一种游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法技术

本发明专利技术涉及一种游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法，包括：（1）将微藻投加入酸性含锰溶液，驯化培养4天；（2）配制质量分数为2

【技术实现步骤摘要】
一种游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法


[0001]本专利技术属于废水生物处理
，具体涉及一种游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法。本申请是2022年07月21日提交的申请号CN202210864900.5的延续申请，且要求其优先权，其全部内容特此通过引用方式并入本文。

技术介绍

[0002]锰是重要的黑色金属矿产资源，对国民经济的发展具有重要作用。我国锰矿资源十分丰富，居世界第4位，且大多分布在南方地区。广泛的应用导致开采、冶炼与加工过程产生了大量含锰废水。大部分含锰废水呈酸性，锰以Mn
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离子形态存在，如果含锰废水处理不当，进入环境中可导致受污染水体、土壤中的锰元素通过食物链富集至人体内，使肝脏等器官发生生化改变而坏死，而且导致许多出生缺陷、恶性肿瘤的发生。所以，开发一种廉价、高效、快速去除废水中Mn
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的方法对改善我国的水环境质量至关重要。
[0003]目前，已有文献报道微生物可以将溶液中Mn
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氧化生高价态锰，产生锰氧化物沉淀，从而将水体中Mn
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脱除。与吸附法、化学沉淀法相比，生物氧化除锰法具有成本低廉、无二次污染等特征，但是绝大多数锰氧化菌的最适pH为中性，强酸环境会影响其氧化Mn
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活性。本课题组已经从环境中筛选出了一株耐酸锰氧化菌Klebsiella sp. M3，已于2021.3.24保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO： M 2021261，该菌株在酸性条件下能够生长，将高浓度的Mn
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离子氧化产生锰氧化物沉淀，但是与中性条件下相比，该菌株对酸性水体中Mn
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的去除能力仍然偏差、速率低，而且溶液酸度越大，去除效果越差。再加上微生物氧化除锰过程是一个需氧过程，如果能够提高废水中溶解氧的浓度，将大大有利于生物氧化除锰。
[0004]微藻为酸性水环境中常见的一种生物体，通过光合作用，可以提升水体pH，并释放氧气可作为好氧细菌降解污染物的电子受体，同时细菌产生的二氧化碳也能供微藻进行光合作用。目前已有文献报道菌藻共生系统处理废水中氮、磷、有机物等污染物，通过菌藻的协同作用，获得满意的效果。专利CN202111084994.6公开了一种藻类提升细菌锰氧化功能的方法，向含低浓度Mn
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离子与双氯芬酸溶液中，加入锰氧化细菌（恶臭假单胞菌QJX
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1）和藻类（铜绿微囊藻），或者加入菌藻共培养的上清液，结果发现藻菌共存时产生的外泌物可以强化生物锰氧化过程。但是课题组通过研究发现将筛选的耐酸锰氧化菌与微藻直接接触用于处理含锰废水，并不利于微生物氧化除Mn
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，反而对Klebsiella sp. M3的氧化活性产生了抑制作用。因此，如何利用微藻协同锰氧化菌提高对酸性废水中Mn
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的去除能力，加快生物氧化去除高浓度Mn
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离子的效率，成为生物氧化法处理含锰废水的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决以上技术问题，提供一种游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法。
[0006]该方法按照以下步骤进行：
一、驯化微藻：将微藻投加入酸性含锰溶液，驯化培养4天；二、制备固定化锰氧化菌颗粒：配制质量分数为2
‑
4%海藻酸钠溶液，将锰氧化菌液加入到所述海藻酸钠溶液中搅拌均匀，所述锰氧化菌液与海藻酸钠溶液的体积比为1:2.5
‑
1: 4.0制备混合菌液，将所述混合菌液缓慢滴入质量分数为2
‑
3%CaCl2溶液中制备微球，所述微球在室温下硬化后取出，并用去离子水洗3
‑
5次，制成固定化颗粒；三、处理酸性含锰废水：将步骤二中制备所得固定化颗粒投加至动态试验反应器中，然后投加驯化后的微藻，形成菌藻共生系统；向所述动态试验反应器中加入酸性含锰废水，在室温环境下运行，定期向反应器投加菌、藻营养物质。
[0007]进一步地，所述微藻为四尾栅藻；进一步地，所述酸性含锰溶液中Mn
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浓度为20
‑
30 mg/L;进一步地，所述酸性含锰溶液初始pH为4.0
‑
5.0；进一步地，所述锰氧化菌为Klebsiella sp. M3，保藏编号CCTCC NO：M 2021261；进一步地，所述海藻酸钠溶液与所述锰氧化菌菌液混合前，先于121℃高压灭菌30分钟，取出后自然冷却至35
±
5℃。
[0008]进一步地，所述锰氧化菌液中的锰氧化菌为对数生长期的锰氧化菌；进一步地，所述锰氧化菌液是锰氧化菌悬浊液，所述锰氧化菌悬浊液是将冷藏保存的菌株，按照3
‑
5%体积比的接种量接种到JFM培养基中，振荡培养18~24小时，收集菌液进行离心，用PYCM液体培养基重新悬浮，制成悬菌液；进一步地，锰氧化菌悬浊液与海藻酸凝胶溶液的体积比为1:2.5
‑
1: 4.0；进一步地，步骤三中锰氧化菌在动态试验反应器中的菌密度为1
‑4×
10
8 cfu/mL；进一步地，所述的步骤三中的微藻为游离状态，藻细胞浓度为3
‑6×
10
5 cell/mL;进一步地，所述的步骤三光照强度为2000
‑
3000 lux；进一步地，所述的步骤三泵入酸性含锰废水的初始pH值为4.0
‑
6.0；进一步地，所述的步骤三进水中Mn
2+
离子浓度为20
‑
70 mg/L;进一步地，所述的步骤三水力停留时间为24
‑
48小时；进一步地，所述的步骤三每隔3
‑
4天向反应器中投加PYCM营养液；进一步地，所述的步骤三每隔7
‑
10天向反应器中投加BG11营养液。
[0009]进一步地，所述锰氧化菌保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉，保藏日期为2021.3.24；本专利技术的有益效果在于：（1）将锰氧化菌包埋固定化处理，可以避免废水酸度、重金属离子对微生物的直接毒害作用；（2）合理控制系统中游离微藻的浓度，使其既能够为颗粒中微生物的氧化锰作用提供适宜氧气和pH，又不至于对锰氧化菌的活性产生抑制作用；（3）本方法处理酸性含锰废水过程中微生物无流失，不会产生二次污染；（4）本方法用于处理含高浓度锰废水，效率高，能够达到排放标准；（5）系统能够长期运行、稳定、运作成本低，适合大规模废水处理。
附图说明
[0010]图1为动态试验反应器示意图；
具体实施方式
[0011]下面通过实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0012]应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法，其特征在于，包括：（1）驯化微藻：将微藻投加入酸性含锰溶液，驯化培养4天；（2）制备固定化锰氧化菌颗粒：配制质量分数为2
‑
4%海藻酸钠溶液，将锰氧化菌液加入到所述海藻酸钠溶液中搅拌均匀，所述锰氧化菌液与海藻酸钠溶液的体积比为1:2.5
‑
1: 4.0制备混合菌液，将所述混合菌液缓慢滴入质量分数为2
‑
3%CaCl2溶液中制备微球，所述微球在室温下硬化后取出，并用去离子水洗3
‑
5次，制成固定化颗粒；（3）处理酸性含锰废水：将步骤二中制备所得固定化颗粒投加至动态试验反应器中，然后投加驯化后的微藻，形成菌藻共生系统；向所述动态试验反应器中加入含锰废水，在室温环境下运行，定期向反应器投加菌、藻营养物质。2.如权利要求1所述的游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法，其特征在于，所述微藻为四尾栅藻。3.如权利要求1所述的游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法，其特征在于，所述酸性含锰溶液中Mn
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浓度为20
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30 mg/L；所述酸性含锰溶液初始pH为4.0
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5.0。4.如权利要求1所述的游离微藻协同固定化锰氧化菌处理酸性含锰废水的方法，其特征在于，所述锰氧化菌为Klebsiella sp. M3，保藏编号CCTCC NO：M 2021...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇超，周钏锋，刘嘉玲，高旋，沈澄，单胜道，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：