一种增强移动床生物膜反应器生物膜稳定的制剂及其应用的制作方法

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种增强移动床生物膜反应器(mbbr)生物膜稳定的制剂及其应用。

背景技术：

生物膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，是污水水体自净过程的人工化和强化，主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。

移动床生物膜反应器工艺(mbbr)原理是运用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的优点，又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。该方法通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。

然而mbbr技术对工艺技术和工作环境有非常高的要求，处理效果不稳定，受自然因素影响大。随着经济的发展，废水的成分日益复杂，挂膜微生物活性也受到越来越多的污染物的影响。而由于复杂水质的变化，水体环境不利会导致微生物生长环境不稳定，恶劣的条件使得不断出现种内和种间竞争。许多重要挂膜微生物在竞争中处于劣势，导致这些微生物群体活性不断下降从而影响生物膜的生长和稳定，出现生物膜分布不均匀、不生长或者生长缓慢的现象，最终导致污水处理的效果大幅下降。

强化生物膜法的现有方法：公开号为cn107381777a的中国发明专利公开了一种钙离子调控生物膜法处理低c/n比废水快速挂膜的方法，该发明投加一定量的鼠李糖脂和氯化钙于低c/n比废水中，利用钙离子与低c/n比废水中污染物质发生络合，加速废水中溶解性物质和微生物在填料上附着和定殖，从而提高挂膜效果。该发明使用有机物容易造成污染，且前期需要测量多个指标，步骤复杂；公开号为cn201710807525.x的中国发明专利公开了一项低温条件下加速废水生物膜挂膜的方法。该发明将红色鞘氨醇单胞菌进行低温适应性培养并向反应器中投加来增加细菌胞外聚合物，加速微生物在填料上生长，提高微生物活性，从而加快在低温条件下的废水生物膜挂膜，且形成的生物膜牢固、耐冲击负荷能力强、废水处理效果好。但该发明主要针对低温处理下的废水，且需要驯养细菌，操作复杂。公开号为cn201710633937.6的中国发明专利公开了一种减缓生物膜老化脱落功能的生物挂膜组合填料。两个连接杆之间连接有塑料枝条，在内环的正反两面均铺设有生物膜控制网机构，所述生物膜控制网机构包括支撑网、透氧网和分隔腔。它可以实现能够控制生物膜的厌氧膜的加厚过程，减缓生物膜老化，而且不易脱落。但该发明由于添加控制网机构，提高了处理成本。

技术实现要素：

本发明针对污泥微生物活性难以维持问题，提供一种增强mbbr反应器中生物膜稳定的制剂及其制备方法和应用。

一种增强mbbr反应器中生物膜稳定的制剂，以重量百分比计，各组分配比如下：

种群稳定剂75-90％

被膜剂10-25％；

组分之和为100％；所述种群稳定剂为氯化铵、硫酸铵、氰化钾、5，10-亚甲基-四氢呋喃中的至少一种。

进一步优选地，以重量百分比计，各组分配比如下：

种群稳定剂80-90％

被膜剂10-20％。

最优选地，以重量百分比计，各组分配比如下：

种群稳定剂81-85％

被膜剂15-19％。

种间及种内竞争的存在可对生物膜形成造成巨大影响，微生物群体越不稳定，其生物膜形成周期越长，且生物膜越难维持。而加入在铵盐之后，整个生物系统中生物膜形成明显上升，根据本发明人研究，通过向系统中添加铵盐可以增加种群的稳定，因为铵盐的增加可以减少甘氨酸向5，10-亚甲基-四氢呋喃的代谢，从而增强其向hcn方向的代谢，使得hcn含量升高。hcn是一种群感监管物质，其含量的升高可以直接导致竞争数量的减少，从而使得整个微生物系统更加稳定，从而保持生物膜的稳定。

本发明专利主要运用种群稳定、增强挂膜粘合等原理相耦合，经济高效达到增强绝大多数生物膜形成和稳定的效果。通过混合添加种群稳定剂增强微生物群体稳定，减少中间及种内竞争，从而可以增强生物膜的形成及稳定，从而增强池中生物膜的总量，延长其更新周期，提高生产效率。其他试剂的配合，能够大大提升维持生物膜的效果，延长制剂作用时间。与现有技术相比，维持种群稳定具有绿色、经济、普适、持久等。

其中，种群稳定剂作为主要配方。在反应器中，通过添加一定浓度的种群稳定剂，利用种群稳定剂的维持生物群体稳定，来控制生物膜反应器中微生物膜的稳定，提高生物膜水处理的效率；被膜剂不仅能加速了生物膜的成熟和增强生物膜去除有机物的稳定性，且可增加生物膜中胞外聚合物及蛋白质的含量，而胞外聚合物的凝聚作用可提高填料的挂膜速度及填料上附着的生物量；又因蛋白质中含有大量生物催化酶，故可增强生物膜的除污能力。

此外，本发明实验用试剂量均为微量，不但减低成本并且能够最大程度降低污染，具有见效快、成本低、运用范围广、施用简单、低碳环保等特点。

优选地，所述的种群稳定剂为氯化铵、硫酸铵、氰化钾、5，10-亚甲基-四氢呋喃中的至少一种，也可以采用上述组分混合而成。

进一步优选地，考虑氰化钾的毒性，所述种群稳定剂为氯化铵、硫酸铵、氯化铵与5，10-亚甲基-四氢呋喃的混合物或硫酸铵与5，10-亚甲基-四氢呋喃的混合物。即所述种群稳定剂可单独现在硫化铵或硫酸铵，也可选择氯化铵与5，10-亚甲基-四氢呋喃的混合物或硫酸铵与5，10-亚甲基-四氢呋喃的混合物。

更进一步优选地，所述种群稳定剂为氯化铵与5，10-亚甲基-四氢呋喃的混合物或硫酸铵与5，10-亚甲基-四氢呋喃的混合物，配比如下：

硫酸铵或氯化铵50-70％

5，10-亚甲基-四氢呋喃30-50％。

最优选地，所述种群稳定剂由以下组分及重量百分含量的原料混合而成：

硫酸铵65-70％

5，10-亚甲基-四氢呋喃30-35％。

各组分之和为100％。

进一步优选地，

硫酸铵65-70％

5，10-亚甲基-四氢呋喃30-35％

所述复合种群稳定剂的制备方法为将所有组分混合均匀。

采用复合种群稳定剂比单一组分的种群稳定剂效果更好，能更好的与其他组分协同作用，增强抑制效果。

优选地，所述的被膜剂为壳聚糖、海藻酸盐中的至少一种，也可以采用上述组分混合而成。被膜剂不仅能加速了生物膜的成熟和增强生物膜去除有机物的稳定性，且可增加生物膜中胞外聚合物及蛋白质的含量，而胞外聚合物的凝聚作用可提高填料的挂膜速度及填料上附着的生物量；又因蛋白质中含有大量生物催化酶，故可增强生物膜的除污能力。由于壳聚糖、海藻酸盐促挂莫效果差别不明显，为简化程序，本发明中采用单一组分的被膜剂壳聚糖。

所述制剂的制备方法包括如下步骤：

首先将上述的种群稳定剂中铵盐(硫酸铵或氯化铵)、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃，加入制剂终浓度为80-100mg/l，每隔5-10天周期性投加。

本发明还提供一种增强移动床生物膜反应器生物膜稳定的方法，包括如下步骤：

废水依次流经厌氧池、缺氧池和mbbr反应池，将所述mbbr反应池中投加生物膜稳定制剂，所述生物膜稳定制剂以重量百分比计，各组分配比如下：

种群稳定剂75-90％

被膜剂10-25％；

所述种群稳定剂为氯化铵、硫酸铵、氰化钾、5，10-亚甲基-四氢呋喃中的至少一种。

处理方法中种群稳定剂的进一步优选参照如前所述的制剂中的选择。

优选地，每隔5-10天周期性投加所述生物膜稳定制剂，投加总量为80-100mg/l。

本发明的方法相同调价下30天挂膜量可提高150％以上，通过调整原料配比及投加量和投加时机，可提高至250％以上，挂膜用时缩短5～10天。

进一步优选地，每隔7-10天周期性投加所述生物膜稳定制剂，投加总量为90-100mg/l。

本发明的方法中，更进一步优选地，

种群稳定剂83-84％

被膜剂16-17％；

种群稳定剂组成如下：

硫酸铵68-70％

5，10-亚甲基-四氢呋喃30-32％；

每隔9～10天周期性投加所述生物膜稳定制剂，投加总量为95-100mg/l。该优选方案下，相同条件下30天挂膜总量增加250％以上。

本发明具有良好的环保效益和经济效益。与没有加强化剂的mbbr反应池相比，膜总量增加且更加稳定不易脱落。与一般强化剂相比，本发明添加了被膜剂后可以促进增加挂膜速度，提高生物膜稳定性，既环保又能强化生物膜。

附图说明

图1是移动床生物膜反应器(mbbr)流程图。

具体实施方式

实施例1：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵55kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃30kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以5天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例2：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵55kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃30kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以7天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例3：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵55kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃30kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以10天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例4：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵70kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃30kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以5天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例5：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵70kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃30kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以7天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例6：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵70kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃30kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以10天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例7：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵55kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃35kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以5天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例8：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵55kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃35kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以7天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例9：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵55kg、5，10-亚甲基-四氢呋喃35kg；被膜剂：壳聚糖20kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒。将制得粉末缓缓溶解于5，10-亚甲基-四氢呋喃。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以10天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

实施例10：

(1)试剂制备过程：

种群稳定剂：硫酸铵85kg；被膜剂：壳聚糖25kg。将上述硫酸铵、被膜剂壳聚糖按各组分质量百分比称量后进行干燥，溶解混合；投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒，制得干燥细颗粒粉末。

(2)加样条件：本发明制备的制剂以如下投加方式进入反应器。投加处为mbbr反应器，进样频率以5天投加一次，投加制剂投加量在表1中。

(3)检测指标：观察mbbr反应器进水出水cod值，当cod去除率稳定时即挂膜成功，记录挂膜完成天数；利用考马斯亮蓝法测蛋白酶来表征生物膜的量；处理规模为30l/h。检测结果如表1所示。

表1

以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。