一种廉价高固定化效率的活性污泥生物包埋凝胶球的制备方法

本发明涉及一种廉价高固定化效率的活性污泥生物包埋凝胶球的制备方法，属于环境工程。

背景技术：

1、工业的发展提高经济的同时，也使得污水问题愈发严重，污水中所包含的成分也更为复杂。我国工业废水经初步处理后可以排入市政污水处理厂，工业废水中所包含的部分物质对污水处理厂生化处理单元有一定抑制作用，会影响出水稳定性。

2、目前，我国主要采用活性污泥法及改良后的城市污水处理工艺，然而，在工业废水的冲击下，生物处理单元极易遭到有毒物质的损伤，导致其脱氮除磷、降解有机物的能力显著下降，给城市污水处理厂带来经济损失，同时也带来了超标排放的风险。从目前国内废水处理的实际情况来看，以our为基础的生物毒性早期预警技术已成为废水处理领域的一个重要方向。

3、毒性预警装置通过模拟曝气池，分析活性污泥sour变化来反映水体流入生化池对活性污泥的影响。硝化菌是最容易受到冲击的脱氮菌属，因此污水处理厂的出水氨氮最容易受冲击，增加aur的测试也可以帮助更加准确地判别是否受毒性进水影响。但现有的毒性预警装置存在微生物量不固定的缺点，活性污泥在运行过程中会逐渐流失，预警效果也会逐渐变差。因此，本发明通过更换固定化效率更高的包埋法固定化方式，保证在线毒性监测仪的相对稳定运行。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，本发明旨在提供一种廉价高固定化效率的活性污泥生物包埋凝胶球的制备方法，即制备一种廉价便捷的活性污泥包埋颗粒，能够有效地将活性污泥固定化，以期将其用于适合污水处理厂的传统的基于our的毒性预警装置，提高毒性预警的精确性和稳定性，保障污水处理厂的稳定运行。

2、本发明的目的之一在于提供一种廉价高固定化效率的活性污泥生物包埋凝胶球的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)好氧硝化活性污泥的驯化：在sbr反应装置中接种好氧活性污泥，向反应器内通入配制污水，进行硝化污泥的驯化，得到驯化好的硝化污泥；离心浓缩，得到浓缩后的硝化污泥。

4、(2)活性污泥凝胶包埋颗粒的制备：将浓缩后的硝化污泥与瓜尔胶、聚乙烯醇水溶液、硅烷偶联剂kh550溶液混合，搅拌均匀后滴入含氯化钙的饱和硼酸溶液，形成球形颗粒；

5、(3)将所得球形颗粒转移至硫酸钠溶液中，并置于0-5℃环境下交联固化，固化后将颗粒滤出，用nacl溶液清洗表面残留的硼酸溶液；随后在冰箱中反复冻融，得到活性污泥生物包埋凝胶球。

6、在本发明的一种实施方式中，配制污水的成分包括300mg/l cod、4mg/l tp、稀有元素营养液以及25-45mg/l nh4+-n(5d一周期更换配水中nh4+-n浓度)。

7、在本发明的一种实施方式中，所述配制污水具体配置方法为：每升水中添加234mg乙酸钠、29.4mg磷酸二氢钾、95.2mg(25mg/l氨氮)、133.7mg(35mg/l氨氮)、171.5mg(45mg/l氨氮)的氯化铵，搅拌至固体物质完全溶解后添加1ml的稀有元素营养液，搅拌均匀。

8、在本发明的一种实施方式中，所述配制污水中稀有元素营养液中各物质组分及其含量为：cacl2.2h2o(4.8g/l)、mgso4.7h2o(5.4g/l)、fecl2.4h2o(1.2g/l)、cocl2.6h2o(1.2g/l)、mncl2.4h2o(0.3g/l)、cucl2.2h2o(0.018g/l)、zncl2(0.03g/l)、hbo3(0.03g/l)、(nh4)6mo7o24.4h2o(0.054g/l)、nicl2.6h2o(0.03g/l)、edta(tripex 2)(0.6g/l)。

9、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，所述驯化过程中不断适当添加na2co3调节废水ph，使其维持在7.5～8.5，使满足硝化菌最佳生存条件。

10、在本发明的一种实施方式中，在步骤(1)中，通入进水后每循环曝气5h 50min，静置沉淀30min后，滗去上清液，再加入配制污水继续驯化，共驯化15d。

11、在本发明的一种实施方式中，在步骤(1)中，离心速率为3000r/min，离心时间为15min。

12、在本发明的一种实施方式中，在步骤(1)中，离心后，还使用nacl溶液清洗，其中nacl溶液的质量分数为0.9％。

13、在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)中，所述聚乙烯醇平均聚合度为1750±50。所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇与去离子水混合的质量分数分别为10％、90％，通过加热方式采用电磁炉加热混匀2-3h获得。

14、在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)中，硅烷偶联剂kh550溶液按照kh550:甲醇:超纯水＝15:75:10的体积比配制，使kh550充分水解。

15、在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)中浓缩后的硝化污泥、硅烷偶联剂kh550溶液以及聚乙烯醇水溶液的体积比为10:0.3:88.7，聚乙烯醇与瓜尔胶的质量比为9：1，混合后不断搅拌使瓜尔胶完全溶解且混合均匀。

16、在本发明的一种实施方式中，在在步骤(2)中，选择含2wt％cacl2的饱和硼酸溶液作为交联剂，通过nahco3调节交联剂的ph值。

17、在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)中，采用滴定法形成球形颗粒，硝化污泥与包埋载体混合液在蠕动泵的作用下，滴入含有交联剂的烧杯中，混合液滴在磁力搅拌器的作用下与交联剂充分接触固化成一定形状的固态颗粒。

18、在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中采用0.5mol/l na2so4溶液进一步交联以减轻硼酸对微生物活性的影响。

19、在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中，交联固化的温度具体为4℃，交联时间为30min，nacl溶液中nacl的浓度为0.9wt％。

20、在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中，通过反复冻融(冷冻-解冻)来增加固定化小球的强度，其中冰箱冷冻温度设置为-20℃。

21、在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中，反复冻融的次数为3次。

22、在本发明的一种实施方式中，所得活性污泥生物包埋凝胶球放置于模拟生活污水中，于4℃条件下保藏待用。

23、本发明的目的之二在于基于上述方法制备提供一种活性污泥生物包埋凝胶球。

24、在本发明的一种实施方式中，采用模拟废水对凝胶球中微生物活性进行恢复实验，序批式方法培养，每12h为一个实验周期，模拟废水成分包括300mg/l cod、4mg/l tp、稀有元素以及25mg/l nh4+-n。

25、本发明还提供上述活性污泥生物包埋凝胶球在毒性预警装置中的用途。

26、在本发明的一种实施方式中，所述用途包括使用硝化污泥进行包埋用于毒性预警装置中减少污泥流失保证预警效果更加稳定。

27、本发明的有益效果：

28、(1)本发明使用聚乙烯醇、瓜尔胶合成凝胶球主体并使用硅烷偶联剂kh550改性，三种材料均较安全且廉价易得，经济性高。

29、(2)本发明中经过硅烷偶联剂kh550改性的聚乙烯醇-瓜尔胶凝胶包埋颗粒具有热稳定性高、总孔容大、无毒性、生物相容性好等特点，可以有效进行活性污泥包埋，包埋后的活性污泥微生物活性变化较小，可以有效在毒性预警装置中使用。

30、(3)与初始污泥相比，经过本发明制备的生物包埋凝胶球包埋后的硝化污泥氨氧化速率显著升高，硝化污泥活性可以恢复，有利于水体氨氮的去除。