一种生物微孔膜及组件的制作方法

1.本实用新型涉及水处理领域，尤其涉及一种生物微孔膜的构建方法、制备及其应用。


背景技术：

2.为了提升防治水污染，保护水生态，保障饮用水安全，维护公众健康，推进生态文明建设，我国出台了《中华人民共和国水污染防治法》。党的十九大提出了2035年“生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现”的奋斗目标，为未来一段时期水生态环境保护指明了方向。2018年全国生态环境保护大会确立的习近平生态文明思想，为新时代推进生态文明建设、加强生态环境保护、打好污染防治攻坚战提供了方向指引和行动指南。
3.长期以来，小微水体的生态调节作用，很容易被忽视。其实，在城市，小微水体可以点缀环境，可以在海绵城市建设中发挥重要作用；在农村，小微水体可以提供农田灌溉和生活用水，还可以改善人居环境。以池塘为例，不仅可与河、湖、渠、库等地表水体横向连通，还可与降水、地下水等纵向关联，是水系勾连、水体循环的重要参与因子，起着排水、蓄水和净化地表水、涵养地下水的重要作用。一个个小微水体，水中荷鱼蛙与岸边花草虫和谐共生，共同构成了一个生态有机体。
4.当前，像池塘这样的小微水体，分布较散、管理困难且自净能力弱，水质很容易被污染，成为影响环境的黑臭水体。同时，当前缺乏使用方便、成本可控、维护少的适用性技术，这给小微水体的治理带来众多的挑战。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种使用便捷、成本低、不耗电的生物微孔膜及组件。
6.为实现上述的目的，本实用新型采用如下的技术方案：
7.一种生物微孔膜，包括一个中空的三维多孔吸附柱体，在所述三维多孔吸附柱体的外表面设有负载型好氧生物膜层，在所述三维多孔吸附柱的内表面设有负载型兼氧生物膜层。
8.优选的，所述三维多孔吸附柱体为活性炭炭柱体。
9.优选的，所述三维多孔吸附柱体为圆柱体形。
10.优选的，所述三维多孔吸附柱体的厚度大于10mm。
11.一种生物微孔膜组件，由多个上述生物微孔膜在长条尼龙网中串联或并联构成。
12.本实用新型的生物微孔膜具有多种优势，包括：其通过三维多孔吸附柱吸附有机物供给固载微生物进行快速生长，可以大大的增加生物微孔膜的挂膜速度；同时三维多孔吸附柱的吸附材料可缓存水体ph值、水温、各类离子等环境敏感要素，保障微生物的有序生长；另外本生物微孔膜为柱状体，可自由、方便的进行多类组合，可满足各类水处理场景的应用，是一种新型的固载型微生物发生器件。
附图说明
13.图1为生物微孔膜的微观电镜图片；
14.图2为生物微孔膜俯视图；
15.图3为生物微孔膜的截面示意图；
16.图4为生物微孔膜组件示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不构成对本实用新型保护范围的限制。
18.参考附图1-4，本实用新型提供一种生物微孔膜，包括三维多孔吸附柱体1、设于三维多孔吸附柱体外表面的好氧生物膜层2、设于三维多孔吸附柱体内表面的兼氧生物膜层3，其中三维多孔吸附柱体由多种颗粒状多孔吸附材料及添加助剂组成，复合材料相互之间紧密粘结，材料堆积中留下丰富的微孔孔洞，在该孔洞中固载着丰富的微生物菌落，具体的，如图3所示，三维多孔吸附柱体1包括微孔吸附颗粒11、三维微孔12以及粘结颗粒构成。在水体治理过程中，微孔吸附颗粒从水体中吸附大量的有机物，供给给负载的微生物快速生长，当微生物的载量足够丰度、生长成膜时，微生物扩散至水体中，从而在水体中快速构建起该菌种的优势地位，从而达到对水体中的有机污染物快速降解的目的。本实用新型的生物微孔膜具有多种优势，包括：其通过微孔吸附颗粒有机物供给固载微生物进行快速生长，可以大大的增加生物微孔膜的挂膜速度；同时微孔吸附颗粒可缓存水体ph值、水温、各类离子等环境敏感要素，保障微生物的有序生长；另外本生物微孔膜为柱状体，可自由、方便的进行多类组合，可满足各类水处理场景的应用，是一种新型的固载型微生物发生器。
19.优选的，构成三维多孔吸附柱体的多孔吸附材料包括不限于活性炭、硅藻土、沸石等其中一种或者组合。
20.优选的，构成三维多孔吸附柱体的添加助剂包括不限于活性炭膨润土、电气石、托玛琳石等，主要功效为诱导、加速微生物的生长。
21.具体的，三维多孔吸附柱体表面负载的微生物可根据应用场景挑选，具有高效降解cod、氨氮、总磷、总氮的功效。
22.具体的，本实用新型的生物微孔膜的形貌也可以为柱状、片状、块状等。
23.具体的，本实用新型的生物微孔膜可单独使用或可与别的技术联合使用。
24.本实用新型还提供一上述本实用新型的的制备方法，包括：
25.(1)、将多孔吸附材料、添加助剂置于套筒模具中，在一定温度下烧制一段时间后，冷却脱模，得到三维多孔吸附柱体；
26.(2)、将制得的三维多孔吸附柱体置于培养好的微生物菌液中，浸泡一段时间后，取出晾干，得到生物微孔膜标的。
27.具体的，在外层的，氧气含量高，利于好氧微生物生长，在外层的就形成了好氧微生物膜层；靠内孔的，氧气比较少，利于兼氧微生物的生长，故得到兼氧生物膜层。
28.优选的，步骤(1)中，所述烧制温度为200℃，时间为150min。
29.优选的，步骤(2)所述三维多孔吸附柱体于37℃下，180rpm摇培48小时。
30.实施例1：生物微孔膜的制备
31.选用椰壳活性炭65份(颗粒粒径：200-325目)、电气石粉10份(颗粒粒径200-325目)及高密度聚乙烯(hdpe)25份(150-325目)，置入套筒模具中，在200度下烧制150分钟，冷却脱模后获得多孔炭膜。多孔炭膜微观电镜如图3所示，选用多孔炭膜尺寸为od＝45mm，id＝21mm，l＝70mm进行下步微生物固载实验。
32.现将培养基1袋(750g/袋)和蔗糖(2kg)按照比例溶解入100l水体中制成发酵液，灭菌后，倒入中国海洋大学开发的好氧菌种1瓶(500ml/瓶，菌种浓度约为2
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106cfu/ml)菌种摇匀，在37度，180rpm摇培约16小时接种。随后加入实施例1中制备的多孔炭膜50个，在37度、180rpm摇培48小时，取出炭膜晾干获得生物炭膜标的。如图3所示，有一层生物薄膜生长于多孔炭膜上。
33.实施例2：生物微孔膜组件的制备
34.同时，为了便于工程化应用，如图4所示，生物微孔膜被植入长条尼龙网中，并进行分布式固定排列。
35.实施例4：生物微孔膜组件的对于畜牧养殖废水的降解应用
36.取养猪废水200l植入圆形大缸体中，再置入1条实施例3中制备的生物炭膜组件(含5片生物炭膜)，不添加任何别的辅助降解手段，跟踪测试每周的相关指标，如表1所示：
37.表1：生物微孔膜静置降解养猪废水的相关数据
38.时间cod(mg/l)氨氮(mg/l)总磷(mg/l)初始113419914第7天3047510第14天15237第21天351.24
39.如表1所示，本实用新型的生物微孔膜可在静置状态、不添加任何辅助手段下，经过3周可将cod降解超过97％，氨氮降解超过99％，功效明显。
40.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。