一种用电性矿物提高厌氧微生物还原活性的方法技术

一种用电性矿物提高厌氧微生物还原活性的方法，将电气石加入微生物的厌氧培养体系，作为生物强化环境介质，利用矿物自发微电场刺激微生物生长，同时以其电解水体效应为厌氧菌提供还原环境和电子供体，提高反硝化菌的还原活性。本发明专利技术的优点是：电气石的加入能够有效提高厌氧反硝化菌反硝化降解的速率，提高对含氮污水的脱氮能力；电气石与厌氧反硝化菌形成菌-石复合体系，有利于菌的生长，增强适应性适应；电气石的加入能够保持水溶液pH的稳定性，提高电导率，降低氧化还原电位，有利于厌氧菌的生长；本发明专利技术采用资源丰富的天然绿色矿物，不会产生二次污染，能够重复利用，工艺简便，经济节约，可广泛应用于多种环境微生物强化修复领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，将电气石加入微生物的厌氧培养体系，作为生物强化环境介质，利用矿物自发微电场刺激微生物生长，同时以其电解水体效应为厌氧菌提供还原环境和电子供体，提高反硝化菌的还原活性。本专利技术的优点是：电气石的加入能够有效提高厌氧反硝化菌反硝化降解的速率，提高对含氮污水的脱氮能力；电气石与厌氧反硝化菌形成菌-石复合体系，有利于菌的生长，增强适应性适应；电气石的加入能够保持水溶液pH的稳定性，提高电导率，降低氧化还原电位，有利于厌氧菌的生长；本专利技术采用资源丰富的天然绿色矿物，不会产生二次污染，能够重复利用，工艺简便，经济节约，可广泛应用于多种环境微生物强化修复领域。【专利说明】
本专利技术涉及环保领域的污水处理技术，特别是。
技术介绍
近年来随着我国国民经济高速发展，城市、农村的地下水污染问题趋于严重。尤其是硝酸盐氮污染，由于工业污水、生活污水的不当排放，以及氮肥的大量使用，浅层地下水几乎成为氮元素的贮存库。 硝酸盐氮污染会对生态系统和人体健康造成很大的影响。首先是使水体富营氧化，瘫痪原有生态系统；其次，水体硝酸盐氮超标会引起高铁血红蛋白症、心血管病、癌症等疾病，严重危害人体健康。 针对硝酸盐氮污染，生物脱氮因具有无二次污染、成本低等优点，被认为是最具前景的水处理方法。地下水厌氧环境下的生物脱氮通常采用兼性厌氧反硝化菌进行反硝化作用，其在缺氧条件下能以硝态氮为电子受体将其还原为氮气，达到处理含氮废水的目的，其最理想的电子供体为氢气。但厌氧环境下反硝化作用的缺点是反应速率低，耗时长，反硝化菌生长速度缓慢，氮的去除效率较低。因此，有必要寻求一种强化厌氧反硝化菌脱氮性能的方法。 天然矿物电气石作为一种环状结构硅酸盐矿物，因其具有永久自发极化效应、周围能产生静电场，在促进土壤、地下水中微生物增殖和生长、提高生物活性方面，提供适宜的微电场刺激是一种相对安全和极具发展潜力的新方法。电场可能打开细胞膜离子通道，引起菌体内一些酶活性增高；此外电气石的自发电极性还使其具有一些特殊的环境功能属性:如降低溶液的氧化还原电位、调节PH值、改善水分子簇团结构，使周围水分子持续电解生成氢气。如果将这些特性引入反硝化体系，则能直接为厌氧反硝化菌提供最有效的电子供体氢气、强还原性环境和稳定的PH，同时小分子团簇水还可促进细胞的新陈代谢，增强细胞活力，从而提高脱氮降解效率，缩短污染场址修复所需的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在问题，提供，该方法能够有效地促进反硝化作用的反应效率，缩短硝酸盐氮的降解周期，并且在应对环境变化方面呈现良好的稳定性。 本专利技术的技术方案:，将电气石加入微生物的厌氧培养体系，作为生物强化环境介质，利用矿物自发微电场刺激微生物生长，同时以其电解水体效应为厌氧菌提供还原环境和电子供体，提高反硝化菌的还原活性，步骤如下:I)好氧培养液的配制:将蛋白胨、牛肉膏、琼脂和NaCl加入蒸馏水中并混合均匀，制得好氧培养液； 2)反硝化菌液好氧培养:将上述好氧培养液灭菌冷却，置于37°C恒温培养箱24h后接种反硝化菌真养产碱杆菌(Alcaligenes，继续于恒温箱中培养48h,备用；3)厌氧培养液的配制: 将 NaH⑶3、NaN03、KH2PO4, ZnCl2, MnSO4.7H20、NiCl2.6H20、CoCl2.6H20、CuCl2.2H20、Na2MoO4.2H20和H3BO3加入蒸馏水中并混合均匀，制得厌氧培养液，厌氧培养液中硝酸盐氮含量为500mg/L ；4)电气石-菌复合体系反硝化菌厌氧培养:在连颈瓶反应器中，左侧反应器加入浓度为IM的HCl溶液和铁粉，右侧反应器加入厌氧培养液、好氧培养的反硝化菌液和灭菌去离子水，用浓度为IM的HCl溶液调节右侧反应器中的反应液PH值为7，然后在右侧反应器中再加入粒径为50-100nm的电气石并使其浓度为l_5g/L ;密封连颈瓶反应器，通氮气25min以除氧，放置于30°C恒温培养箱中反应，每天从右侧反应器中抽取I mL溶液检测硝酸盐氮浓度，直至厌氧培养液中硝酸盐完全降解后，左侧反应器更换全部铁粉与盐酸，右侧反应器中补充厌氧培养液，通氮除氧后置于培养箱中继续反应至硝酸盐完全降解，重复以上操作，共测试五周期的降解反应，考察以电气石为强化环境介质来提高反硝化菌降解硝酸盐能力的效果，提供。 所述好氧培养液中蛋白胨、牛肉膏、琼脂、NaCl和蒸馏水的用量比为5g:3g:15g:5g:1L。 所述厌氧培养液中NaHCO3λ NaNO3' KH2PO4' ZnCl2、MnSO4.7H20、NiCl2.6H20、CoCl2.6H20、CuCl2.2H20、Na2MoO4.2H20、H3BO3 的浓度分别为 15.000 g/L、3.036g/L、0.975g/L、52mg/L、10m mg/L、24mg/L、190mg/L、29 mg/L、36 mg/L、30 mg/L。 所述反应液中HCl溶液、铁粉、厌氧培养液、好养菌液和灭菌去离子水的用量比为50_100mL:0.2-0.5g: 1mL:lmL:90mL。 本专利技术的优点和有益效果是:1)电气石的加入能够有效提高厌氧反硝化菌反硝化降解的速率，提高对含氮污水的脱氮能力；2)电气石与厌氧反硝化菌形成菌-石复合体系，有利于菌的生长，增强适应性适应；3)电气石的加入能够保持水溶液pH的稳定性，提高电导率，降低氧化还原电位，有利于厌氧菌的生长；4)本专利技术采用资源丰富的天然绿色矿物，不会产生二次污染，能够重复利用，工艺简便，经济节约，可广泛应用于多种环境微生物强化修复领域。 【专利附图】【附图说明】 图1为电气石对水体pH的影响图。 图2为电气石对水体氧化还原电位的影响图。 图3为反硝化菌和电气石-菌复合体系TEM照片，其中:a.反硝化菌，b.电气石体系中厌氧培养30天的反硝化菌，c.电气石体系中厌氧培养60天的反硝化菌。 图4为电气石-菌复合体系与单纯反硝化菌降解硝酸盐性能比较图。 【具体实施方式】 本专利技术通过以下实施例结合附图进一步详述，但本实施例所叙述的
技术实现思路
是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本专利技术的保护范围。本研究所选用的反硝化菌为真养产碱杆菌(Alcaligenes ewiroMm)，购于中国工业微生物菌种保藏管理中心(北京)实施例1:，将电气石加入微生物的厌氧培养体系，作为生物强化环境介质，利用矿物自发微电场刺激微生物生长，同时以其电解水体效应为厌氧菌提供还原环境和电子供体，提高反硝化菌的还原活性，步骤如下:1)好氧培养液的配制:将5g蛋白胨、3g牛肉膏、15g琼脂和5g NaCl加入100mL蒸懼水中并混合均勻，制得好氧培养液；2)反硝化菌液好氧培养:将上述好氧培养液灭菌冷却，置于37°C恒温培养箱24h后接种反硝化菌真养产碱杆菌(Alcaligenes，继续于恒温箱中培养48h,备用；3)厌氧培养液的配制: 将 NaH⑶3、NaN03、KH2PO4, ZnCl2, MnSO4.7H20、NiCl2.6H20、CoCl2.6H20、CuCl2.2H20、Na2MoO4.2H20和H3BO3加入蒸馏水并混合均匀，厌氧培养液中NaHC03、NaNO3&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用电性矿物提高厌氧微生物还原活性的方法，其特征在于：将电气石加入微生物的厌氧培养体系，作为生物强化环境介质，利用矿物自发微电场刺激微生物生长，同时以其电解水体效应为厌氧菌提供还原环境和电子供体，提高反硝化菌的还原活性，步骤如下：1）好氧培养液的配制：将蛋白胨、牛肉膏、琼脂和NaCl加入蒸馏水中并混合均匀，制得好氧培养液；2）反硝化菌液好氧培养：将上述好氧培养液灭菌冷却，置于37℃恒温培养箱24h后接种反硝化菌真养产碱杆菌(Alcaligenes eutrophus)，继续于恒温箱中培养48h，备用；3）厌氧培养液的配制： 将NaHCO3、NaNO3、KH2PO4、ZnCl2、MnSO4.7H2O、NiCl2.6H2O、CoCl2.6H2O、CuCl2.2H2O、Na2MoO4.2H2O和H3BO3加入蒸馏水中并混合均匀，制得厌氧培养液，厌氧培养液中硝酸盐氮含量为500mg/L；4）电气石‑菌复合体系反硝化菌厌氧培养：在连颈瓶反应器中，左侧反应器加入浓度为1M 的HCl溶液和铁粉，右侧反应器加入厌氧培养液、好氧培养的反硝化菌液和灭菌去离子水，用浓度为1M的HCl溶液调节右侧反应器中的反应液pH值为7，然后在右侧反应器中再加入粒径为50‑100nm的电气石并使其浓度为1‑5g/L；密封连颈瓶反应器，通氮气25min以除氧，放置于30℃恒温培养箱中反应，每天从右侧反应器中抽取1 mL溶液检测硝酸盐氮浓度，直至厌氧培养液中硝酸盐完全降解后，左侧反应器更换全部铁粉与盐酸，右侧反应器中补充厌氧培养液，通氮除氧后置于培养箱中继续反应至硝酸盐完全降解，重复以上操作，共测试五周期的降解反应，考察以电气石为强化环境介质来提高反硝化菌降解硝酸盐能力的效果，提供一种用电性矿物提高厌氧微生物还原活性的方法。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王薇，刘康，王雅楠，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12