一种海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法及其产品和应用

本发明属于水处理，尤其涉及一种海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法及其产品和应用。

背景技术：

1、厌氧氨氧化(anammox)工艺是近年发展起来的一种具有能耗低、无需有机碳源、脱氮效率高等优点的新型生物脱氮工艺。但目前该工艺的实际工程应用仍受到许多限制，其中一个重要原因是厌氧氨氧化细菌增长速度慢、世代周期长(11-13d)，且在污水厌氧氨氧化脱氮使用过程中存在难以培养，易于流失等困难，尤其对于低氨氮浓度生活污水的厌氧氨氧化脱氮应用更是挑战巨大。因此，如何避免在污水处理系统中长时间具有不确定性的厌氧氨氧化细菌的培养，并能很好地控制厌氧氨氧化细菌的流失确保系统厌氧氨氧化细菌生物量，是厌氧氨氧化工艺在污水生物脱氮过程中推广应用的关键，也是解决市政污水实现厌氧氨氧化脱氮的迫切需求。

2、微生物固定化技术可有效减少微生物生物量流失，同时减弱外界不利因素对微生物的干扰。对细菌的固定化通常是通过在污水处理系统中添加填料，然后使细菌在填料上繁殖生长，然而这种方式是适用于那些生长快速、世代周期短的细菌，不适用于难于自然生长增殖的厌氧氨氧化细菌。由于具有无毒无害和传质性能好等优点，天然高分子物质海藻酸钠通过包埋法常常被用来固定化生物酶和细菌，但是用在污水处理过程时其机械性能较差。聚氨酯填料作为一种多孔网状填料可为微生物提供附着生长的载体也常被用来固定化细菌，提高污水的处理效果。自然形成的颗粒厌氧氨氧化污泥是一种无载体、细菌依靠胞外聚合物自然聚集成颗粒，可防止生物冲刷，但在不利条件下仍会发生颗粒解体、污泥上浮流失的问题。

3、因此，开发一种既可以保持高厌氧氨氧化细菌生物活性，且操作简单、机械性能良好、脱氮效果好的颗粒厌氧氨氧化污泥固定化方法，对于厌氧氨氧化技术在污水生物脱氮领域的广泛推广应用具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法及其产品和应用，该方法具有有效保持生物量、机械性能优良、制备简单、脱氮效果好的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法，包括以下步骤：

4、将海藻酸钠制备成海藻酸钠水凝胶；

5、将新鲜高活性的厌氧氨氧化颗粒污泥静置沉淀，弃去上清液，将沉淀物研磨均质后加入所述海藻酸钠水凝胶中，搅拌均匀，得到厌氧氨氧化污泥水凝胶混合物；

6、将聚氨酯填料加入所述厌氧氨氧化污泥水凝胶混合物中搅拌，得到含海藻酸钠和厌氧氨氧化污泥混合液的聚氨酯填料(聚氨酯填料内部含有海藻酸钠和厌氧氨氧化污泥混合液)，用氯化钙溶液交联固定，交联固定完成后用清水清洗。

7、本发明所提供的方法既降低了固定化过程中对污泥活性的影响，又提高了污泥固定化载体的机械性能，将厌氧氨氧化污泥固定于聚氨酯填料上既可保持良好的污泥活性与形态，减少生物量的流失，还可维持良好的脱氮效果，为污水处理行业高效脱氮提供技术支持。

8、进一步地，所述海藻酸钠水凝胶的制备方法包括以下步骤：将海藻酸钠加入盛有纯净水的烧杯中加热搅拌，得到的海藻酸钠溶液于室温静置冷却，制得海藻酸钠水凝胶。

9、更进一步地，所述海藻酸钠水凝胶的质量分数为1％；所述加热搅拌的温度为70℃，转速为120r/min。

10、进一步地，所述厌氧氨氧化污泥水凝胶混合物中，海藻酸钠水凝胶与厌氧氨氧化颗粒污泥的体积比为10∶3。

11、进一步地，所述聚氨酯填料的规格为2×2×2cm，孔隙密度为20ppi。

12、进一步地，所述氯化钙溶液的质量分数为2％。交联固定的时间为1h，所述清洗为交联固定完成后用纯净水清洗3遍。

13、本发明还提供一种利用上述制备方法制备得到的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥。

14、本发明还提供一种所述的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥在废水处理中的应用，投加量为225g/l，其中在厌氧氨氧化颗粒污泥的重量为65g/l。

15、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

16、(1)本发明使用的固定化材料海藻酸钠为天然高分子有机物，固定化过程中对微生物无毒无害，且传质性能好，有利于提高微生物对污染物的处理效果。此外，海藻酸钠与交联剂氯化钙的反应所需时间短，使得固定化制备过程简单且快速；

17、(2)本发明使用的聚氨酯填料拥有丰富的多孔结构，可为海藻酸钠水凝胶和颗粒厌氧氨氧化污泥提供优良的机械支撑；

18、(3)本发明固定的厌氧氨氧化颗粒污泥活性(2.78mg nh4+/g mlvss·h)与未固定的厌氧氨氧化颗粒污泥活性(2.86mg nh4+/g mlvss·h)相比较，没有明显降低，将海藻酸钠-聚氨酯填料固定厌氧氨氧化污泥颗粒投加到模拟废水中显示出良好的脱氮效果。

技术特征：

1.一种海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠水凝胶的制备方法包括以下步骤：将海藻酸钠加入纯净水中加热搅拌，得到的海藻酸钠溶液于室温静置冷却，制得海藻酸钠水凝胶。

3.根据权利要求2所述的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠水凝胶的质量分数为1％；所述加热搅拌的温度为70℃，转速为120r/min。

4.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法，其特征在于，所述厌氧氨氧化污泥水凝胶混合物中，海藻酸钠水凝胶与厌氧氨氧化颗粒污泥的体积比为10∶3。

5.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯填料的规格为2×2×2cm，孔隙密度为20ppi。

6.根据权利要求1所述的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的质量分数为2％。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥。

8.一种如权利要求7所述的海藻酸钠-聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥在废水处理中的应用。

技术总结
本发明公开了一种海藻酸钠‑聚氨酯填料固定颗粒厌氧氨氧化污泥的制备方法及其产品和应用，属于水处理技术领域。先将海藻酸钠与厌氧氨氧化污泥颗粒混合，再将聚氨酯填料加入海藻酸钠和厌氧氨氧化污泥颗粒的混合液中，充分搅拌均匀后，置于氯化钙溶液中进行交联固定。本发明利用海藻酸钠和多孔聚氨酯填料直接固定颗粒厌氧氨氧化污泥，克服厌氧氨氧化技术使用过程中难培养易流失的问题，同时在固定化之后还可以保持厌氧氨氧化颗粒污泥的高活性和良好的机械性能，为厌氧氨氧化技术在污水生物高效脱氮及污水处理行业节能降耗提供技术支持。

技术研发人员：刘国华,何汶珊,李乾岗,齐鲁,王洪臣
受保护的技术使用者：中国人民大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11