水污染控制用系列新型炭纤维生物膜载体的研制与应用

水污染控制用系列新型炭纤维生物膜载体的研制与应用CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYACHIEVEMENTS\第05期\2014年\中国科技成果CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYACHIEVEMENTS\第05期\2014年\中国科技成果科技计划成果19DOI:10.3772/j.issn.1009-5659.2014.05.009通过将炭纤维的特有的生物亲合性和快速固着特性等优异性能引入污水处理用生物膜载体的设想，系统地研究了生物炭纤维结构特性的形成规律，解析了生物炭纤维微生物固着化的影响因素与机制，阐明了炭纤维的生物固着化特性、生物降解机理及生化反应动力学行为，成功地将该技术应用于工业与生活污水处理。该研究不仅可为生物膜理论的深化及新理论的建立提供了理论依据，还能大幅度提高生物膜法的生化降解能力与效果，从而解决了微生物固着、降解效率较低的难题。本课题是材料科学、生物科学和环境工程等多学科交叉结合的应用研究项目，通过这一研究将为开发一种新型的环保功能材料与快速高效水处理装备奠定基础。该技术可使微生物高效固着，故较以前生物膜法相比：①可快速高效化；②水处理设备小型化；③适于难生化物质废水处理。因此，这一环保新材料在生物膜法水处理上的应用将可能从根本上解决软、硬质微生物载体的问题，使生物膜法处理技术取得突破性进展。该项目构思新颖、观点明确、应用前景广阔，此研究结果具有前沿创新性，达到国际领先水准。课题获得的主要成果：（1）本课题通过深入研究炭纤维表面结构、性能对菌种生物相容性与生化性能的影响，验证了将炭纤维特有的生物亲合性和快速固着微生物等优异性能引入新型水处理用生物膜载体的设想。证明了炭纤维具有特有的生物亲合性、快速固着特性。同时本课题验证了BCF具有促进微生物的增殖特性的设想。通过研究微生物在不同结构、性能炭纤维上的微生物附着及增殖情况，获悉了炭纤维表面结构与性能的影响，并探讨炭纤维上微生物的附着机理。阐述了适宜微生物快速固着、促进微生物增殖繁衍、生物降解能力优良的炭纤维结构特点。为进一步研究新型生物膜载体，发掘新型生物膜反应器，改善载体物化性能，提高载体的微生物固着化速率与有机物降解速率提供科学依据。该材料关于在生物膜方面的开发研究及结构、性能的应用基础研究具有创新性并获得发明专利授权（专利号见下文）。（2）一方面本新型载体具有活性