍量可达5X 10_8mol/L,其中50—70%的镍用于合成F430,其余吸收的镍,被结合在蛋白质部分。镍对活性污泥的生长也有刺激作用,当镍的投加量为lmg/L和5mg/L时,活性污泥法污水厂的最大生物产量和污泥回流比要比没有投加的大。UlkuYetis通过考查生物动力学参数最大比增殖速度LImax以及饱和常数k ;,研宄了镍对活性污泥的影响。进水中镍达10mg/L时,活性污泥系统的处理效果也没有下降。然而当镍浓度上升至25
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