本發(fā)明屬于污水生物處理，具體涉及一種包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、厭氧氨氧化作為一種新型綠色的脫氮工藝，具有低能耗、高效率的脫氮效果，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。研究顯示，將厭氧氨氧化功能菌培養(yǎng)形成顆粒污泥，提升了厭氧氨氧化功能菌的密度，為厭氧氨氧化微生物提供了一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境，有利于厭氧氨氧化微生物的富集和功能的發(fā)揮。

2、固定化微生物技術(shù)是通過(guò)化學(xué)或物理手段，將游離的微生物細(xì)胞定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可反復(fù)利用的一種技術(shù)，具有細(xì)胞密度高，對(duì)環(huán)境毒性抵抗力強(qiáng)，易于生產(chǎn)分離，維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。將厭氧氨氧化顆粒污泥通過(guò)固定化微生物技術(shù)進(jìn)行固定后，相較于未固定的厭氧氨氧化顆粒污泥具有更優(yōu)秀的沉降性能和防止污泥流失的性能。但其劣勢(shì)在于，固定后的厭氧氨氧化顆粒污泥中的微生物量和活性受固定化顆粒數(shù)量的制約較大，當(dāng)厭氧氨氧化功能菌對(duì)污染物去除效果較差時(shí)，無(wú)法及時(shí)調(diào)整其活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化顆粒污泥的包埋，避免厭氧氨氧化顆粒污泥的流失；同時(shí)，n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子能夠刺激基因表達(dá)，促進(jìn)微生物膜快速增長(zhǎng)，提升菌群數(shù)量，有效調(diào)整體系內(nèi)氧氨氧化顆粒污泥的濃度和活性，提升厭氧氨氧化功能菌對(duì)污染物的去除效果。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，由內(nèi)核和外殼組成；所述內(nèi)核包括厭氧氨氧化顆粒污泥和與所述厭氧氨氧化顆粒污泥交聯(lián)的包埋劑；所述外殼包括載體和負(fù)載在所述載體上的n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子，所述載體的制備原料包括親水性醇類聚合物和生物降解性高分子材料。

4、優(yōu)選地，所述厭氧氨氧化顆粒污泥的粒徑為3～8mm。

5、優(yōu)選地，所述包埋劑包括聚乙烯醇、海藻酸鈉和鐵粉；所述聚乙烯醇、海藻酸鈉和鐵粉的質(zhì)量比為6～10：2～3：2～4。

6、優(yōu)選地，所述厭氧氨氧化顆粒污泥和包埋劑的質(zhì)量比為1：1.8～2.2。

7、優(yōu)選地，所述親水性醇類聚合物包括聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一種；所述生物降解性高分子材料包括聚羧酸羥基乙酸共聚物。

8、優(yōu)選地，所述n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子包括c6-hsl、c8-hsl、c10-hsl、c12-hsl、c14-hsl、3-oxo-c6-hsl、3-oxo-c8-hsl、3-oxo-c10-hsl、3-oxo-c12-hsl和3-oxo-c14-hsl中的至少一種。

9、優(yōu)選地，所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料的粒徑為2～4mm，所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料中n-酰基-高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子的質(zhì)量含量為0.03％～0.06％。

10、本發(fā)明提供了所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

11、將厭氧氨氧化顆粒污泥和包埋劑混合，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，得到所述內(nèi)核；

12、將親水性醇類聚合物、生物降解性高分子材料、n-酰基-高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子和有機(jī)溶劑混合，得到溶解液；

13、將所述內(nèi)核置于所述溶解液中，進(jìn)行酯化反應(yīng)，以在所述內(nèi)核表面形成外殼，得到所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料。

14、優(yōu)選地，所述交聯(lián)反應(yīng)的溫度為0～5℃，時(shí)間為6～12h；所述酯化反應(yīng)的溫度為60～70℃，時(shí)間為10～20min。

15、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料或上述技術(shù)方案所述制備方法得到的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料在污水處理中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明提供了一種包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，由內(nèi)核和外殼組成；所述內(nèi)核包括厭氧氨氧化顆粒污泥和與所述厭氧氨氧化顆粒污泥交聯(lián)的包埋劑；所述外殼包括載體和負(fù)載在所述載體上的n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子，所述載體的制備原料包括親水性醇類聚合物和生物降解性高分子材料。在微生物培養(yǎng)初期(細(xì)胞濃度較低時(shí))，本發(fā)明利用厭氧氨氧化顆粒污泥的群體感應(yīng)機(jī)制，通過(guò)n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子刺激相關(guān)基因的表達(dá)，從而促進(jìn)微生物膜快速增長(zhǎng)，提升菌群數(shù)量；同時(shí)被包埋的厭氧氨氧化顆粒污泥不易流失，保證體系內(nèi)的厭氧氨氧化顆粒污泥始終保持一定的濃度，維持厭氧氨氧化反應(yīng)活性。

17、進(jìn)一步的，本發(fā)明通過(guò)n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子和群體感應(yīng)機(jī)制對(duì)厭氧氨氧化功能菌的濃度檢測(cè)和刺激生長(zhǎng)作用，能夠使厭氧氨氧化功能菌的微生物濃度及時(shí)得到補(bǔ)充，同時(shí)固定化技術(shù)很大程度上避免了厭氧氨氧化功能菌的流失，有助于在耦合體系中的應(yīng)用，可在一定程度上彌補(bǔ)厭氧氨氧化和其他工藝耦合時(shí)存在的劣勢(shì)，有利于工藝穩(wěn)定運(yùn)行，由此培養(yǎng)得到的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料能夠高效處理含no2-和nh4+的污水。

技術(shù)特征：

1.一種包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，其特征在于，由內(nèi)核和外殼組成；所述內(nèi)核包括厭氧氨氧化顆粒污泥和與所述厭氧氨氧化顆粒污泥交聯(lián)的包埋劑；所述外殼包括載體和負(fù)載在所述載體上的n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子，所述載體的制備原料包括親水性醇類聚合物和生物降解性高分子材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，其特征在于，所述厭氧氨氧化顆粒污泥的粒徑為3～8mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，其特征在于，所述包埋劑包括聚乙烯醇、海藻酸鈉和鐵粉；所述聚乙烯醇、海藻酸鈉和鐵粉的質(zhì)量比為6～10：2～3：2～4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，其特征在于，所述厭氧氨氧化顆粒污泥和包埋劑的質(zhì)量比為1：1.8～2.2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，其特征在于，所述親水性醇類聚合物包括聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一種；所述生物降解性高分子材料包括聚羧酸羥基乙酸共聚物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，其特征在于，所述n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子包括c6-hsl、c8-hsl、c10-hsl、c12-hsl、c14-hsl、3-oxo-c6-hsl、3-oxo-c8-hsl、3-oxo-c10-hsl、3-oxo-c12-hsl和3-oxo-c14-hsl中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料，其特征在于，所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料的粒徑為2～4mm，所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料中n-?；?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子的質(zhì)量含量為0.03％～0.06％。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)反應(yīng)的溫度為0～5℃，時(shí)間為6～12h；所述酯化反應(yīng)的溫度為60～70℃，時(shí)間為10～20min。

10.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料或權(quán)利要求8～9任一項(xiàng)所述制備方法得到的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料在污水處理中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的包埋型厭氧氨氧化顆粒污泥復(fù)合材料由內(nèi)核和外殼組成；其中，內(nèi)核包括厭氧氨氧化顆粒污泥和與所述厭氧氨氧化顆粒污泥交聯(lián)的包埋劑，外殼包括載體和負(fù)載在所述載體上的N?酰基?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子，載體的制備原料包括親水性醇類聚合物和生物降解性高分子材料。在微生物培養(yǎng)初期，本發(fā)明利用厭氧氨氧化顆粒污泥的群體感應(yīng)機(jī)制，通過(guò)N?酰基?高絲氨酸內(nèi)酯類信號(hào)分子刺激相關(guān)基因的表達(dá)，來(lái)促進(jìn)微生物膜快速增長(zhǎng)，提升菌群數(shù)量；同時(shí)被包埋的厭氧氨氧化顆粒污泥不易流失，且能夠維持厭氧氨氧化反應(yīng)活性。

技術(shù)研發(fā)人員：周德超,吳盛凱,張羽,汪中杰,楊新虎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇國(guó)灃環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23