本發(fā)明屬于水處理領域，具體涉及一種用于處理水中重金屬和氨氮的生物微膠囊-超濾膜組合水處理工藝。

背景技術：

常規(guī)的水處理工藝對微污染水體中的重金屬、氨氮和有機污染物去除效果不佳，目前在眾多水處理技術中，生物處理技術因處理效果好，特別是對分子量小于1500Da的溶解性有機物去除效果顯著，無二次污染且運行費用較低，被認為是最有發(fā)展前景的處理技術之一。

生物微膠囊技術相對于傳統(tǒng)生物法來說，可以同時利用吸附和生物降解處理水體中的氨氮及有機物，效率高；即投即用，大大節(jié)省了傳統(tǒng)生物預處理中生物掛膜所需時間；而且微生物被微膠囊包埋后，可以有效抵抗外界環(huán)境的波動，突破了傳統(tǒng)生物技術的局限性。膜技術與其他工藝的聯(lián)用一直是研究熱點，由于膜技術能截留水中膠體、固體懸浮物以及大部分病毒、細菌，但對氨氮和溶解性有機物去除效果卻不甚理想，而生物處理技術常有生物泄漏的隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有常規(guī)水處理工藝中對微污染原水的重金屬和氨氮去除效果不佳的問題，提供一種生物微膠囊-超濾膜組合水處理工藝。本發(fā)明聯(lián)用生物微膠囊-超濾膜工藝，能有效去除水中重金屬和氨氮，并解決生物泄露的隱患。

本發(fā)明技術方案為：

一種處理水中重金屬和氨氮的生物微膠囊-超濾膜組合水處理工藝，其特征在于，按如下步驟進行：

(1)生物微膠囊的制備：

在無菌條件下依次如下操作：

取處于對數(shù)生長期的釀酒酵母菌種培養(yǎng)液，提取出菌種；

菌種液加入海藻酸鈉溶液中，并滴入氯化鈣溶液中，固化；

將上述操作所得膠珠置于殼聚糖溶液中覆膜，其中海藻酸鈣膠珠與殼聚糖溶液體積比為1:5；

撈出后置于戊二醛溶液中交聯(lián)，最終制得圓潤均勻，具有良好機械強度、滲透率及生物相容性的乳白色膠球，即為本發(fā)明制備的生物微膠囊，置于生理鹽水中備用；

(2)將步驟(1)備用的生物微膠囊放入本發(fā)明的組合水處理系統(tǒng)進行工藝處理：

所述的組合水處理系統(tǒng)結構表征為：包括反應器和過濾器，兩者通過管路連接；所述反應器底部設有曝氣管2，整個容器為生物接觸反應區(qū)1，通過進水管路加入待處理原水，通過蓋結構用于投入備用的生物微膠囊，出水管4的出口部設有溢流堰3，設于反應器的上部；所述過濾器內設有若干超濾膜組件5，接收從反應器輸出的處理水后通過超濾膜組件5，再流出；

工藝處理：待處理原水首先進到裝有生物微膠囊的生物接觸反應區(qū)1中，在曝氣管2的作用下與水體充分接觸反應，水體經(jīng)過一段時間的凈化后進入溢流堰3，從出水管4中經(jīng)過超濾膜組件5作用后出水(如附圖1所示)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明所使用的釀酒酵母菌在自然界中廣泛存在，在發(fā)酵工業(yè)中應用普遍，廉價易得，是生物吸附劑的首選材料。與傳統(tǒng)吸附劑相比，酵母菌吸附劑成本低，去除率高，特別是在處理重金屬離子水溶液時特別有效，而且易于分離回收金屬、具有較高的再生能力。本發(fā)明聯(lián)合使用生物微膠囊-超濾膜技術，達到互補效果。

附圖說明

圖1：實施例1生物微膠囊-超濾膜工藝示意圖。

圖2：實施例2重金屬處理效果圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案做進一步介紹。

實施例1

一種處理水中重金屬和氨氮的生物微膠囊-超濾膜組合水處理工藝，其特征在于，按如下步驟進行：

(1)生物微膠囊的制備：取處于對數(shù)生長期的釀酒酵母菌種培養(yǎng)液20mL，放入干燥冷凍離心機中在4000rpm，15℃條件下離心5min。倒去上清液，用生理鹽水洗滌3次，最終用10mL生理鹽水懸浮提取出菌種，并在渦旋振蕩器上振蕩使混合均勻，制成菌種懸浮液，其OD600值在1.5左右。菌種液加入3％海藻酸鈉，均勻混合，用注射器吸取一定體積的菌種混合液勻速滴入4％氯化鈣溶液，固化30min；將所得膠珠置于1.8％殼聚糖溶液中覆膜10min，其中海藻酸鈣膠珠與殼聚糖溶液體積比為1:5，撈出后置于1％戊二醛溶液中交聯(lián)5min，整個過程要求無菌操作。最終制得圓潤均勻，具有良好機械強度、滲透率及生物相容性的乳白色膠球，置于生理鹽水中備用。

(2)待處理原水首先進到裝有生物微膠囊的生物接觸反應區(qū)1中，在曝氣管2的作用下與水體充分接觸反應，水體經(jīng)過一段時間的凈化后進入溢流堰3，從出水管4中經(jīng)過超濾膜組件5作用后出水(如附圖1所示)。

上述組合系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

(1)酵母菌屬于新興的重金屬生物吸附劑，對多種重金屬都有極佳的吸附富集能力。對氨氮也有很好的降解效果，同時其具有絲狀真菌的特點，代謝旺盛，對COD的去除速度快，耐酸、耐高滲透壓、耐高濃度有機底物。本發(fā)明制備的新型生物載體——生物微膠囊能為囊內菌體提供了一種微小的液體培養(yǎng)環(huán)境，同時降低了外部環(huán)境對微生物生長的干擾，維持微生物的正常生長，提高微生物密度。且微膠囊形態(tài)易于觀察、控制及回收，提高了其實際應用性。

(2)超濾膜技術能解決微膠囊技術生物泄露的隱患，并能截留水中膠體、固體懸浮物以及大部分病毒、細菌。

實施例2

對實施例1的效果驗證

進水濁度126NTU，氨氮1.51mg/L，Pb(Ⅱ)0.1mg/L，Cr(Ⅵ)0.1mg/L，經(jīng)過該生物微膠囊-超濾膜組合系統(tǒng)后，出水氨氮去除率維持在80％，Pb(Ⅱ)去除率在90％以上，Cr(Ⅵ)去除率達到60％。出水水質優(yōu)于原常規(guī)水處理工藝，特別是大大改善工藝系統(tǒng)對重金屬的處理效果(如圖2所示)。