【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微生物膜制备，具体涉及一种微生物膜及其培养方法和应用。
技术介绍
1、微生物膜法净化污水是使微生物附着在载体表面上形成微生物膜，当水样流经微生物膜时，水样中的有机物及溶解氧向微生物膜内部扩散，膜内微生物以水样中的有机污染物为营养物质，在代谢过程中将有机物生物降解以达到净化目的。微生物膜在污水处理、生物检测等相关领域发挥重要作用。
2、微生物膜的稳定性与后续的污水处理、检测的性能有关。微生物膜的形成过程包括吸附和生长两个阶段。首先，载体与水样接触，水样中的微生物附着在载体表面。随着接触时间增长，在载体表面附着的微生物以水样中的有机物为营养物质代谢生长。然而，由于水样中有机物在微生物膜的吸附累积速率与微生物膜对有机物的降解消耗速率不匹配，多余的有机物在微生物膜内局部聚集沉积，打乱微生物膜叠层生长，导致培养的微生物膜不稳定。
技术实现思路
1、针对上述现有技术涉及的微生物膜培养不稳定的问题，本专利技术将提供一种微生物膜及其培养方法和应用，该培养方法为微生物膜生长阶段提供有利的代谢增殖条件，消除多余的有机物在微生物膜内局部累积，以实现载体挂膜稳定，微生物膜形成快速、结构完整。
2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
3、一种微生物膜的培养方法，包括如下步骤：
4、(1)水样和气体的混合流体流经载体表面构筑原始微生物膜，停止通入混合流体，静置，得到原始微生物膜；
5、(2)再将空白液和气体的混合流体流经所述原始微生
6、(3)步骤(1)和步骤(2)交替进行，得到所述微生物膜；
7、步骤(1)所述水样为含有微生物和有机物的水溶液；
8、步骤(1)和步骤(2)所述气体为含氧气的气体；
9、步骤(2)所述空白液包括缓冲溶液、自来水中的至少一种。
10、本专利技术先利用含微生物和有机物的水样和气体混合流体构筑原始微生物膜，再利用含微生物和有机物的水样和气体混合流体、空白液和气体混合流体交替流经微生物膜载体表面，水样提供微生物源和营养物质，空白液提供微生物膜稳定形成的环境，气体补充溶解氧以创造有利的代谢增殖条件，在本专利技术该培养方法下，载体挂膜稳定，微生物膜形成快速、结构完整，可用于污水处理、生物检测等相关领域。
11、优选地，步骤(1)中，所述水样的化学需氧量为10-1000mg/l。
12、化学需氧量是有机物浓度的指标，有机物是提供微生物生长的必要因子，有机物浓度过低，会显著增加微生物膜成膜时间；而有机物浓度过高，未能消耗的有机物容易吸附在微生物膜表面，对微生物成膜稳定性造成一定影响。
13、优选地，步骤(1)中，所述水样和气体的混合流体流经载体表面流动接触的时间为20min-10h。
14、水样中携带的微生物在载体表面定植，并利用水样中的有机物和气体中的氧气实现进一步增殖。水样和气体混合流体流过微生物膜载体表面时间过短，水样中的微生物在载体表面定植不充分，水样和气体混合液体流过微生物膜载体表面时间过长，容易造成水样中有机物在载体表面的过度吸附。
15、优选地，步骤(1)中，所述气体流速为0.1-2.0cm/s。
16、气体流速过低时，无法补充充足氧气，氧气作为限制条件时，会延长微生物膜成膜周期；氧气流速过高时，载体表面的微生物膜对氧气分子的捕获能力降低。使用本专利技术提供的上述流速时，氧气分子与微生物膜接触充分，氧气被微生物利用效率高。
17、优选地，步骤(1)中，所述水样的流速为0.1-2.0cm/s。
18、水样流速过低时，水利剪切力不足以将水样中悬浮物及颗粒物携带去除，容易造成悬浮物及颗粒物的沉降，影响成膜质量；而水样流速过高时，水样中携带的微生物无法有效的在载体表面吸附成膜。
19、优选地，步骤(1)中，所述气体为空气或氧气。
20、空气或氧气可以补充微生物有氧降解有机物过程所需的溶解氧，为微生物膜形成、生长创造有利的代谢增殖条件。
21、优选地，步骤(1)中，所述静置的时间为1-48h。
22、在静置过程中，吸附在载体表面的微生物增殖，进一步增加微生物膜成膜效率。
23、优选地，步骤(1)中，所述水样包括含有环境微生物的水样、人工配制含有微生物和有机物的水溶液中的至少一种。
24、所述水样为含有微生物和有机物的水溶液，包括各类含有环境微生物的实际水样(江水、河水、湖水、海水等地表水，或生活污水、活性污泥、含有微生物的工业废水等污染源废水等)，或含有特定种类微生物和有机物的实验室人工配制水样。这些水样中富含微生物和有机物，提供微生物源和营养物质，为微生物成膜和代谢生长提供必要条件。
25、优选地，步骤(1)中，所述载体的材质包括碳纤维、石墨烯、玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、尼龙、石英、硅胶中的至少一种；步骤(1)中，所述载体的结构类型包括流通式、单通道管式、多通道管式、平板式、折流板式中的至少一种。
26、所述微生物膜载体材质为碳纤维、石墨烯、玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、其他塑料、石英或硅胶等。上述载体材质有利于在载体表面进行功能化处理，提高微生物在载体表面的吸附性能及材料的生物相容性。反应器载体结构类型为流通式、单通道管式、多通道管式、平板式或折流板式等。上述反应器载体结构类型有利于水样及空白液在反应器内的输送，也有利于使用所构建的反应器进行相关的分析测试或水污染控制研究。所述载体的表面经过聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液正电荷修饰处理、氢氧化钠水溶液除油处理、氟化氢、氟化铵、三甲基氯硅烷中的至少一种功能化处理。经过特定试剂的功能化处理能够进一步改善载体表面的结构和形貌，促进微生物在载体表面的定植及增殖。
27、优选地，步骤(2)中，所述空白液和气体的混合流体流经所述原始微生物膜流动接触的时间为20min-5h。
28、所述空白液为不含有机物的水溶液，包括各类缓冲溶液(磷酸盐缓冲溶液、tris缓冲溶液、碳酸氢钠缓冲溶液等)，或市政自来水。空白溶液能够提供微生物生长的必要无机盐，但不含有机物。空白溶液与气体混合流体流经微生物膜载体表面时，能及时将吸附在载体表面的有机物溶解释放在空白中，或促进微生物膜对有机物的消耗，达到降低微生物膜中有机物含量，保证成膜稳定。
29、优选地，步骤(2)中，所述空白液的电导率为50μs/cm-500ms/cm。
30、空白溶液提供一定量的无机盐离子，维持微生物渗透压平衡，提高其生理活性。本专利技术上述提供的电导率范围，可以维持淡水及海水中绝大部分微生物活性。
31、优选地，步骤(2)中，所述空白液的流速为0.1-2.0cm/s。
32、空白液流经微生物膜载体表面时，可携带过量的有机物溶出，同时提供的氧分子可进一步促进定植的微生物增殖，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微生物膜的培养方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水样的化学需氧量为10-1000mg/L。
3.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水样和气体的混合流体流经载体表面流动接触的时间为20min-10h。
4.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(2)中，所述空白液和气体的混合流体流经所述原始微生物膜流动接触的时间为20min-5h。
5.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(3)中，所述交替的次数为10-100次。
6.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，包括如下中的至少一种：
7.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，包括如下中的至少一种：
8.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(1)中，所述载体的材质包括碳纤维、石墨烯、玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、尼龙、石英、硅胶中的至少一种；步骤(1)中
9.一种微生物膜，其特征在于，由权利要求1～8任意一项所述的微生物膜的培养方法制得。
10.一种权利要求9所述的微生物膜在污水处理、检测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种微生物膜的培养方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水样的化学需氧量为10-1000mg/l。
3.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水样和气体的混合流体流经载体表面流动接触的时间为20min-10h。
4.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(2)中，所述空白液和气体的混合流体流经所述原始微生物膜流动接触的时间为20min-5h。
5.如权利要求1所述的微生物膜的培养方法，其特征在于，步骤(3)中，所述交替的次数为10-100次。
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