專利名稱：處理廢水的方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為1998年7月2日，申請(qǐng)?zhí)枮?8103191.9，發(fā)明名稱為“磁性微生物固定載體、其生產(chǎn)方法以及處理廢水的方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及一種磁性載體，在處理廢水過程中，微生物固定在其生長(zhǎng)所需的載體上，本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)該載體的方法以及處理廢水的方法。
在廢水處理方面，已廣泛使用固定微生物載體的方法。然而，這種方法暴露出一些缺陷，如在載體懸浮室攪拌會(huì)引起載體和微生物損耗，在固定床生物膜室中的壓力損失，在流化床生物膜室中載體的外流，以及載體中生成氣體引起的載體飄浮。為了克服這些缺陷，通過使用磁力可以有效地控制載體的移動(dòng)，使預(yù)定量的載體穩(wěn)固地留在處理室中。
已經(jīng)對(duì)磁性載體進(jìn)行了研究，通過外部磁力迅速分離并回收固定的物質(zhì)，例如生物活性物質(zhì)如酶等和動(dòng)物細(xì)胞等。例如，JP-A1102/1990和JP-B16164/1993都公開了固定用的磁性載體，其中首先形成含有磁體的晶核，然后在其外側(cè)形成聚合物層，通過吸附法、共價(jià)鍵法、離子鍵法、夾裹法以及交聯(lián)法等，將生物活性物質(zhì)等固定在磁性載體的聚合物層上。對(duì)這種磁性載體，有報(bào)告說聚合物層的厚度應(yīng)當(dāng)減少到小于或等于整個(gè)載體直徑的30％，以使載體內(nèi)側(cè)的超-順磁體有效地工作(JP-B16164/1993)。然而，對(duì)于用于廢水處理的磁性微生物固定載體，如果聚合物的厚度被限制在小于或等于30％，那么就限制了被固定在其上的微生物量，因此，具有這種厚度的聚合物層就不能有效地工作。
此外，還要對(duì)這些傳統(tǒng)的磁性載體進(jìn)行分離和回收，由此生產(chǎn)這些磁性載體的過程包括調(diào)節(jié)超-順磁體的含量，調(diào)節(jié)比重，形成聚合物層等，因此生產(chǎn)過程很復(fù)雜。另一方面，固定微生物用磁性載體的分離和回收是廢水處理的第二目的，因此，為了去掉這些復(fù)雜步驟，需要一種簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是提供一種用于廢水處理的固定有大量微生物的微生物固定載體，通過磁力控制它在處理室中的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供有效生產(chǎn)上述載體的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種有效處理廢水的方法。
本發(fā)明涉及一種由超-順磁體和被聚丙烯酰胺膠裹住的微生物組成的磁性微生物固定載體?？墒褂闷渌酆衔锬z如聚乙烯醇(PVA)膠代替上述聚丙烯酰胺膠。
此外，本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1所述的磁性微生物固定載體的生產(chǎn)方法，其中包括使含有丙烯酰胺、凝膠促進(jìn)劑、藻酸鈉和超-順磁體的水溶液(A)從雙管噴嘴的外管和內(nèi)管之間流過，上述雙管噴嘴由外管和插入上述外管的內(nèi)管組成，同時(shí)，使微生物懸濁液(B)穿過上述內(nèi)管流動(dòng)，使上述水溶液(A)在雙管噴嘴的頂部與上述懸濁液(B)相混合形成液滴，將上述液滴滴入含有甲酸鈣的水溶液(C)中。
此外，本發(fā)明還涉及一種處理廢水的方法，其中使用上述磁性微生物固定載體處理水。


圖1A-1C表示的是將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于廢水間歇處理法的簡(jiǎn)要示意圖。
圖2A和2B表示的是將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于廢水流化床處理法的簡(jiǎn)要示意圖。
圖3A和3B表示的是將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于廢水流化床處理法的簡(jiǎn)要示意圖。
圖4A和4B表示的是將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于廢水固定床處理法的簡(jiǎn)要示意圖。
圖5A-5C表示的是將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用作廢水處理改進(jìn)物質(zhì)或接種物質(zhì)的簡(jiǎn)要示意圖。
圖6表示的是將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于廢水處理混合培養(yǎng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)要示意圖。
圖7表示的是將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于擠壓成形的處理室來處理廢水的簡(jiǎn)要示意圖。
圖8表示的是在分別采用多孔的固定有反硝化菌的磁性載體和沒固定的反硝化菌的情況下，硝酸鹽氮的去除率隨時(shí)間變化的曲線圖。
圖9表示的是在采用多孔的固定有反硝化菌的磁性載體的情況下，硝酸鹽氮的去除率隨時(shí)間變化的曲線圖。
圖10表示的是采用多孔的固定有反硝化菌的PVA磁性載體，硝酸鹽氮的濃度隨時(shí)間變化的曲線圖，上述載體含有10g/l(干基)的反硝化菌和15g/l的磁鐵礦石。培養(yǎng)時(shí)用氦氣進(jìn)行脫氣。
圖中符合的含義如下1磁性載體、2處理室、3磁鐵、4磁性線圈、5金屬心、6培養(yǎng)室、7電磁鐵、8隔板、9永磁體。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的內(nèi)容。
本發(fā)明的磁性微生物固定載體由超-磁體和裹在聚丙烯酰胺膠中的微生物組成。當(dāng)在有凝膠促進(jìn)劑存在，在水溶液中聚合丙烯酰胺單體的情況下，它們能形成多孔的聚丙烯酰胺膠。得到的膠用作載體，它能夠固定大量的微生物，并具有適合微生物生長(zhǎng)以及使生成氣體釋放的形狀，因而在廢水處理等方面有許多優(yōu)點(diǎn)。
為了替代上述聚丙烯酰胺膠，還可以將含有PVA膠的磁性微生物固定載體用于同一目的?？捎肞VA代替上述丙烯酰胺單體生產(chǎn)這種磁性載體。在這種情況下，如果通過下述冷凍法形成小球，則無需使用凝膠促進(jìn)劑。
與鐵磁體和鐵淦氧磁體的細(xì)小顆粒一樣，超-順磁體是一種磁體，即使被放置在磁場(chǎng)中也沒有剩余磁化強(qiáng)度。因而，與常規(guī)磁體不一樣，在將它們從磁場(chǎng)中取出后，它們不會(huì)相互吸引。該特性對(duì)廢水處理很有好處，這種超-磁體包括氧化鐵如磁鐵礦石、鐵素體等的細(xì)小粉末。通常優(yōu)選地它們顆粒的粒徑為大約100埃-1μm。
對(duì)微生物沒有特別的限定，只要能用于廢水處理就行。例如，活性污泥或厭氧消化污泥都可以使用。例如可從污水處理廠收集這種污泥。
當(dāng)將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于固定床處理法或流化床處理法中時(shí)，優(yōu)選地載體可以是小球形。在這種情況下，優(yōu)選地小球的直徑為2.0-5.0mm。
例如，采用由外管和插入上述外管的內(nèi)管構(gòu)成的雙管噴嘴，通過下列方式可生產(chǎn)出均勻直徑的小球形的磁性微生物固定載體。
使含有丙烯酰胺、凝膠促進(jìn)劑、藻酸鈉和超-順磁體的水溶液(A)從雙管噴嘴的外管和內(nèi)管之間流過。同時(shí)，使微生物懸濁液(B)流過雙管噴嘴的內(nèi)管。在噴嘴的出口，它們瞬時(shí)混合形成液滴。優(yōu)選地外管出口的內(nèi)徑為2.0-3.0mm。優(yōu)選地內(nèi)管出口的內(nèi)徑為1.0-1.5mm。優(yōu)選地外管內(nèi)徑和內(nèi)管外徑之間的差至少為0.3mm?？刂扑芤?A)和懸濁液(B)的流速，使它們?cè)趪娮斓某隹谛纬梢旱?。?yōu)選地例如通過使用滾子泵，將供應(yīng)的懸濁液(B)∶水溶液(A)的體積比控制在大約3∶1-5∶4的范圍，更優(yōu)選地控制在大約5∶2.5-5∶3的范圍內(nèi)。
加到水溶液(A)中的凝膠促進(jìn)劑包括如N，N’-乙烯-雙-丙烯酰胺等的交聯(lián)劑，和如N，N，N’，N’-四乙基1，2-乙二胺等的聚合引發(fā)劑。它們可單獨(dú)使用或聯(lián)合使用。特別是，優(yōu)選地將N，N’-乙烯-雙-丙烯酰胺與N，N，N’，N’-四乙基1，2-乙二胺聯(lián)合使用。優(yōu)選地丙烯酰胺單體在水溶液(A)中的濃度為15-17％(w/v)。并且優(yōu)選地使用N，N’-乙烯-雙-丙烯酰胺的重量占100份丙烯酰胺的4.0-5.5份。優(yōu)選地N，N，N’，N’-四乙基1，2-乙二胺的使用量占100份丙烯酰胺重量的6.0-7.0份。
在水溶液(A)中加入藻酸鈉，以便當(dāng)將上述液滴滴入含有甲酸鈣的水溶液(C)中時(shí)，瞬時(shí)形成藻酸鈉膜從而生成小球。優(yōu)選地在水溶液(A)中藻酸鈉的濃度為0.5-0.9％(w/v)。
根據(jù)所采用的聚合物類型和成形方法，改變加到水溶液(A)中的超-順磁體的量。當(dāng)用聚丙烯酰胺膠作聚合物時(shí)，優(yōu)選地在水溶液(A)中超-順磁體的濃度為1-3％(w/v)。當(dāng)采用PVA膠作聚合物時(shí)，優(yōu)選地在小球中超-順磁體的最終濃度為10-50g/l。
例如，懸濁液(B)含有帶揮發(fā)飄浮物質(zhì)的濃縮污泥，含量大約為0.5-4.0％，優(yōu)選地大約為1-3％，該污泥是通過對(duì)從污水處理廠收集到的活性污泥進(jìn)行離心沉淀而得到的。
在噴嘴出口形成的液滴滴入含有甲酸鈣的水溶液(C)中。優(yōu)選地在水溶液(C)中甲酸鈣的濃度為2.0-4.0％(w/v)。為了強(qiáng)化小球上的膜，優(yōu)選地在水溶液(C)中加入過硫酸銨等。在使用過硫酸銨的情況下，優(yōu)選地水溶液(C)中過硫酸銨的濃度為0.3-0.6％(w/v)。當(dāng)液滴滴落時(shí)，瞬時(shí)形成藻酸鈣膜從而得到粒狀小球。在被上述藻酸鈣膜裹住的水溶液(A)和懸濁液(B)的混合物中，丙烯酰胺單體與如N，N’-乙烯-雙-丙烯酰胺等的交聯(lián)劑交聯(lián)，聚合形成膠體，將超-順磁體和微生物裹在膠體中。通常在大約30分鐘到1小時(shí)的時(shí)間內(nèi)就能完成該反應(yīng)。用這種方式，可得到本發(fā)明的裹在藻酸鈣膜中的磁性微生物固定載體。
如果用PVA膠代替聚丙烯酰胺膠作聚合物，將液滴滴入水溶液(C)，形成球形小球，立即冷凍形成的小球，并照這樣保存，由此可使聚合物交聯(lián)，并將固定的微生物包裹住。該方法稱作冷凍法，且該方法是本專業(yè)普通技術(shù)人員公知。如果使用了冷凍法，就無需使用凝膠促進(jìn)劑。
通過將形成在載體外側(cè)的藻酸鈣膜在磷酸鹽緩沖液等中進(jìn)行溶解，可將此膜除去，由此可改進(jìn)載體的孔隙率。
在生產(chǎn)磁性微生物固定載體的過程中，優(yōu)選地將水溶液(A)和水溶液(C)預(yù)先冷卻到大約3-5℃，以便防止由化學(xué)反應(yīng)熱引起的對(duì)微生物的傷害。
在生產(chǎn)出本發(fā)明的磁性微生物固定載體之后，最初將微生物保留在載體的內(nèi)側(cè)。然而，隨著廢水處理等的進(jìn)行，微生物會(huì)附著并生長(zhǎng)在載體的多孔表面。當(dāng)處理效率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，會(huì)在載體表面形成均勻的微生物膜。
通過采用本發(fā)明的磁性微生物固定載體，能有效地處理廢水。但對(duì)廢水處理方法沒有特別的限制，可以包括多種傳統(tǒng)方法，如間歇處理法、固定床處理法和流化床處理法。在任何傳統(tǒng)方法中都可以有效地使用本發(fā)明的磁性微生物固定載體。
例如，如果將本發(fā)明的磁性微生物固定載體用于間歇處理法，通過從處理室的底部施加磁場(chǎng)，可在短時(shí)間內(nèi)使懸浮在間歇處理室中的磁性載體凝聚，如下面的實(shí)施例3所示。由此可明顯地降低凝聚/沉淀步驟的時(shí)間。此外，還可預(yù)先確定處理后水或污泥的排放量。用這種方式，可省去復(fù)雜的處理步驟，如處理后水和污泥的管理以及固-液分離，通常這取決于管理者的經(jīng)驗(yàn)。
此外，例如，如下面的實(shí)施例4和5所示，通過從處理室的外側(cè)施加磁場(chǎng)，無需在處理室內(nèi)攪拌上述磁性載體，就可使本發(fā)明的磁性微生物固定載體運(yùn)動(dòng)。由此，可防止由攪拌葉片或水流剪切強(qiáng)度等引起的對(duì)載體和微生物的傷害。因此，盡管載體通常需要有很強(qiáng)的物理強(qiáng)度，使其能抵抗對(duì)懸浮載體的攪拌，但是對(duì)本發(fā)明的載體無需這樣高的強(qiáng)度。此外，通過使載體連續(xù)或短間歇地運(yùn)動(dòng)，可形成流化床生物膜。借助于磁性線圈產(chǎn)生的向下的磁力，也可將磁性載體牢固地保留在處理裝置中。由此，可避免由載體流出引起的管線堵塞、泵故障等問題。
此外，例如，如下面的實(shí)施例6所述，通過以預(yù)定的間隔，振動(dòng)本發(fā)明磁性微生物固定載體的固定床，可防止形成廢水短路，并可改進(jìn)處理效率。通過這種振動(dòng)，還可以振掉污泥殘余物，由此防止發(fā)生固定床堵塞以及壓力損失。
此外，例如，如下面實(shí)施例3和4所述，通過從處理室的外側(cè)施加磁場(chǎng)，迫使磁性載體浸沒在處理水中，可促使生成的氣泡從載體中分離出來。由此，可防止單個(gè)載體或整個(gè)生物膜飄浮。
此外，例如，如下面實(shí)施例7所述，如果當(dāng)進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，用于廢水處理的磁性微生物固定載體積聚在任一培養(yǎng)室中，如果需要可通過使用強(qiáng)電磁鐵等，容易地回收磁性載體。通過將回收的磁性載體輸送到另一現(xiàn)有處理室，可改進(jìn)處理效率，此外，載體還可用作另一處理室的接種材料。
此外，例如，如下面實(shí)施例8所述，本發(fā)明的載體還可用于混合培養(yǎng)系統(tǒng)的水處理中。有時(shí)采用混合微生物培養(yǎng)系統(tǒng)處理廢水。在某種情況下，最好將微生物的混合比調(diào)整到合適的比例。通過分別在處理室1和2中，用適當(dāng)比例不同種類的固定微生物培養(yǎng)磁性載體，并有意控制特定的微生物處理速率，與傳統(tǒng)的混合培養(yǎng)系統(tǒng)相比，可改善處理效率。
此外，例如，如下面的實(shí)施例9所述，本發(fā)明的大量磁性載體可牢固地附著在永磁體板上，上述永磁體板設(shè)置在擠壓成形的處理室中，因而，即使被處理的水以很高的速度流過，微生物也能保持很高的密度，從而可改進(jìn)處理效率。
本發(fā)明的磁性微生物固定載體上固定有大量的微生物。此外，通過施加磁場(chǎng)，可很容易地控制載體的運(yùn)動(dòng)。因此，可高效率地進(jìn)行廢水處理。此外，根據(jù)本發(fā)明，可容易地生產(chǎn)這種磁性微生物固定載體。
實(shí)施例下面通過實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的內(nèi)容，然而，實(shí)施例不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1磁性微生物固定載體的生產(chǎn)將12.5g丙烯酰胺單體、0.6g N，N’-乙烯-雙-丙烯酰胺、1mlN，N，N’，N’-四乙基1，2-乙二胺和0.5g藻酸鈉溶解在蒸餾水(最終體積為75ml)中，并使1-3％(w/v)的磁性粉末懸浮在生成的溶液中，由此制備水溶液(A)。
另一方面，通過離心分離沉淀從污水處理廠收集到的污泥，并進(jìn)行濃縮，使揮發(fā)飄浮物質(zhì)的含量大約占1-3％，得到微生物懸濁液(B)。
使水溶液(A)流過雙管噴嘴的外管(外管出口的內(nèi)徑2.0mm，內(nèi)管出口的內(nèi)徑1.5mm，內(nèi)管出口的外徑1.7mm)，而懸濁液(B)則流過內(nèi)管，使水溶液(A)和懸濁液(B)在噴嘴頂部瞬時(shí)混合形成液滴。預(yù)先將水溶液(A)冷卻到4℃。通過使用滾子泵，控制懸濁液(B)水溶液(A)的體積比大約是5∶2.5-5∶3。然后使在雙管噴嘴頂部形成的液滴滴入含有3％甲酸鈣和0.5％過硫酸銨的水溶液(C)中。預(yù)先將水溶液(C)冷卻到4℃。當(dāng)液滴滴入水溶液(C)中時(shí)，瞬時(shí)形成藻酸鈣膜，得到粒狀小球。使小球在水溶液(C)中滯留30分鐘，通過丙烯酰胺單體與如N，N’-乙烯-雙-丙烯酰胺等交聯(lián)劑之間的交聯(lián)完成凝膠，并將超-順磁體和微生物裹在膠體中，水溶液(A)和懸濁液(B)的混合物被藻酸鈣膜裹住。用這種方式可得到被藻酸鈣膜裹住的，具有適當(dāng)強(qiáng)度的小球形磁性微生物固定載體。
用水沖洗得到的磁性載體，然后為了形成小孔更多的磁性載體，將其浸沒在0.05M的磷酸鉀中，以便從表面層析出藻酸鈣。用這種方式可得到平均粒徑大約為3mm的小球形的磁性微生物固定載體。
實(shí)施例2用于去除NO3--N(硝酸鹽氮)的固定有反硝化菌的PVA磁性載體的生產(chǎn)用下列方式可制備出代替聚丙烯酰胺膠的含有PVA膠的磁性微生物固定載體，用反硝化菌作微生物(下文稱作“固定有反硝化菌的PVA磁性載體”)。
將磁性粉末懸浮在含有0.8％藻酸鈉的12％的PVA水溶液中，使小球中磁性粉末的最終濃度為15g/l，由此制備出水溶液(A)。
另一方面，通過離心分離將反硝化菌培養(yǎng)物濃縮到大約50g/l(干基重量)，得到微生物懸濁液(B)。
用與實(shí)施例1相同的方式，采用雙管噴嘴形成球狀小球。在這種情況下，通過滾子泵控制懸濁液(B)∶水溶液(A)的體積比，使得在小球中磁鐵礦石的含量為15g/l，反硝化菌的濃度為10g/l(干基重量)。將液滴滴入水溶液(C)得到的球形小球冷凍到-20℃，照這樣滯留24小時(shí)。通過這種處理，完成通過交聯(lián)反應(yīng)的凝膠，并將超-順磁體和反硝化菌裹在得到的膠體中。用這種方式可得到被藻酸鈣膜裹住的，具有適當(dāng)強(qiáng)度的小球形固定有反硝化菌的PVA載體。
用水沖洗得到的磁性載體，然后為了形成小孔更多的磁性載體，將其浸沒在0.05M的磷酸鈣中，以便從表面層析出藻酸鈣。用這種方式可得到平均粒徑大約為3mm的小球形的多孔的固定有反硝化菌的PVA磁性載體。
實(shí)施例3將磁性微生物固定載體用于間歇處理法將在實(shí)施例1中得到的多孔磁性微生物固定載體1的廢水懸濁液放入處理室2中(見圖1A)。然后，通過放置在處理室2下部的磁鐵3施加一向上的磁場(chǎng)，迫使磁性載體1聚集和沉淀(見圖1B)。然后抽走上清液作為處理后的水(見圖1C)。
在隨后的間歇培養(yǎng)中，將留在處理室2中的磁性載體1用于接種。此外，保留在磁性載體1中的微生物量幾乎是恒定的，因此，可將廢水的進(jìn)水量與響應(yīng)的處理后水的排出量設(shè)定為一恒定值。
實(shí)施例4將磁性微生物固定載體用于流化床處理法(1)如圖2A所示，將在實(shí)施例1中制成的多孔磁性微生物固定載體1的廢水懸濁液放入處理室2中，處理室2設(shè)置有環(huán)繞它的四個(gè)磁性線圈4。隨后，通過給處理室下部的兩個(gè)磁性線圈4接通電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，由此磁性載體1向下運(yùn)動(dòng)(見圖2A)。然后，通過給處理室上部的兩個(gè)磁性線圈4接通電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，由此磁性載體1向上運(yùn)動(dòng)(見圖2B)。通過重復(fù)這種交替的運(yùn)行，可使磁性載體1運(yùn)動(dòng)，形成流化床。
實(shí)施例5將磁性微生物固定載體用于流化床處理法(2)將在實(shí)施例1中制成的多孔磁性微生物固定載體1的廢水懸濁液放入處理室2中，在處理室2的中心設(shè)置有金屬心5和環(huán)繞它的磁性線圈4。隨后，通過給磁生線圈4接通電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，由此使磁性載體1聚集在金屬心5的周圍(見圖3A)。當(dāng)中斷電流時(shí)，磁生載體1會(huì)分散開(見圖3B)。通過重復(fù)這種交替的運(yùn)行，可使磁性載體運(yùn)動(dòng)，形成流化床。
實(shí)施例6將磁性微生物固定載體用于固定床處理法將在實(shí)施例1中制成的多孔磁性微生物固定載體1的廢水懸濁液放入處理室2中，在處理室2的兩側(cè)設(shè)置有磁性線圈4和4’。隨后，通過只給處理室2外的左側(cè)磁性線圈4接通電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，由此使磁性載體1聚集在處理室2的左側(cè)(見圖4A)。然后，中斷進(jìn)入左側(cè)磁性線圈4的電流，通過給右側(cè)的磁性線圈4’接通電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，由此使磁性載體1聚集在處理室2的右側(cè)(見圖4B)。通過從狀態(tài)A轉(zhuǎn)換到狀態(tài)B，然后以幾秒的間隔立即從狀態(tài)B轉(zhuǎn)換到狀態(tài)A，由此可防止形成廢水短路，以及固定床堵塞。
實(shí)施例7利用磁性微生物固定載體作改進(jìn)處理效率的物質(zhì)或接種物質(zhì)將在實(shí)施例1中制成的多孔磁性微生物固定載體1放入培養(yǎng)室6中，在最適合微生物生長(zhǎng)的狀況下培養(yǎng)微生物。培養(yǎng)室內(nèi)儲(chǔ)存著其上固定有大量微生物的磁性載體(見圖5A)。然后將強(qiáng)電磁鐵7插入培養(yǎng)室6，用以回收磁性載體1(見圖5B)，將回收到的磁性載體1引入處理室2，作為改進(jìn)處理物質(zhì)或接種物質(zhì)(見圖5C)。
實(shí)施例8將磁性微生物固定載體用于混合培養(yǎng)處理法分別在處理室2和2’中，保存和培養(yǎng)根據(jù)實(shí)施例7所述方法儲(chǔ)存的固定有產(chǎn)酸菌的磁性載體1和固定有產(chǎn)甲烷菌的磁性載體1’(見圖6)。由于產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)速率明顯低于產(chǎn)酸菌的生長(zhǎng)速率，大量的固定有產(chǎn)甲烷菌的載體1被引入處理室2’。通過給位于處理室2和2’上部的磁性線圈4接通電流，施加一向上的磁場(chǎng)。然后中斷進(jìn)入磁性線圈4的電流，通過給磁性線圈4’接通電流，施加一向下的磁場(chǎng)。通過以幾秒的間隔，用這種方式轉(zhuǎn)換磁場(chǎng)的方向，可在每一室中形成流化床或固定床。借助于隔板8上部設(shè)置的凹槽，可使廢水定量地從處理室2溢流到處理室2’。
實(shí)施例9將磁性載體用于擠壓成形的處理室圖7是設(shè)置有多個(gè)永磁體9的處理室2的頂部斷面圖。這些磁鐵呈波紋狀，以增大表面積，它們還起隔板的作用。通過使大量的磁性載體1吸附在具有大表面積的永磁體9上，并將它們保持住，可使處理室2中保持很高的微生物濃度。廢水沿箭頭所示方向沿伸長(zhǎng)的路徑流過處理室，在這一過程中，固定在磁性載體1上的微生物對(duì)廢水進(jìn)行處理。由于磁力的作用，磁性載體1牢固地保持在處理室中，即使廢水以很高的流速流過，載體也不會(huì)流出。
實(shí)施例10
用除去NO3--N(硝酸鹽氮)的固定有反硝化菌的磁性載體，用間歇處理法除去硝酸鹽氮用與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)多孔的固定有反硝化菌的磁性載體。用多孔的固定有反硝化菌的磁性載體處理濃度為30mg/l的含氮(以NO3-計(jì))廢水，測(cè)量硝酸鹽氮去除率隨時(shí)間的變化。作為比較實(shí)施例，以同樣的方式，用沒固定在載體上的反硝化菌處理同樣的廢水，來測(cè)量硝酸鹽氮去除率隨時(shí)間的變化。圖8顯示了硝酸鹽氮去除率隨時(shí)間的變化情況，其中分別采用了多孔的固定有反硝化菌的磁性載體和沒有固定在載體上的反硝化菌。從圖8可以看出，本發(fā)明的固定有反硝化菌的磁性載體的硝酸鹽氮去除率比沒有固定的反硝化菌的硝酸鹽氮去除率高大約4倍，這表明了處理效率。
實(shí)施例11用除去NO3--N(硝酸鹽氮)的固定有反硝化菌的磁性載體，用固定床處理法除去硝酸鹽氮用與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)多孔的固定有反硝化菌的磁性載體。通過連續(xù)處理法，用多孔的固定有反硝化菌的磁性載體處理濃度為90mg/l的含氮(以NO3-計(jì))廢水，測(cè)量硝酸鹽氮去除率隨時(shí)間的變化。圖9顯示出采用多孔的固定有反硝化菌的磁性載體時(shí)，硝酸鹽氮去除率隨時(shí)間的變化情況。從圖9可以看出，本發(fā)明的磁性載體在運(yùn)行開始后大約40小時(shí)時(shí)具有高處理率。在這種連續(xù)處理法中，平均水利停留時(shí)間為24-30小時(shí)。
實(shí)施例12用除去NO3--N(硝酸鹽氮)的固定有反硝化菌的PVA磁性載體，用間歇處理法除去硝酸鹽氮用在實(shí)施例2中制成的多孔的固定有反硝化菌的PVA磁性載體處理濃度大約為85mg/l的含氮(以NO3-計(jì))廢水，測(cè)量硝酸鹽氮去除率隨時(shí)間的變化。通過在300ml錐形燒瓶中放入200ml上述廢水，和20g上述多孔的固定有反硝化菌的PVA磁性載體，然后用攪拌器以200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌該混合物，由此進(jìn)行上述處理。
圖10顯示出采用多孔的固定有反硝化菌的PVA磁性載體，硝酸鹽氮去除率隨時(shí)間的變化情況。從圖10可以看出，多孔的固定有反硝化菌的PVA磁性載體在運(yùn)行開始后大約40-50小時(shí)時(shí)具有高處理率。
權(quán)利要求
1.一種處理廢水的方法，其中使用了磁性微生物固定載體，所述載體包含超-順磁體和裹在聚合物膠中的微生物，所述聚合物膠是聚丙烯酰胺膠或聚乙烯醇膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及含有1－3％在處理廢水的步驟中微生物生長(zhǎng)所需磁鐵礦石的固定載體，本發(fā)明還涉及用雙管噴嘴生產(chǎn)所述載體和處理廢水的方法。本發(fā)明提供了用于處理廢水的高微生物含量的磁性微生物固定載體，通過磁力可以控制它在處理室中的運(yùn)動(dòng)。此外，本發(fā)明還提供容易地生產(chǎn)上述載體，并獲得比用常規(guī)固定載體質(zhì)量高得多的處理后廢水的方法。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1418828SQ0210336
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月2日
發(fā)明者前川孝昭, 黑島光昭 申請(qǐng)人:科學(xué)技術(shù)振興事業(yè)團(tuán)