申请日2018.07.02
公开(公告)日2018.10.12
IPC分类号C12N11/10; C12N11/04; C02F3/34
摘要
本发明提供一种包埋固定化微生物载体及其制备方法与污水处理方法。本发明的包埋固定化微生物载体的制备方法包括：将聚乙烯醇与海藻酸钠加入水中，加热使聚乙烯醇与海藻酸钠充分溶解，得到第一凝胶溶液，将所述第一凝胶溶液冷却至20℃‑40℃;提供菌液与产气化合物溶液，所述产气化合物为与氢离子反应能够产生气体的化合物;将所述菌液、所述产气化合物溶液、所述第一凝胶溶液混合均匀，得到第二凝胶溶液;提供交联剂，所述交联剂为含有氯化钙与硼酸的水溶液;将所述第二凝胶溶液逐滴滴入所述交联剂中，得到包埋固定化微生物载体，所述包埋固定化微生物载体为具有多孔隙结构的凝胶小球。
权利要求书
1.一种包埋固定化微生物载体的制备方法，其特征在于，包括：
将聚乙烯醇与海藻酸钠加入水中，加热使聚乙烯醇与海藻酸钠充分溶解，得到第一凝胶溶液，将所述第一凝胶溶液冷却至20℃-40℃;
提供菌液与产气化合物溶液，所述菌液为含有菌体的水溶液，所述产气化合物为与氢离子反应能够产生气体的化合物;
将所述菌液、所述产气化合物溶液、所述第一凝胶溶液混合均匀，得到第二凝胶溶液;
提供交联剂，所述交联剂为含有氯化钙与硼酸的水溶液;
将所述第二凝胶溶液逐滴滴入所述交联剂中，得到包埋固定化微生物载体，所述包埋固定化微生物载体为具有多孔隙结构的凝胶小球。
2.如权利要求1所述的包埋固定化微生物载体的制备方法，其特征在于，所述第一凝胶溶液中，聚乙烯醇的质量百分比为10%-15%，海藻酸钠的质量百分比为1%-3%;
所述第二凝胶溶液中，所述菌体的质量百分比为15%-25%，所述产气化合物的质量百分比为0.3%-0.9%;
所述交联剂中，硼酸的质量百分比为3%-5%，氯化钙的质量百分比为2%-6%。
3.如权利要求1所述的包埋固定化微生物载体的制备方法，其特征在于，加热使聚乙烯醇与海藻酸钠充分溶解的方法为：将添加有聚乙烯醇与海藻酸钠的水加热至100℃-130℃，保持10分钟至50分钟;
采用搅拌的方式使所述菌液、所述产气化合物溶液、所述第一凝胶溶液混合均匀;
采用末端带有出液管的蠕动泵将所述第二凝胶溶液从所述交联剂的液面上方滴加至所述交联剂中;
将所述第二凝胶溶液滴入所述交联剂中后，静置15小时以上。
4.如权利要求1所述的包埋固定化微生物载体的制备方法，其特征在于，所述产气化合物包括碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氨、碳酸氢氨中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的包埋固定化微生物载体的制备方法，其特征在于，所述产气化合物为碳酸氢钠。
6.如权利要求1所述的包埋固定化微生物载体的制备方法，其特征在于，还包括：提供缓冲液，将所述包埋固定化微生物载体置于所述缓冲液中浸泡后，用水对所述包埋固定化微生物载体进行清洗。
7.如权利要求6所述的包埋固定化微生物载体的制备方法，其特征在于，将所述包埋固定化微生物载体置于所述缓冲液中浸泡30分钟至2小时;
所述缓冲液为磷酸二氢钾溶液，所述磷酸二氢钾溶液的浓度为0.03mol/L-0.07mol/L。
8.一种包埋固定化微生物载体，其特征在于，采用如权利要求1-7中任一项所述的包埋固定化微生物载体的制备方法制备得到。
9.一种污水处理方法，其特征在于，包括：提供含有含氮化合物的污水与如权利要求8所述的包埋固定化微生物载体，所述包埋固定化微生物载体中固定的微生物包含脱氮微生物，在所述污水中添加所述包埋固定化微生物载体，利用所述包埋固定化微生物载体对所述污水中的含氮化合物进行降解。
10.如权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述污水的温度为20-40℃;所述污水的pH值为7-9;所述包埋固定化微生物载体与所述污水的体积比为10%-30%;所述污水中的碳氮比为1-3。
说明书
包埋固定化微生物载体及其制备方法与污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种包埋固定化微生物载体及其制备方法与污水处理方法。
背景技术
随着我国制造工业的迅速崛起，机械加工、电镀及冶炼等工业在进行金属表面处理时，常常需要对金属表面进行洗涤，产生大量洗涤、冲淋废水。金属表面处理废水富含各种有机物、高磷、高氮及有毒有害重金属。高含量的氮不仅会引起水体的富营养化还会对人体健康造成严重损失，因此，对此类废水进行脱氮处理至关重要。
现阶段国内外处理金属表面处理废水应用比较广泛的方法主要为化学法、生物法、生化结合法。金属表面处理废水中的氮多以硝态氮的形式存在，化学法可以很好地脱除水中的有毒有害物质及高磷，但无法实现对硝态氮很好的去除效果。传统的生物脱氮由于脱氮菌群生长较慢，容易随水流从系统中流失，因此难以维持生物反应器内较高的生物浓度，具有抗负荷冲击能力差、容积负荷率低等缺陷从而限制其大规模使用。
发明内容
采用固定化技术包埋活性污泥或菌剂的技术能够克服传统脱氮的不足。包埋固定化技术能针对性的对有效菌群进行固定，能够可选择性地提高泥龄，保持有效菌种的活性，大大提高处理效率，降低处理费用。
本发明的目的在于提供一种包埋固定化微生物载体的制备方法，制得的包埋固定化微生物载体具有多孔隙结构，从而增强包埋固定化微生物载体的传质能力。
本发明的目的还在于提供一种包埋固定化微生物载体，具有较强的传质能力。
本发明的目的还在于提供一种污水处理方法，含氮化合物的脱除率极高，并且污水处理效率很高。
为实现以上目的，本发明首先提供一种包埋固定化微生物载体的制备方法，包括：
将聚乙烯醇与海藻酸钠加入水中，加热使聚乙烯醇与海藻酸钠充分溶解，得到第一凝胶溶液，将所述第一凝胶溶液冷却至20℃-40℃;
提供菌液与产气化合物溶液，所述菌液为含有菌体的水溶液，所述产气化合物为与氢离子反应能够产生气体的化合物;
将所述菌液、所述产气化合物溶液、所述第一凝胶溶液混合均匀，得到第二凝胶溶液;
提供交联剂，所述交联剂为含有氯化钙与硼酸的水溶液;
将所述第二凝胶溶液逐滴滴入所述交联剂中，得到包埋固定化微生物载体，所述包埋固定化微生物载体为具有多孔隙结构的凝胶小球。
可选的，所述第一凝胶溶液中，聚乙烯醇的质量百分比为10%-15%，海藻酸钠的质量百分比为1%-3%;
所述第二凝胶溶液中，所述菌体的质量百分比为15%-25%，所述产气化合物的质量百分比为0.3%-0.9%;
所述交联剂中，硼酸的质量百分比为3%-5%，氯化钙的质量百分比为2%-6%。
可选的，加热使聚乙烯醇与海藻酸钠充分溶解的方法为：将添加有聚乙烯醇与海藻酸钠的水加热至100℃-130℃，保持10分钟至50分钟;
采用搅拌的方式使所述菌液、所述产气化合物溶液、所述第一凝胶溶液混合均匀;
采用末端带有出液管的蠕动泵将所述第二凝胶溶液从所述交联剂的液面上方滴加至所述交联剂中;
将所述第二凝胶溶液滴入所述交联剂中后，静置15小时以上。
可选的，所述产气化合物包括碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氨、碳酸氢氨中的一种或多种。
优选的，所述产气化合物为碳酸氢钠。
可选的，本发明的包埋固定化微生物载体的制备方法还包括：提供缓冲液，将所述包埋固定化微生物载体置于所述缓冲液中浸泡后，用水对所述包埋固定化微生物载体进行清洗。
可选的，将所述包埋固定化微生物载体置于所述缓冲液中浸泡30分钟至2小时;
所述缓冲液为磷酸二氢钾溶液，所述磷酸二氢钾溶液的浓度为0.03mol/L-0.07mol/L。
本发明还提供一种采用上述方法制备的包埋固定化微生物载体。
本发明还提供一种污水处理方法，包括：提供含有含氮化合物的污水与上述包埋固定化微生物载体，所述包埋固定化微生物载体中固定的微生物包含脱氮微生物，在所述污水中添加所述包埋固定化微生物载体，利用所述包埋固定化微生物载体对所述污水中的含氮化合物进行降解。
可选的，所述污水的温度为20-40℃;所述污水的pH值为7-9;所述包埋固定化微生物载体与所述污水的体积比为10%-30%;所述污水中的碳氮比为1-3。
本发明的有益效果：本发明的包埋固定化微生物载体的制备方法利用产气化合物溶液与交联剂中的硼酸反应生成气体，使制得的包埋固定化微生物载体具有多孔隙结构，从而增强包埋固定化微生物载体的传质能力。本发明的包埋固定化微生物载体具有多孔隙结构，因而具有较强的传质能力。本发明的污水处理方法采用上述具有多孔隙结构的包埋固定化微生物载体对污水中的含氮化合物进行降解，由于包埋固定化微生物载体具有较强的传质能力，因此含氮化合物的脱除率极高，并且污水处理效率很高。
