本发明涉及一种微生物膜管束，还涉及上述微生物膜管束的制备方法及其在抑制MBR膜污染方面的应用，属于污水处理技术领域。
背景技术：
在过去的20多年里，膜技术发展迅速，已经成为污水高效处理的一种新技术。膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与传统活性污泥的结合，与传统活性污泥法相比，具有污泥产率低、容积负荷高、有机物去除率高、占地面积小和易于自动化控制等优点，但是MBR膜污染问题(沉积形成的微生物絮体+膜表面的生物膜)仍然是阻碍膜分离技术发展的一个难题，严重影响了该工艺的稳定性与经济性，限制了其广泛使用。
国内外关于缓解MBR膜污染问题的研究主要围绕以下3个方面：膜材料与膜组件结构优化、调整反应器运行条件、提高污泥混合液可滤性。尽管这些传统的措施取得了一定的效果，但抑制膜表面生物膜的形成一直是传统方法面临的最大问题。
近年来，细菌群体感应淬灭的概念被运用到控制膜污染问题上，基于群体感应的原理，将AHL-QS降解酶投加到MBR中降解信号分子，从而抑制MBR膜表面生物膜的形成，但是该方法中降解酶易分解，容易流失，所以实际运用效果不佳。
技术实现要素：
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种微生物膜管束，该微生物膜管束能够将红球菌属BH4密封在其中，在释放信号分子的同时细菌无法穿出膜层，从而保证了红球菌属BH4在控制膜污染的同时不易流失。
本发明还要解决的技术问题是提供上述微生物膜管束的制备方法。
本发明最后要解决的技术问题是提供上述微生物膜管束在抑制MBR膜污染方面的应用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种微生物膜管束，所述膜管束呈圆筒状，由聚乙烯中空纤维膜围合而成，所述圆筒状膜管束的上端口和下端口采用环氧树脂密封，所述圆筒状膜管束内包裹有红球菌属BH4悬浮液；其中，所述聚乙烯中空纤维膜的孔径为0.4um。
其中，所述红球菌属BH4悬浮液，每1mL水中，含有180～210mg的红球菌属BH4；红球菌属BH4悬浮液的质量-体积浓度优选200mg红球菌属BH4/ml水。红球菌属BH4悬浮液浓度太高容易形成生物膜，影响信号分子的流出；浓度太低产生信号分子量比较少，影响生物剥离效果。
上述微生物膜管束的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，配制红球菌属BH4悬浮液；
步骤2，将聚乙烯中空纤维膜围合而成的圆筒状膜管束下端口采用环氧树脂密封；
步骤3，将步骤1得到的红球菌属BH4悬浮液从圆筒状膜管束上端口注入，然后采用环氧树脂密封上端口。
其中，步骤1中，所述配制红球菌属BH4悬浮液的具体操作方法为：将MBR反应池中分离出的红球菌属BH4接种到LB液体培养基上，于恒温条件下富集培养一段时间；对富集培养后的红球菌属BH4进行离心处理，离心后配制成红球菌属BH4悬浮液；其中，所述培养温度为25～35℃，所述培养时间为19～30h；所述离心处理中离心力为10000～15000g，离心时间为12～20min。
其中，所述LB液体培养基的配方为：胰蛋白胨10g/L+酵母提取物5g/L+氯化钠5g/L。
其中，所述培养温度为30℃，所述培养时间为24h。
其中，所述离心处理中离心力为12000g，离心时间为15min。
上述微生物膜管束在抑制MBR膜污染方面的应用。
本发明所使用的红球菌属BH4是从MBR反应池中提取出来的，一方面说明其能够在MBR反应池中生存，另一方面，红球菌属BH4所释放的信号分子量比较多，从而能够更好的抑制MBR反应池中MBR膜上生物膜的形成。
将本发明的微生物膜管束投加到MBR反应池中对MBR膜表面的生物膜进行剥离处理，通过检测生物膜剥离效率可知，本发明微生物膜管束对生物膜的剥离效率可达到86.5％。另外，由于微生物膜管束聚乙烯中空纤维膜的孔径为0.4μm，比一个细菌细胞还小，因此红球菌属BH4细菌无法从微生物膜管束中脱离，但红球菌属BH4释放的信号分子可以自由的穿过微生物膜管束，起到抑制生物膜形成，达到降低MBR膜污染的作用，同时，MBR反应池中营养物质可以进入微生物膜管束内，从而使信号分子抑制菌红球菌属BH4保持活性；微生物膜管束将红球菌属BH4密封起来，能够起到延缓菌种流失和失活的作用。
与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果为：
本发明微生物膜管束利用聚乙烯中空纤维膜密封红球菌属BH4悬浮液，对红球菌属BH4具有良好的固定效果，能够有效防止菌种的流失和失活；另外，本发明微生物膜管束能够从物理和生物两个方面对MBR膜上的生物膜进行剥离，有效提高了其对生物膜的剥离效率，生物膜的剥离效率可达到86.5％；最后，本发明微生物膜管束对反应系统循环流速的依赖小。
附图说明
图1为本发明微生物膜管束的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的微生物膜管束，膜管束1呈圆筒状，由聚乙烯中空纤维膜2围合而成，圆筒状膜管束1的上端口3和下端口4采用环氧树脂密封，圆筒状膜管束1内包裹有红球菌属BH4悬浮液；其中，聚乙烯中空纤维膜的孔径为0.4um；红球菌属BH4悬浮液的质量-体积浓度为180～210mg红球菌属BH4/ml水。膜管束1的体积为60mL，红球菌属BH4悬浮液的注入量为20mL。
实施例1
本发明微生物膜管束的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将MBR反应池中分离出的红球菌属BH4接种到LB液体培养基上，于25℃恒温条件下富集培养19h；对富集培养后的红球菌属BH4于10000g离心力下离心12分钟，用水洗涤，然后重新悬浮于2mL水中配制成红球菌属BH4悬浮液；红球菌属BH4悬浮液的质量-体积浓度为210mg红球菌属BH4/ml水；
步骤2，将聚乙烯中空纤维膜围合而成的圆筒状膜管束下端口采用环氧树脂密封；
步骤3，将步骤1得到的红球菌属BH4悬浮液从圆筒状膜管束上端口注入(注入量为20mL)，然后采用环氧树脂密封上端口。
将实施例1制得的微生物膜管束投加到MBR反应池中对MBR膜表面的生物膜进行剥离处理，通过检测生物膜剥离效率可知，实施例1制得的微生物膜管束对生物膜的剥离效率为82.5％。
实施例2
本发明微生物膜管束的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将MBR反应池中分离出的红球菌属BH4接种到LB液体培养基上，于35℃恒温条件下富集培养30h；对富集培养后的红球菌属BH4于15000g离心力下离心20分钟，用水洗涤，然后重新悬浮于5mL水中配制成红球菌属BH4悬浮液；红球菌属BH4悬浮液的质量-体积浓度为180mg红球菌属BH4/ml水；
步骤2，将聚乙烯中空纤维膜围合而成的圆筒状膜管束下端口采用环氧树脂密封；
步骤3，将步骤1得到的红球菌属BH4悬浮液从圆筒状膜管束上端口注入(注入量为20mL)，然后采用环氧树脂密封上端口。
将实施例2制得的微生物膜管束投加到MBR反应池中对MBR膜表面的生物膜进行剥离处理，通过检测生物膜剥离效率可知，实施例2制得的微生物膜管束对生物膜的剥离效率为85.0％。
实施例3
本发明微生物膜管束的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将MBR反应池中分离出的红球菌属BH4接种到LB液体培养基上，于30℃恒温条件下富集培养24h；对富集培养后的红球菌属BH4于12000g离心力下离心15分钟，用水洗涤，然后重新悬浮于3mL水中配制成红球菌属BH4悬浮液；红球菌属BH4悬浮液的质量-体积浓度为200mg红球菌属BH4/ml水；
步骤2，将聚乙烯中空纤维膜围合而成的圆筒状膜管束下端口采用环氧树脂密封；
步骤3，将步骤1得到的红球菌属BH4悬浮液从圆筒状膜管束上端口注入(注入量为20mL)，然后采用环氧树脂密封上端口。
将实施例3制得的微生物膜管束投加到MBR反应池中对MBR膜表面的生物膜进行剥离处理，通过检测生物膜剥离效率可知，实施例3制得的微生物膜管束对生物膜的剥离效率为86.5％。
本发明微生物膜管束的包裹层聚乙烯中空纤维膜对细菌是一种无毒物质，被用作密封红球菌属BH4的材料，其对菌种的密封效果良好；同时由于红球菌属BH4群体淬灭的影响(红球菌属BH4在MBR反应池中持续产生群体感应抑制剂阻止生物膜的形成)，减少了微生物细胞生物膜胞外聚合物(EPS)的生成，从而形成了一个松散的生物膜，使生物膜更容易从MBR膜表面脱落，另加上游离的微生物膜管束和MBR膜之间的碰撞产生物理摩擦作用，进一步促进了生物膜从MBR膜表面脱落，从而大大提高了其对生物膜的剥离效率。
微生物膜管束对生物膜的剥离效果随着微生物膜管束中红球菌属BH4悬浮液注入量的增加而增大，当注入量增加到一定程度后，生物膜的剥离效果就不随着微生物膜管束中红球菌属BH4悬浮液注入量的增加而增大了；微生物膜管束对生物膜的剥离效果随着红球菌属BH4悬浮液质量体积浓度的增加而增大，当质量体积浓度增加到一定程度后，生物膜的剥离效果反而随着质量体积浓度的增加而减小。