一种养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂制造技术

本发明专利技术属于生物净水剂技术领域，具体涉及一种养殖厌氧污水培养的光‑酶复合催化功能微生物净水剂。通过将多孔碳‑铁氧化物材料粉末置于由养殖厌氧污水配制成的培养基中，然后将复合菌株接种至培养基中，经振荡共培养、烘干后，制得净水剂。由于多孔碳‑铁氧化物材料中的碳表面含亲水性官能团、铁氧化物具有明显磁性，致使复合材料呈现良好的水分散性及磁性分离功能。载体上吸附的有机质能被微生物作为营养底物高效利用，同时被碳铁氧体光催剂及微生物酶协同催化降解，所以该净水剂具吸附与光‑酶复合催化降解的多重净化作用，亲水且可磁性分离，非常适用于养殖厌氧污水的规模化处理。

A Photo-Enzyme Complex Catalytic Microbial Water Purifier for Aquaculture Anaerobic Sewage Culture

The invention belongs to the technical field of biological water purifier, in particular to a photoenzymatic compound catalytic microbial water purifier for culturing anaerobic wastewater. Porous carbon and iron oxide powder was placed in the culture medium prepared from anaerobic wastewater of aquaculture, then the composite strain was inoculated into the culture medium, and the water purifier was prepared by co-culture and drying with oscillation. Because the carbon surface of porous carbon-iron oxide materials contains hydrophilic functional groups and iron oxide has obvious magnetism, the composites show good water dispersion and magnetic separation function. Organic matter adsorbed on the carrier can be efficiently utilized by microorganisms as nutrient substrates and degraded by carbon ferrite photocatalysts and microbial enzymes. Therefore, the water purifier has multiple purification functions of adsorption and light-enzyme catalytic degradation, hydrophilic and magnetic separation, and is very suitable for large-scale treatment of anaerobic wastewater from aquaculture.

【技术实现步骤摘要】
一种养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂
本专利技术属于微生物净水剂
，具体涉及一种养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂。技术背景养殖厌氧污水中有氨基酸、蛋白质和尿素等含氮磷的有机物，高浓度的氮（磷）会造成水体富营养化，更易引起有害病原体生长繁殖使水体发霉变臭，须在施于承载能力有限土地环境之前进行处理，降低N、P浓度，避免硝态氮污染地下水及氮素超标引起作物产量及品质下降，一方面达到污水安全资源化利用与土地安全生产可持续发展，另一方面因地制宜使污水在周边环境安全达标排放。基于农业环境污染的性质特征，研究者们针对养殖厌氧污水的处理方法和工艺都进行了较系统的研究，分别利用了化学方法和生物方法对氮、磷、重金属离子及有机物分子进行吸附、分离及生物/化学降解，单一的处理方式一定程度上实现了减量化和资源化的目标，但很难达到完全无害化和国家排放标准。活性炭通常被用作污水污染物的吸附剂，它对于污水的色度和浊度都能有所改观，并且可作为微生物净水剂的载体，将微生物菌株固定于碳载体形成的菌碳净水剂，往往具有物理吸附和酶催化降解的双重循环净化作用效果。蕨叶，是指蕨类植物的叶片，主要成份为生物碱（生物活性及光学活性的含羧基碱性物）、酚类化合物（多羟基含氧基团）、黄铜类化合物（含羟基、甲氧基、烃氧基、异戊烯氧基等含氧取代基）及甾体及三萜类化合物（含羟基、羰基、羧基基团），结构中存在丰富的含氧基团，在166-200℃无水熔融固体碱中被活化刻蚀获得表面缺陷和孔隙结构，水萃取及煅烧处理后保留的部分植物体含氧基团可提高炭表面的亲水性及与氮/磷/硫的相互作用，利于提升吸附光催化反应效率。铁氧化物是一种具有铁磁性的金属氧化物，同时其也具备光催化活性。申请公布号为CN108160037A公开了一种改性生物炭的制备方法，其是将甘蔗粉末与铁溶液和氮磷钾硅混合溶液混合，经碳化后，制得吸附有Fe3+等的生物炭，该改性生物炭不仅能降低土壤中砷的流动性与有效性，同时还可以降低植物中镉和砷的含量，提高植物的产量。将铁氧化物与生物质炭、微生物复合制得净水剂，在现有技术中还未有报导。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂。本专利技术以自然界农林废弃物-蕨叶为碳源，合成的材料应用于污染物处理，实现了农林废弃物资源化利用及废弃物与污水的双重污染治理；所制备的净水剂具有吸附与光-酶复合催化降解的多重净化作用，实现了微生物对养殖厌氧污水有机质的资源化利用（氮磷有机肥）及微生物净水剂对沼液污染物的吸附、光催化-酶催化协同降解的循环效应，同时可利用铁氧体的磁性功能实现净水剂的分离及回收利用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂的制备方法：将多孔碳-铁氧化物材料粉末置于由养殖厌氧污水配制成的培养基中，然后将6种菌株接种至培养基中，经振荡共培养、烘干后，制得净水剂；所述的多孔碳-铁氧化物材料粉末的制备方法，包括以下步骤：（1）将50.00g蕨叶粉末和25g三氯化铁置于200ml反应釜内胆中，加入150ml去离子水，反应温度为160-200℃，反应时间为12-24小时，生成碳前驱体-氢氧化铁复合材料；（2）将步骤（1）制得的碳前驱体-氢氧化铁复合材料依次经水、无水乙醇洗涤后，于60℃干燥12h得碳前驱体-氢氧化铁复合材料粉末；（3）将碳前驱体-氢氧化铁复合材料粉末样品置于400-500℃，氮气氛围中煅烧2h，得到多孔碳-铁氧化物材料粉末。所述培养基的配方为：葡萄糖10g-15g、NaCl5.0-8.0g、养殖厌氧污水1L，pH7.0-7.2。所述的蕨叶粉末的粒径为0.1-0.3cm。所述的养殖厌氧污水指标为：COD2000-4000mg/L、BOD1000-2500mg/L、SS50-200mg/L、氨氮600-800mg/L、总磷30-80mg/L，pH为7.0-8.0；养殖厌氧污水使用前在1.05kg/cm2、121.0℃条件下灭菌30min。所述的养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂的制备方法，具体步骤为：1）将100g多孔碳-铁氧化物材料粉末加入到50-150ml由养殖厌氧污水配制成的培养基中，得培养液；2）将枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）、浮游球衣菌（Sphaerotilusnatans）、污泥细小亚硝化菌（Nitrosotenuiscloacae）、哈氏嗜纤维菌（Cytophagahutchinsoni）、脱氮硫杆菌（Thiobacillusdenitrificans）、狭形小桩藻（Characiumangustum）的活化菌液按照质量比8:4:4:2:1:1混合，将混合菌液按接种量为3%~4%的比例接入培养液中，在28-30℃、150rpm条件下培养18-22h；3）捞出多孔碳-铁氧化物材料粉末，置于20-30℃的恒温箱里烘干，即制得净水剂。一种如上所述的制备方法制得的光-酶复合催化功能微生物净水剂：多孔碳-铁氧化物材料粉末上有效活菌数为8.7×108～1.5×109CFU/g。一种如上所述的光-酶复合催化功能微生物净水剂在处理养殖厌氧污水中的应用。上述原料中采用的菌种可以由本领域技术人员通过常规菌种鉴定分离方法方便地从自然界分离得到的，或通过商业渠道公开购买的菌种。本专利技术采用的菌种可从中国普通微生物保藏中心、广东省微生物保藏中心等菌种库购买获得。上述菌种根据斜面保种培养基培养：Ⅰ枯草芽孢杆菌培养基：胰蛋白胨10g、酵母膏5g、NaCl10.0g、琼脂15-20g、蒸馏水1000mL，pH值7.2。Ⅱ浮游球衣菌、哈氏嗜纤维菌培养基：蔗糖30.0g、NaNO32.0g、K2HPO4·3H2O1.0g、KCl0.5g、MgSO4·7H2O0.5g、FeSO4·7H2O0.01g、琼脂15-20g、蒸馏水1000mL，pH值7.0-7.2。Ⅲ污泥细小亚硝化菌培养基：(NH4)2SO42.0g、NaH2PO40.25g、K2HPO40.75g、MnSO4·4H2O0.01g、MgSO4·7H2O0.03g、Na2CO31.0g、琼脂15-20g、蒸馏水1000mL，pH值7.2。Ⅳ脱氮硫杆菌培养基：Na2S2O3·5H2O5.0g、KNO32.0g、KH2PO41.0g、NaHCO30.5g、MgCl2·6H2O0.25g、FeSO4·7H2O0.01g、琼脂15-20g、蒸馏水1000mL，pH值7.0-7.6。Ⅴ狭形小桩藻培养：采用f/2培养基。本专利技术的有益效果在于：1）将本专利技术光-酶复合催化功能微生物净水剂投放至养殖厌氧污水中，可利用微生物分解污水中大分子有机物氨基酸、蛋白质等或将大分子有机物降解为小分子物质，铁氧化物再将小分子物质光催化转化，从而去除养殖厌氧污水中大部分含氮磷的有机污染物，使养殖污染物处理达到光催化氧化分解与微生物酶催化降解的协同净化效果；2）光-酶复合催化功能微生物净水剂投放于养殖厌氧污水，污水处理系统中微生物异化Fe(Ⅲ)还原过程伴随着明显的脱氮除磷现象，可提高污水处理系统对含氮磷有机物、多环化合物等难降解有机物的降解效率，对改善传统处理工艺脱氮除磷效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种养殖厌氧污水培养的光‑酶复合催化功能微生物净水剂的制备方法，其特征在于：将多孔碳‑铁氧化物材料粉末置于养殖厌氧污水配制成的培养基中，然后将6种菌株接种至培养基中，经振荡共培养、烘干后，制得净水剂；所述的多孔碳‑铁氧化物材料粉末的制备方法，包括以下步骤：（1）将50.00 g蕨叶粉末和25 g三氯化铁置于200 ml反应釜内胆中，加入150 ml去离子水，反应温度为160‑200℃，反应时间为12‑24小时，生成碳前驱体‑氢氧化铁复合材料；（2）将步骤（1）制得的碳前驱体‑氢氧化铁复合材料依次经水、无水乙醇洗涤后，于60℃干燥12h得碳前驱体‑氢氧化铁复合材料粉末；（3）将碳前驱体‑氢氧化铁复合材料粉末样品置于400‑500℃，氮气氛围中煅烧2h，得到多孔碳‑铁氧化物材料粉末。

【技术特征摘要】
1.一种养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂的制备方法，其特征在于：将多孔碳-铁氧化物材料粉末置于养殖厌氧污水配制成的培养基中，然后将6种菌株接种至培养基中，经振荡共培养、烘干后，制得净水剂；所述的多孔碳-铁氧化物材料粉末的制备方法，包括以下步骤：（1）将50.00g蕨叶粉末和25g三氯化铁置于200ml反应釜内胆中，加入150ml去离子水，反应温度为160-200℃，反应时间为12-24小时，生成碳前驱体-氢氧化铁复合材料；（2）将步骤（1）制得的碳前驱体-氢氧化铁复合材料依次经水、无水乙醇洗涤后，于60℃干燥12h得碳前驱体-氢氧化铁复合材料粉末；（3）将碳前驱体-氢氧化铁复合材料粉末样品置于400-500℃，氮气氛围中煅烧2h，得到多孔碳-铁氧化物材料粉末。2.根据权利要求1所述的养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂的制备方法，其特征在于：所述培养基的配方为：葡萄糖10-15g、NaCl5.0-8.0g、养殖厌氧污水1L，pH7.0-7.2。3.根据权利要求1所述的养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂的制备方法，其特征在于：所述的蕨叶粉末的粒径为0.1-0.3cm。4.根据权利要求1或2所述的养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂的制备方法，其特征在于：所述的养殖厌氧污水指标为：COD2000-4000mg/L、BOD1000-2500mg/L、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁，陈彪，黄婧，
申请(专利权)人：福建省农业科学院农业工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35