CN103031298B

CN103031298B - 一种降解水中石油的固定化微生物颗粒

Info

Publication number: CN103031298B
Application number: CN201110299829.2A
Authority: CN
Inventors: 郭书海; 魏小娜; 李刚; 吴波
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN103031298A

Abstract

本发明属于生物固定化及环保技术领域，具体的说是一种降解低浓度含油水中石油的固定化微生物颗粒。固定化微生物颗粒由包埋材料与活性污泥组成，其中包埋材料与活性污泥按质量比为0.5-2∶1混合；包埋材料由载体、SiO₂、表面活性剂和交联剂组成，载体为聚乙烯醇和海藻酸钠；表面活性剂为Tween 80和/或鼠李糖脂，其中载体浓度为8％～12％(W/V)，SiO₂浓度为1.5％～3％(W/V)，表面活性剂中Tween80终浓度为100～200mg/L，鼠李。采用本发明方法制备的固定化微生物可以有效的降低界面张力，增大油/水界面面积，明显促进油类污染物的生物降解过程，大幅度提高微生物的除油效果。

Description

一种降解水中石油的固定化微生物颗粒

技术领域

本发明属于生物固定化及环保技术领域，具体的说是一种降解水中石油的固定化微生物颗粒。

背景技术

石油开采生产过程会产生大量石油类污染物，这些污染物可以经过多种途径进入地表水体，对当地地表水系统造成一定程度的污染，且其污染呈现污染面积大、污染物浓度低、不易去除等特点。此外，地表水体流动性大、季节性强，复杂的污染特性增加了传统修复技术实施的困难。

固定化微生物技术是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用的一种基本技术。固定化微生物的制备方法大致可分为吸附法、共价结合法、交联法和包埋法4种。包埋法是细胞固定化最常用的方法，可分为凝胶包埋法和微胶囊法，即将细胞包裹于凝胶的微小格子内或半透膜聚合物的超滤膜内。该法操作简单，对细胞活性影响较小，强度较高，目前已被广泛地应用于废水处理。

与应用游离微生物的技术相比，固定化微生物技术可以使微生物在某一固定区域具有较高的密度，减轻或消除微生物的流失，提高反应速度，同时固定化细胞颗粒的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害，便于培养优势微生物种群，使其在复杂环境中和激烈的操作条件下可稳定地发挥高效性能，特别适用于染物浓度较低的流动水体污染物的去除。

对包埋法固定化微生物来说，底物和氧在包埋材料中的扩散速度是影响污染物去除效果的主要制约因素。油类污染物在水体中的分散性、液滴大小、表面张力等，是影响其在包埋载体中扩散的主要因素，因而严重制约着该类污染物的微生物降解速度和处理时间，甚至在优势菌种高度密集的情况下，降解效果仍然较差。因此，如何降低界面张力，增大油/水界面面积，提高油类的生物可利用性是解决问题的关键。

发明内容

本发明目的在于提供一种降解水中石油的固定化微生物颗粒。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：固定化微生物颗粒由载体、SiO₂、表面活性剂、活性污泥和交联剂组成，包埋载体浓度为8％～12％(W/V)，SiO₂浓度为1.5％～3％(W/V)，表面活性剂Tween80终浓度为100～200mg/L，鼠李糖脂终浓度为100～180mg/L。制备时以聚乙烯醇和海藻酸钠为包埋载体，在包埋载体上担载抑制固定化颗粒水溶膨胀的SiO₂，加入活性污泥、表面活性剂，以含2％(W/W)CaCl₂的饱和硼酸溶液为交联剂，采用延时包埋法，制成直径为3mm～5mm的固定化微生物颗粒。

本发明所具有的优点：

1.本发明微生物颗粒可对石油类污染物浓度较低、油分粒径较大的水进行处理，对该水体中的石油类污染物仍能显示较高的降解效率，并且该降解效率可以长时间稳定保持。

2.采用本发明方法制备的固定化微生物颗粒，通过添加适宜浓度的表面活性剂，能够降低界面张力，增大油/水界面面积，增强了微生物与油类的直接接触；通过表面活性剂的增溶作用，实现了固定化颗粒附近油相在水相中的分散，提高了油类的微生物可利用率。采用本发明方法制备的固定化微生物颗粒，能明显促进石油污染物的微生物降解过程，大幅度提高微生物的除油效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

1、固定化微生物颗粒的制备

固定化微生物颗粒，其包埋混合液组分及比例见表1。

表1固定化微生物颗粒各成分比例

聚乙烯醇(W/V)	海藻酸钠(W/V)	二氧化硅(W/V)	Tween80(mg/L)
				8％	0.6％	2％	120

制备方法，具体步骤如下：

1)活性污泥的处理：活性污泥取自沈阳市某生活污水处理厂回流污泥，通过实验室活性污泥法模拟装置驯化，驯化条件为：污泥浓度3g/L，DO3～4mg/L，HRT 3h。驯化30d后，取处于对数生长期的活性污泥以3500r/min离心15min，弃去上清液取沉淀备用。

2)按表1所述比例成分配制包埋材料混合液，待用；

3)将步骤1)所得沉淀与步骤2)配制的包埋材料混合液，按1∶1(W/W)的比例混合，将获得的混合物缓慢滴入含2％(W/W)CaCl₂的饱和硼酸溶液中，进行交联反应，获得固定化微生物颗粒；

4)将步骤3)获得的固定化颗粒在-4℃条件下固化交联24h，取出，用蒸馏水洗涤3次，备用。

所得固定化微生物颗粒粒径为3mm～5mm的球状微生物颗粒，微生物活性损失小，活性恢复快。

2、低浓度含油水处理效果

实验进水水质情况见表2。

表2实验进水水质情况

水质指标	CODcr	BOD₅	石油类
				测定值	80～120mg/L	25.4～33.8mg/L	5～12mg/L

反应器内固定化微生物颗粒的填充率为20％，DO为3～4mg/L，连续进水条件下，HRT 10h，COD去除率为41％，石油类去除率为57.9％。

实施例2

1、固定化微生物颗粒的制备

固定化微生物颗粒，其包埋混合液组分及比例见表3。

表3固定化微生物颗粒各成分比例

制备方法，具体步骤如下：

1)活性污泥的处理：活性污泥取自沈阳市某生活污水处理厂回流污泥，通过实验室活性污泥法模拟装置驯化，驯化条件为：污泥浓度3g/L，DO 3～4mg/L，HRT 3h。驯化30d后，取处于对数生长期的活性污泥以3500r/min离心15min，弃去上清液取沉淀备用。

2)按表3所述比例成分配制包埋材料混合液，待用；

所得固定化微生物颗粒粒径为3mm-5mm的球状微生物颗粒，微生物活性损失小，活性恢复快。

2、低浓度含油水处理效果

实验进水水质情况见表4。

表4实验进水水质情况

反应器内固定化微生物颗粒的填充率为20％，DO为3～4mg/L，连续进水条件下，HRT 10h，COD去除率为47.6％，石油类去除率为55.8％。

实施例3

固定化微生物颗粒由包埋材料与活性污泥组成，其中包埋材料与活性污泥按质量比为2∶1混合；包埋材料由载体、SiO₂、表面活性剂和交联剂组成，载体为聚乙烯醇和海藻酸钠；表面活性剂为Tween 80，其中载体浓度为10％(W/V)，SiO₂浓度为2％(W/V)，表面活性剂中Tween80终浓度为150mg/L。

所述载体为聚乙烯醇和海藻酸钠，按质量比计15∶1。

实施例4

固定化微生物颗粒由包埋材料与活性污泥组成，其中包埋材料与活性污泥按质量比为1.5∶1混合；包埋材料由载体、SiO₂、表面活性剂和交联剂组成，载体为聚乙烯醇和海藻酸钠；表面活性剂为或鼠李糖脂，其中载体浓度为9％(W/V)，SiO₂浓度为2.5％(W/V)，表面活性剂中鼠李糖脂终浓度为150mg/L。所述载体为聚乙烯醇和海藻酸钠，按质量比计16∶1。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种降解水中石油的固定化微生物颗粒，其特征在于：固定化微生物颗粒由包埋材料与活性污泥组成，其中包埋材料与活性污泥按质量比为0.5-2∶1混合；包埋材料由载体、SiO₂、表面活性剂和交联剂组成，载体为聚乙烯醇和海藻酸钠；表面活性剂为Tween 80和/或鼠李糖脂，其中载体浓度为8％～12％(W/V)，SiO₂浓度为1.5％～3％(W/V)，表面活性剂中Tween80终浓度为100～200mg/L，鼠李糖脂终浓度为100～180mg/L。

2.按权利要求1所述的降解水中石油的固定化微生物颗粒，其特征在于：以聚乙烯醇和海藻酸钠为包埋载体，在包埋载体上担载抑制固定化颗粒水溶膨胀的SiO₂，加入活性污泥、表面活性剂，以含2％(W/W)CaCl₂的饱和硼酸溶液为交联剂，采用延时包埋法，制成直径为3mm～5mm的固定化微生物颗粒。

3.按权利要求1或2所述的降解水中石油的固定化微生物颗粒，其特征在于：所述载体为聚乙烯醇和海藻酸钠，按质量比计10∶1-20∶1。