一種表面修飾的MBBR懸浮載體及應用制造技術

本發明專利技術公開了一種表面修飾的MBBR懸浮載體及應用，屬于污水處理技術領域。一種表面修飾的MBBR懸浮載體，制備步驟如下：(1)將MBBR懸浮載體浸泡多巴胺溶液，獲得多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體；(2)將步驟(1)多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體浸泡磷酸緩沖液獲得質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體。采用該方法制備的質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體利于在養殖廢水中快速形成生物膜，提高硝化菌的濃度，污水處理效率提高，降低成本。

【技術實現步驟摘要】
一種表面修飾的MBBR懸浮載體及應用
本專利技術屬于污水處理領域，具體涉及一種表面修飾的MBBR懸浮載體及應用。
技術介紹
隨著水產養殖規模的增大，養殖廢水的排放量也在增大。當養殖廢水排放到環境中，致使水域環境惡化，產生赤潮現象，同時環境的生態平衡和生物多樣性遭到破壞。養殖水域的水質下降也給我國的漁業經濟帶來了巨大損失。氨氮是水產養殖廢水中的主要污染物，也是最難以去除的物質。養殖廢水中氨氮的主要來源是殘余的餌料和養殖生物的排泄物。氨氮最突出的危害就是使水體富營養化，破壞水體的生態平衡。當大量含氮廢水進入水體中，水體中植物營養過剩就會導致水生生物的大量繁殖，尤其是各類藻類。有毒藻類的大量繁殖會使魚類的生存空間越來越小，嚴重影響和破壞水體的生態平衡。另外，養殖廢水中非離子態的氨氮能夠對養殖生物體直接產生毒害作用，影響養殖生物體的生長和發育，給水產養殖帶來極為嚴重的后果和巨大的經濟損失。目前，工業上處理氨氮廢水的方法主要有物化法、生化法和化學法。生化法因其具有經濟、無二次污染等優點在污水處理中較為常用。但是污水中既含有硝化菌又含有反硝化菌，硝化菌和反硝化菌這兩類生長緩慢的菌劑在污水脫氮中發揮著重要的作用。硝化菌屬于自養菌，反硝化菌屬于厭氧菌，過去主要是通過加入外源性功能菌劑進行細菌生物強化，提高污水中的菌落密度，提高污水的處理效果。在污水的處理過程中，往往由于加入的外源菌劑在污水中停留時間比較短，需要人工加入。一方面人工的成本高，另一方面出水的水質不穩定。因此，若要提高廢水的處理效果，不僅要提高水中的菌落濃度，而且要增加這類功能菌在廢水中的停留時間。聚氨酯載體和MBBR懸浮載體是污水處理過程中常用的懸浮載體。聚氨酯載體雖然表面積大，但是孔隙度低。水產養殖廢水中含有較多的懸浮顆粒物，如果長期使用聚氨酯載體會導致孔隙被堵塞，導致生物膜溶解的氧含量越來越低，不利于好氧的硝化菌生長，導致氨氮的去除率降低。MBBR是MovingBedBiofilmReactor的縮寫，翻譯為移動床生物膜反應器，指的是在填料即懸浮載體上形成生物膜并應用于污水處理，其中懸浮方式具有流化床方式的效果，生物膜形式具有生物接觸氧化的方式達到污水處理的效果。MBBR懸浮載體也是污水處理中常用的載體之一，但是在工程應用中發現采用MBBR懸浮載體掛膜，啟動過程較慢，尤其是對于一些生長緩慢的自養菌和厭氧菌。材料表面修飾是材料改性常用的方法。材料表面修飾，既能夠彌補材料本身的缺陷，又能夠賦予材料新的功能。在眾多材料表面改性的方法中，化學自聚合多巴胺的方法已廣泛應用于修飾基材的表面，但是該方法仍有不足之處，自聚合的多巴胺之間存在非共價鍵合，在環境中容易發生解離。
技術實現思路
本專利技術提供一種基于多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體廢水氨氮的去除方法，目的在于快速去除水產養殖廢水中的氨氮，為水產養殖廢水中氨氮的去除提供一種新方法。一種表面修飾的MBBR懸浮載體，制備步驟如下：(1)將MBBR懸浮載體浸泡多巴胺溶液，獲得多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體；(2)將步驟(1)多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體浸泡第二緩沖液獲得質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體，即為所述表面修飾的MBBR懸浮載體。步驟(1)中將MBBR懸浮載體浸泡多巴胺溶液，每隔2～8h攪拌1次，總浸泡時間為12～48h，浸泡后清洗、干燥。進一步優選的是每隔4h攪拌1次，總浸泡時間為24h。步驟(1)中多巴胺溶液的配制過程是：將多巴胺添加到pH為7.5～9.5濃度為10mmol/L的第一緩沖液中，得濃度為3～5mg/L的多巴胺溶液。進一步優選的是第一緩沖液的pH為8.5。第一緩沖液用于提供pH環境，一般常用的緩沖體系均能夠使用，只要pH范圍合適即可。第一緩沖液優選Tris-HCl緩沖溶液。步驟(2)中多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體浸泡第二緩沖液，第二緩沖液的pH為3～9，浸泡時間為10～40min，浸泡后清洗、干燥。進一步優選的是第二緩沖液浸泡時間是30min。第二緩沖液用于提供酸性環境，一般常用的緩沖液都能夠使用，只要pH范圍合適即可。第二緩沖液優選磷酸緩沖液。在堿性有氧的溶液中對MBBR懸浮載體進行表面修飾，得多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體。然后用磷酸緩沖液對多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體進行質子化，得質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體。針對多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體，多巴胺在MBBR懸浮載體表面發生部分非共價相互作用形成交聯吸附層，但是在MBBR懸浮載體表面形成的交聯吸附層不穩定。通過磷酸緩沖液對多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體的質子化，質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體表面的交聯吸附層更穩定，增加質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體表面質子的穩定性，利于MBBR懸浮載體與帶負電荷的微生物發生化學反應，能夠快速固定微生物，形成生物膜。MBBR懸浮載體與多巴胺溶液相互作用的過程是多巴胺的鄰苯二酚基團在堿性有氧的溶液中自身發生的交聯反應，在有機-無機表面建立共價鍵和非共價鍵之間的相互作用，從而使聚多巴胺交聯層能夠牢固附著在基體材料的表面，起到對MBBR懸浮載體表面修飾的作用。表面修飾的MBBR懸浮載體在養殖廢水氨氮去除中的應用。一種養殖廢水中氨氮的去除方法，包括以下步驟：a.按過濾池、曝氣池和沉淀池的順序安裝設備，向過濾池中加入聚氨酯載體；向曝氣池中加入權利要求1～7任一所述的表面修飾的MBBR懸浮載體；b.向步驟a設備中進養殖廢水，并于曝氣池中投放硝化菌，進行硝化菌的馴化掛膜；c.向步驟b馴化掛膜后的設備進養殖廢水，進行養殖廢水的氨氮去除處理。步驟b馴化掛膜期間用NaHCO3調整pH在7.0～7.5之間。水產養殖廢中水懸浮顆粒含量高，在過濾池中加入聚氨酯載體作為過濾填料，其作用是對水產養殖廢水中的懸浮顆粒進行截留。采用曝氣池的目的是去除養殖廢水中的氨氮。沉淀池是底部帶錐形的常規沉淀設備，曝氣池出水經過沉淀池沉淀后水質達到《地表水環境質量標準》Ⅲ類，排入河道中。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：本專利技術在曝氣池加入基于多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體，多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體具有孔隙率高，耐磨性好的優點。本專利技術中對多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體進行質子化后，多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體的親水性顯著提高，能夠與帶負電荷的微生物形成共價鍵，將微生物快速固定在MBBR懸浮載體上，提高了表面修飾材料在環境中的穩定性。微生物，尤其是生長緩慢的自養菌和厭氧菌，在多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體表面附著率高。多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體不僅能夠快速提高溶液中的菌濃，還能提高養殖廢水的處理效率，為自養菌和厭氧菌等功能菌劑在廢水生物強化中提供新的技術和方法。附圖說明圖1鱸魚養殖廢水中氨氮的去除效果。圖2螃蟹養殖廢水中氨氮的去除效果。具體實施方式<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種表面修飾的MBBR懸浮載體，其特征在于，制備步驟如下：/n(1)將MBBR懸浮載體浸泡多巴胺溶液，獲得多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體；/n(2)將步驟(1)多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體浸泡第二緩沖液獲得質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體，即為所述表面修飾的MBBR懸浮載體。/n

【技術特征摘要】
1.一種表面修飾的MBBR懸浮載體，其特征在于，制備步驟如下：
(1)將MBBR懸浮載體浸泡多巴胺溶液，獲得多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體；
(2)將步驟(1)多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體浸泡第二緩沖液獲得質子化的多巴胺表面修飾的MBBR懸浮載體，即為所述表面修飾的MBBR懸浮載體。


2.如權利要求1所述的表面修飾的MBBR懸浮載體，其特征在于，步驟(1)中將MBBR懸浮載體浸泡多巴胺溶液，每隔2～8h攪拌1次，總浸泡時間為12～48h，浸泡后清洗、干燥。


3.如權利要求2所述的表面修飾的MBBR懸浮載體，其特征在于，每隔4h攪拌1次，總浸泡時間為24h。


4.如權利要求1所述的表面修飾的MBBR懸浮載體，其特征在于，步驟(1)中多巴胺溶液的配制過程是：將多巴胺添加到pH為7.5～9.5的第一緩沖液中，得濃度為3～5mg/L的多巴胺溶液。


5.如權利要求4所述的表面修飾的MBBR懸浮載體，其特征在于，第一緩沖液的pH為8.5。

【專利技術屬性】
技術研發人員：王慧榮，譚映宇，王震，任旭鋒，
申請(專利權)人：浙江省生態環境科學設計研究院，
類型：發明
國別省市：浙江;33