一种可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法，该可缓释营养的固定化微生物颗粒采用聚乙烯醇和海藻酸钠为载体材料制备凝胶溶液，将高效降解菌株和营养物质与灭过菌的凝胶溶液混合，使用玻璃棒搅拌后得到均匀的混合溶液，在无菌环境下将均匀的混合溶液逐滴滴入交联剂中形成4

【技术实现步骤摘要】
一种可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法


[0001]本专利技术属于环保
，尤其是涉及一种可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]在现代工业废水中，存在很多有毒或难生物降解的有机污染物，使得工业废水难以被高效处理，此类废水若不经处理排入水体中，会危害水生生物的繁殖和生存，废水中的某些有机污染物具有致畸或致癌作用，可在食物链中聚积传输，严重威胁到人类的生命安全。如树脂、医药、木材加工、煤气站等工业生产过程中产生的含酚废水，此类废水含酚量高、COD浓度高，难以使用常规的废水处理方法处理，酚类化合物会抑制微生物活性，难以进行生化处理；另外，还有化工厂、焦化厂等工业生产过程中产生的废水，其中含有苯酚、吡啶、喹啉、硝基苯等有毒难降解的有机污染物，典型代表如焦化废水。焦化废水成分复杂、具有较高的毒性和致癌作用，不同焦化厂的不同生产环节产生的废水污染物成分各不相同，具有碳氮比失衡、焦油含量大、可生化性差等特点；除此之外，还有塑料、制革以及油漆等行业在生产和使用甲醛过程中产生的甲醛废水，其浓度可达到200
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7000mg/L。2017年，甲醛被世界卫生组织列为一类致癌物，其致癌性和致畸性严重威胁人类健康，因此，甲醛废水的处理成为了废水处理领域的热点问题。
[0003]现有废水处理方法主要有物理法、化学法、生物法或组合方法，其中生物法因其具有成本低、工艺简单等优势成为现在废水处理中常用的技术手段之一。但是这类有毒或难生物降解的废水往往会对微生物产生毒害作用，严重抑制微生物活性；此外，传统的生物法在实际应用过程中易造成微生物流失的现象，处理效率低。利用固定化微生物技术能够将微生物附着在固定化载体上，形成一种微环境，将微生物与水体环境隔离开，屏蔽环境中土著微生物的竞争抑制，降低废水中有毒有害污染物的毒害作用，提高微生物存活率，进而提高污水处理效率。此外，微生物被固定在载体上，不易脱落流失，提高了资源利用率、降低了二次污染的风险。因此，利用固定化微生物技术处理此类有毒或难生物降解废水具有十分重要的研究意义。
[0004]难生物降解有机废水主要是指可生化性小于0.2但还需继续处理的废水，在对这类废水进行生化处理时需要一定比例的氮源，如含酚废水、焦化废水、甘薯淀粉废水等COD含量高的废水，而生化脱氮反应时则需要一定比例的碳源，因此在废水处理过程需要补充一定的碳氮源来满足生化处理的要求。传统的外部投加营养物质的方法可以为体系中提供足够的营养，但这种方式会造成资源随水流失的问题，导致利用率不高。因此，为减小环境冲击力的影响，防止补充营养的大量流失，对投加方式提出了多元和缓释的要求。缓释技术最早应用于药物领域，后来在废水处理中提供营养源方面也有所应用，缓释技术可以使得营养物质在一段时间内保持一定的有效浓度，提高资源利用率。本专利技术通过固定化微生物耦合缓释技术制备可缓释营养的固定化微生物颗粒，其携带的营养物质可以调节废水的碳氮比，强化生物法处理这种碳氮比失衡，难降解废水的处理效果。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法，以解决菌株在碳氮比失衡水体中营养匮乏、生物活性受抑制，导致降解效果差的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种可缓释营养的固定化微生物颗粒的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0008]1)利用聚乙烯醇和海藻酸钠制备凝胶溶液；
[0009]2)制备待固定化菌株菌悬液；
[0010]3)将步骤2)得到的菌悬液加入至步骤1)制得的凝胶溶液中并搅拌，菌液与凝胶溶液体积比为1:4
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1:9；
[0011]4)之后加入尿素，使其质量浓度为10％
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20％(W/V)，继续搅拌至充分混合，搅拌均匀后静置等待至气泡完全消失；
[0012]5)将步骤4)得到的混合液先滴加至饱和硼酸溶液和3％氯化钙溶液的混合溶液中进行一次交联，再将交联后的颗粒转移至硫酸钠溶液中二次交联，最后形成4
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5mm的球形颗粒；
[0013]6)交联完成后使用无菌水清洗颗粒以洗去表面交联剂，然后将颗粒浸泡在无机盐培养基中并放置于4℃冰箱中备用。
[0014]进一步，步骤1)的具体方法为：称取聚乙烯醇、海藻酸钠于烧杯中，搅拌粉末使其混合均匀；之后加入去离子水在80℃水浴中搅拌混合均匀，每90mL凝胶溶液中聚乙烯醇与海藻酸钠的质量分别为8g、2g；然后置于高压灭菌锅中，在121℃条件下湿热灭菌20min，完成后取出冷却至室温。
[0015]进一步，步骤2)的具体方法为：将待固定化菌株培养至对数生长期，收集菌体；在无菌条件下，用无菌水清洗3次后悬浮于无菌水中，并调节OD600值为2.7，制得待固定化菌株菌悬液。
[0016]进一步，步骤3)和4)的搅拌条件为：在室温下搅拌30
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40min。
[0017]进一步，步骤5)中，第一次交联条件为：4℃下交联2
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4小时，第二次交联条件为：4℃下交联22
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24h。
[0018]进一步，硫酸钠溶液的浓度为0.5mol/L。。
[0019]本专利技术还提供了一种由上所述的制备方法制备的可缓释营养的固定化微生物颗粒。
[0020]本专利技术还提供了一种如上述所述的可缓释营养的固定化微生物颗粒的应用，其可应用于高碳氮比或氮缺乏的污染水体中，因其自身携带营养物质，通过缓释的方式起到连续提供营养的作用，从而高效持久地降解水体中有机污染物。
[0021]进一步，应用于污水处理之前需进行固定化微生物的驯化。
[0022]进一步，驯化的方法为：将固定化微生物颗粒在模拟废水中培养驯化，待底物被降解耗尽后，再次加入适量底物，直至降解效果稳定；其中，模拟废水为在无氮无机盐培养基中加入可被微生物降解利用的特异底物所形成的混合溶液。
[0023]进一步，无氮无机盐的组成为：NaCl 1.0g/L；K2HPO
4 1.0g/L；KH2PO
4 0.5g/L；MgSO
4 0.2g/L。
[0024]相对于现有技术，本专利技术所述的可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法具
有以下优势：
[0025](1)本专利技术所述的可缓释营养的固定化微生物颗粒将尿素作为氮源包埋进载体材料中，固定在颗粒结构中，自身携带氮源，通过缓释的方式起到连续提供营养的作用，可以保证微生物在氮源匮乏的污染水体中大量繁殖，从而协同高效持久地降解水体中的污染物；另外，氮源包埋在颗粒中，稳定释放不易产生二次污染，避免直接投加氮源造成的氮源流失，导致利用率低，资源浪费。
[0026](2)本专利技术在制备固定化微生物颗粒的过程中，经过先后两次交联，首先利用聚乙烯醇和海藻酸钠作为载体形成交联网络结构，将尿素包裹在内部，抑制尿素的流失与挥发，并且形成的结构可以达到缓释尿素的作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可缓释营养的固定化微生物颗粒的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1)利用聚乙烯醇和海藻酸钠制备凝胶溶液；2)制备待固定化菌株菌悬液；3)将步骤2)得到的菌悬液加入至步骤1)制得的凝胶溶液中并搅拌，菌液与凝胶溶液体积比为1:4
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1:9；4)之后加入尿素，使其质量浓度为10％
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20％(W/V)，继续搅拌至充分混合，搅拌均匀后静置等待至气泡完全消失；5)将步骤4)得到的混合液先滴加至饱和硼酸溶液和3％氯化钙溶液的混合溶液中进行一次交联，再将交联后的颗粒转移至硫酸钠溶液中二次交联，形成4
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5mm的球形颗粒；6)交联完成后使用无菌水清洗颗粒以洗去表面交联剂，然后将颗粒浸泡在无机盐培养基中并放置于4℃冰箱中备用。2.根据权利要求1所述的可缓释营养的固定化微生物颗粒的制备方法，其特征在于：步骤1)的具体方法为：称取聚乙烯醇、海藻酸钠于烧杯中，搅拌粉末使其混合均匀；之后加入去离子水在80℃水浴中搅拌混合均匀，每90mL凝胶溶液中聚乙烯醇与海藻酸钠的质量分别为8g、2g；然后置于高压灭菌锅中，在121℃条件下湿热灭菌20min，完成后取出冷却至室温。3.根据权利要求1所述的可缓释营养的固定化微生物颗粒的制备方法，其特征在于：步骤2)的具体方法为：将待固定化菌株培养至对数生长期，收集菌体；在无菌条件下，用无菌水清洗3次后悬浮于无菌水中，并调节OD600值为2.7...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志国，孙静，杨宗政，孙炜，刘翙羽，左梓涵，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：