一种用于水处理的微生物蜡及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水处理技术领域，公开了一种用于水处理的微生物蜡及其制备方法。该微生物蜡包括：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；分布于蜡质载体内、呈三维网络结构的改性聚乙烯醇纤维网，且所述改性聚乙烯醇纤维网中的改性聚乙烯醇纤维延伸至蜡质载体表面与外界相通；分布于改性聚乙烯醇纤维中的Paenibacillus harenae DFB2

【技术实现步骤摘要】
一种用于水处理的微生物蜡及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种用于水处理的微生物蜡及其制备方法。

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用于水处理的微生物蜡及其制备方法。本专利技术的微生物蜡能缓慢释放碳源，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，有利于微生物的生长繁殖；并且，本专利技术的微生物蜡中能形成贯通的三维网络孔道，使在孔壁上生长繁殖的类芽孢杆菌能与水体充分接触，从而提高水处理效率。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：一种用于水处理的微生物蜡，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；分布于蜡质载体内、呈三维网络结构的改性聚乙烯醇纤维网；且所述改性聚乙烯
醇纤维网中的改性聚乙烯醇纤维延伸至蜡质载体表面与外界相通；分布于改性聚乙烯醇纤维中的类芽孢杆菌。
[0007]本专利技术产品投入待处理水体(高氮)中后，改性聚乙烯醇纤维逐渐溶解，释放其中的类芽孢杆菌，蜡质载体能为其提供生长繁殖场所，起到促进和富集类芽孢杆菌的作用；同时，由于所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]本专利技术的蜡质载体中分布有三维网络结构的改性聚乙烯醇纤维网，将蜡质载体浸泡于水中后，改性聚乙烯醇纤维网遇水溶解，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，使在孔壁上生长繁殖的类芽孢杆菌能与水体充分接触，提高水处理效果；此外，改性聚乙烯醇纤维网为类芽孢杆菌提供了载体，当改性聚乙烯醇纤维溶解时，微生物被释放后附着在孔壁上，相较于将微生物直接加入蜡块中而言，本专利技术的方法能防止蜡块内部的微生物无法接触水体，故能提高水处理效率。
[0009]常规的制孔工艺(如充气搅拌制孔、添加致孔剂等)制得的孔洞，虽然孔隙率可以控制在很高水平，但是孔洞之间相互独立，无法实现贯通，因此不利于水渗透进入蜡质载体内部，在孔壁上生长繁殖的类芽孢杆菌无法与水体充分接触以发挥净水作用。因此，本专利技术与传统制孔工艺相比能够实现孔洞之间的贯通，增加蜡质载体与水体的接触面积，进而提高水处理效果。此外，相较于传统制孔工艺而言，本专利技术的孔隙率可控，能防止孔隙率过高导致碳源物质过快释放，投放初期未被利用的碳源会导致水体中的COD升高，并破坏碳氮磷平衡，不利于类芽孢杆菌的生长繁殖，也能防止孔隙率过低导致蜡质载体与水体的接触面积过小，影响水处理效率。
[0010]另一方面，在微生物蜡的制备过程中，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
‑
6，它能耐受90℃的高温，因而能添加到微生物蜡中。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。
[0011]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，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，其保藏编号为CGMCC No.20535，微生物分类命名为Paenibacillus harenae。
[0012]普通聚乙烯醇的溶解温度通常在80℃以上，而低聚合度的聚乙烯醇虽然具有较低的溶解温度，但可纺性差，难以制成纤维。本专利技术对聚乙烯醇纤维进行改性以提高其亲水性，一方面能防止水处理时聚乙烯醇纤维网在常温水体中的溶解过于缓慢，导致微生物释放过慢，以及微生物蜡内部与水体接触面积过小，限制水处理效率，另一方面能降低纺丝液的温度，使类芽孢杆菌能被添加在纺丝液中，从而实现聚乙烯醇纤维网中微生物的负载。
[0013]经鉴定(见实施例1)，菌株DFB2
‑
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。
[0014]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重量份的原料：机油5～20份， PHBV 1～2份；所述助剂包括以下重量份的原料：鼠李糖脂1～2份，水1～2份；所述改性聚乙烯醇纤维网占蜡质载体重量的30～40％；所述类芽孢杆菌的含量为每克蜡质载体内含有 1
×
105～5
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105cfu类芽孢杆菌。
[0015]上述PHBV是指3
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羟基丁酸酯和3
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羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水处理的微生物蜡，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；分布于蜡质载体内、呈三维网络结构的改性聚乙烯醇纤维网；且所述改性聚乙烯醇纤维网中的改性聚乙烯醇纤维延伸至蜡质载体表面与外界相通；分布于改性聚乙烯醇纤维中的类芽孢杆菌。2.如权利要求1所述的微生物蜡，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所述的微生物蜡，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重量份的原料：机油5~20份，PHBV 1~2份；所述助剂包括以下重量份的原料：鼠李糖脂1~2份，水1~2份；所述改性聚乙烯醇纤维网占蜡质载体重量的30~40%；所述类芽孢杆菌的含量为每克蜡质载体内含有1
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105~5
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105cfu类芽孢杆菌。4.如权利要求3所述的微生物蜡，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所述的微生物蜡，其特征在于，所述改性聚乙烯醇纤维的直径为0.5~1.5mm。6.如权利要求1或3或5所述的微生物蜡，其特征在于，所述改性聚乙烯醇纤维的制备方法如下：（i）制备改性聚乙烯醇：在保护气氛中，将聚乙烯醇和尿素加入二甲基亚砜中，升温至80~90℃搅拌溶解，向其中滴加...

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