一种负载有微生物的碳源缓释蜡及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及水处理技术领域，公开了一种负载有微生物的碳源缓释蜡及其制备方法和应用。该碳源缓释蜡包括蜡质载体，分布于蜡质载体内的非水溶性微生物碳源和助剂，以及分布于蜡质载体内的类芽孢杆菌；所述类芽孢杆菌命名为DFB2

【技术实现步骤摘要】
一种负载有微生物的碳源缓释蜡及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种负载有微生物的碳源缓释蜡及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氮是生物的重要营养源，水体中氮含量过多易引发水体富营养化。氮污染来源较多，工矿企业废水、畜禽养殖废水和生活废水中均具有较高的氮含量。目前，氮污染已成为水污染防治的重要问题。
[0003]氨氧化菌、亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌等微生物能将水体中的氨氮、亚硝氮、硝酸盐和有机氮最终转化为氮气从水体中溢出，从而降低水体中的氮含量。相较于物化方法而言，利用微生物进行水体的脱氮具有处理费用低、对环境的二次污染较小的优点，因而受到国内外研究者的青睐，被广泛用于污水处理和污染水体治理中。
[0004]在微生物脱氮中，微生物的生长繁殖以及摄氮等过程均需要消耗大量有机碳源，但生活废水和污染水体中普遍存在碳源不足的问题，因而需要额外投加碳源以满足微生物脱氮的碳源需求。公开号为CN106830365A的中国专利文献公开了一种生物清污净化水质方法，包括以下步骤：首先，污泥搅拌分离：采用移动式曝泥设备，使治理河、湖底污泥重新沉淀；然后，建立微生物生存载体系统：在治理河、湖中投放碳源和微生物菌床，为优势菌群提供繁殖、寄生、生长的环境；培养投放优势菌群：提取治理河、湖水体中有净化水质功能的微生物，形成优势菌群投入污染水体工程段中；安装水体曝气设备；最后，提升水体自净功能：优势菌群在曝气作用下快速繁殖，就地硝化降解污泥及水体中的有机物，降解、转化氨、氮和磷污染物质。在该方法中，直接投加碳源会导致短期内水体中的COD升高，造成水体缺氧、水质恶化，并且，只有当碳氮磷比处于合适范围时，才能使有益微生物快速生长繁殖，直接投加碳源会造成水体中的有机碳含量前期过大、后期过小，导致微生物代谢失衡等问题，不利于有益微生物的生长繁殖。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种负载有微生物的碳源缓释蜡及其制备方法和应用。本专利技术的碳源缓释蜡在投入待处理水体中后能缓慢释放碳源，不会造成水体COD升高，并能为类芽孢杆菌提供持续、按需、可控的碳源，保持碳氮磷平衡，有利于类芽孢杆菌的生长繁殖。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：一种负载有微生物的碳源缓释蜡，包括蜡质载体，分布于蜡质载体内的非水溶性微生物碳源和助剂，以及分布于蜡质载体内的类芽孢杆菌。
[0007]本专利技术产品投入待处理水体(高氮)中后，蜡质载体中的类芽孢杆菌缓慢释放，蜡质载体能为类芽孢杆菌提供生长繁殖场所，起到促进和富集类芽孢杆菌的作用；同时，由于蜡质载体中负载的碳源为非水溶性，因此能够在水中长效缓释，这些碳源物质与水体中的
氮源等互补后作为类芽孢杆菌的营养源，促进其生长繁殖，最终在蜡质载体与水体的接触面形成一层微生物膜。类芽孢杆菌生长繁殖过程中摄取水体中的氮源作为营养物质，能分解有机氮，并转化无机氮，可有效降低水体中的氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮等指标。因此本专利技术产品可用于水体治理(例如河道、海洋湖泊、工厂废水池、养殖尾水等)，相较于直接投放碳源和微生物的传统水体治理方法而言，本专利技术不但能为芽孢杆菌提供生长繁殖场所，而且碳源释放缓慢，不会造成水体中的COD升高，并能为芽孢杆菌提供持续、按需、可控的碳源，保持碳氮磷平衡，有利于类芽孢杆菌的生长繁殖。
[0008]作为优选，所述类芽孢杆菌命名为DFB2
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6，已在2020年8月21日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为CGMCC No.20535，微生物分类命名为Paenibacillus harenae。
[0009]在本专利技术的碳源缓释蜡制备过程中，需要将微生物投放到熔融蜡块中，温度通常达到 80℃，而普通类芽孢杆菌在该温度下无法存活。本专利技术提供了一种类芽孢杆菌Paenibacillusharenae DFB2
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6，它能耐受90℃的高温，因而能添加到碳源缓释蜡中。此外，本专利技术的类芽孢杆菌还能耐受0℃的低温，能适应较低的水体温度，在冬季仍能发挥净水作用。
[0010]经鉴定(见实施例1)，菌株DFB2
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6可能是类芽孢杆菌属内的新种，由于种名未定，故微生物保藏证明和存活证明中的“建议的分类命名”采用了已有种Paenibacillus harenae。
[0011]作为优选，所述蜡质载体包括以下重量份的原料：软蜡70～75份，石蜡20份，微晶蜡 5～10份，总量为100份；所述非水溶性微生物碳源包括以下原料：机油，PHBV，所述机油和PHBV的质量分别为蜡质载体质量的5～20％和1～2％；所述助剂包括以下原料：鼠李糖脂，水，所述鼠李糖脂和水的质量分别为蜡质载体质量的1～2％和1～2％；所述类芽孢杆菌的含量为每克蜡质载体内含有8
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105～1.2
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106cfu类芽孢杆菌。
[0012]上述PHBV是指3
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羟基丁酸酯和3
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羟基戊酸酯的共聚物，为微生物可降解材料。PHBV 与机油均可作为微生物碳源，本专利技术将两者组合，具有以下优点：相较于PHBV而言，机油更易释放，且更容易得到微生物的利用，故两者的组合可以使微生物在碳源利用时具有时间上的选择性，有利于碳源的长效缓释。
[0013]除了蜡质载体和碳源这两类基础物质外，鼠李糖脂能作为表面活性剂，使各成分更好地融合；水能提高蜡液的流动性，促进各成分的混合，并能使蜡质载体更好地适应水环境。
[0014]作为优选，所述软蜡的熔点为45～50℃，所述石蜡的熔点为55～65℃，所述微晶蜡的熔点为60～80℃。
[0015]作为优选，所述类芽孢杆菌负载在微胶囊中，类芽孢杆菌微胶囊的制备方法如下：将浓度为5
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109～8
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109cfu/mL的类芽孢杆菌悬液与质量分数为1.5～2.5％的海藻酸钠溶液按1:7～8 的体积比混合，以500～600r/min的转速搅拌乳化10～15min，而后喷入质量分数为0.5～1％的氯化钙溶液中，固化8～12min，经过滤、水洗、抽滤除水后，获得类芽孢杆菌微胶囊。
[0016]将类芽孢杆菌负载在微胶囊中，能减少制备碳源缓释蜡时高温蜡液对微生物造成的损伤；微胶囊在水体中释放类芽孢杆菌，使其与水体接触并大量繁殖，发挥净水作用。
[0017]作为优选，所述碳源缓释蜡还包括分布于蜡质载体内、呈三维网络结构的海藻酸钙纤维网；且所述海藻酸钙纤维网中的海藻酸钙纤维延伸至蜡质载体表面与外界相通；所述海藻酸钙纤维网的质量为蜡质载体质量的30～40％。
[0018]本专利技术通过在蜡质载体中设置具有三维网络结构的海藻酸钙纤维网，将碳源缓释蜡浸泡于含有钠离子的溶液中后，海藻酸钙纤维发生离子交换，转变成水溶性的海藻酸钠，蜡质载体内部形成贯通的三维网络孔道，这些孔道与外界连通，水能进入孔道内，为类芽孢杆菌提供氮源和磷源，使类芽孢杆菌在孔壁上生长繁殖并与水体充分接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载有微生物的碳源缓释蜡，其特征在于，包括蜡质载体，分布于蜡质载体内的非水溶性微生物碳源和助剂，以及分布于蜡质载体内的类芽孢杆菌。2.如权利要求1所述的碳源缓释蜡，其特征在于，所述类芽孢杆菌命名为DFB2
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6，已在2020年8月21日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为CGMCC No.20535，微生物分类命名为Paenibacillus harenae。3.如权利要求1所述的碳源缓释蜡，其特征在于：所述蜡质载体包括以下重量份的原料：软蜡70~75份，石蜡20份，微晶蜡5~10份，总量为100份；所述非水溶性微生物碳源包括以下原料：机油，PHBV；所述机油和PHBV的质量分别为蜡质载体质量的5~20%和1~2%；所述助剂包括以下原料：鼠李糖脂，水；所述鼠李糖脂和水的质量分别为蜡质载体质量的1~2%和1~2%；所述类芽孢杆菌的含量为每克蜡质载体内含有8
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105~1.2
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106cfu类芽孢杆菌。4.如权利要求3所述的碳源缓释蜡，其特征在于，所述软蜡的熔点为45~50℃，所述石蜡的熔点为55~65℃，所述微晶蜡的熔点为60~80℃。5.如权利要求1或2或3所述的碳源缓释蜡，其特征在于，所述类芽孢杆菌负载在微胶囊中，类芽孢杆菌微胶囊的制备方法如下：将浓度为5
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109~8
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109cfu/mL的类芽孢杆菌悬液与质量分数为1.5~2.5%的海藻酸钠溶液按1:7~8的体积比混合，以500~600r/min的转速搅拌乳化10~15min，而后喷入质量分数为0.5~1%的氯化钙溶液中，固化8~12min，经过滤、水洗、抽滤除水后，获得类芽孢杆菌微胶囊。6.如权利要求3所述的碳源缓释蜡，其特征在于，所述碳源缓释蜡还包括分布于蜡质载体内、呈三维网络结构的海藻酸钙纤维网；且所述海藻酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文武，苏悦，郑刚，刘鹏程，王伟，杨勇，
申请(专利权)人：杭州秀川科技有限公司，
类型：发明
国别省市：