CN104803487A

CN104803487A - 一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法

Info

Publication number: CN104803487A
Application number: CN201510192469.4A
Authority: CN
Inventors: 何丹农; 董亚梅; 童琴; 严鹏
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开了一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法。该固定化硝化菌是由具有网格结构的高分子水凝胶及固定在网格中的活性硝化菌构成。高分子水凝胶是水溶性丙烯酸酯单体经自由基聚合形成。本发明公开了固定化硝化菌在水族箱中使用方法，并提供了固定化硝化菌在水族箱中使用装置。本发明实施例的氨氮去除率可以达到95%。使用该硝化菌颗粒处理水族箱中氨氮，简便易行，氨氮去除率高。

Description

一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环境净化领域的硝化菌及其制备方法，具体是一种固定化硝化菌及其去除水族箱中氨氮的方法。

背景技术

在水族箱中养殖水生动物的过程中，水生动物的粪便及残饵中都含有大量的氮，水体中氮主要以氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和有机氮的形式存在。水体中氨氮和亚硝酸盐的积聚会引起水体溶氧急剧下降、有害气体增多，有害细菌和条件致病菌大量滋生，造成水生动物疾病暴发和大量死亡。通常水族箱养殖废水中的氨氮和亚硝酸都采用过滤式净化材料去除，例如滤膜、海绵、多孔陶瓷或类似的材料，硝化菌（氨氧化细菌或亚硝酸盐氧化细菌）通过吸附作用附着在该类载体材料的孔隙中，在水族箱中的养殖废水流经过滤材料时，硝化菌与氨氮或者亚硝酸氮接触并进一步降解去除。过滤式净化材料本身不具有降解氨氮和亚硝酸氮的功能，只有足够的硝化菌附着在过滤材料上才能达到去除效果。而大多数硝化菌是化能自养型微生物，繁殖速度慢，在过滤材料上的吸附过程通常需要大约两到四周的时间，才能发挥作用将氨氮转化为亚硝酸氮，而亚硝酸氮比氨氮的毒性更大而且更容易在养殖废水中积累。吸附在过滤材料上的硝化菌还需要的二至四个星期的时间才能将亚硝酸氮进一步氧化成没有毒性的硝酸氮。在过滤材料放置在水族箱后的两周至两个月的时间后，水族箱的水质才能有利于水生动物的生长。此外过滤材料的孔隙很容易被堵塞而影响其继续使用，必须进行定期的清理或更换，在过滤材料的清洗或更换过程中，附着在过滤材料上的硝化菌也被一起清除了，硝化菌在过滤材料上的再次吸附和富集又需要很长的时间。因此，常用的过滤材料降解氨氮的最大的问题是在放置在水族馆后不能马上发挥作用。此外，过滤材料在水族箱中的摆放常常是为了美化的目的，而吸附了硝化菌后的过滤材料会破坏水族馆的美观。本发明将高浓度的活性硝化菌固定化在高分子水凝胶中，制成具有高活性的固定化硝化菌。固定化硝化菌可以在投放到水族箱后立即降解水体中的氨氮和亚硝酸氮。同时包含了固定化硝化菌的水族馆净化装置不仅能去除水族箱的氨氮还能与整个水族馆环境有机的融为一体，提高水族馆的景观效果。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备和使用方法。

一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法，其特征在于，将硝化菌浓缩液加入丙烯酸酯单体溶于去离子水后形成的乳液中，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入交联剂和引发剂，经乳液自由基聚合形成固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成一定尺寸的规整颗粒，即得到固定化硝化菌。

所述的固定化硝化菌中硝化菌浓缩液的质量百分比为5～30%，丙烯酸酯单体的质量百分比为10～40%，交联剂的质量百分比为5～10%，引发剂的质量百分比为0.1～1.0%，去离子水的质量百分比为19～79.9%。

所述的硝化菌浓缩液是在好氧条件下培养并筛选和驯化处理后得到的硝化菌，混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）为8000-40000 mg/L。

所述的交联剂为N,N’-亚甲基丙烯酸酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或其组合。

所述的引发剂为N,N,N’, N’-四甲基乙二胺、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐中的一种或其组合。

将得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的过滤槽中，在水族箱自身水循环过程中，含氨氮养殖废水在经过含有固定化硝化菌的过滤槽去除氨氮后再返回水族箱。

本发明采用固定化硝化菌去除水族箱中的氨氮，该固定化硝化菌不仅具有良好的稳定性而且保留了硝化菌的活性，具有硝化菌负载量、活性高、氨氮去除速度快、净化效率高、成本低、制备工艺简单等特点，并且可以直接结合水质净化装置，将制备的包埋硝化菌可以应用于水族箱中氨氮和亚硝酸氮的去除，可以达到良好的处理效果。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

将25g分子量为5000的丙烯酸酯单体溶解在36.5g去离子水中形成乳液，在乳液中加入30g MLVSS 15000mg/L的硝化菌浓缩液，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入7.5g 聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和1g 亚硫酸钠，经乳液自由基聚合形成大块固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成边长为2mm的立方体，即得到固定化硝化菌。将得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的过滤槽中，在水族箱自身水循环流速10 mL/min的连续通过固定化硝化菌，与未放置固定化硝化菌对照，氨氮去除率可达到98.1%。

实施例2：

将10g分子量为10000的丙烯酸酯单体溶解在69.5g去离子水中形成乳液，在乳液中加入15g MLVSS 22000mg/L的硝化菌浓缩液，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入5g 聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.5g 亚硫酸钠，经乳液自由基聚合形成大块固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成边长为4mm的立方体，即得到固定化硝化菌。将得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的过滤槽中，在水族箱自身水循环流速10 mL/min的连续通过固定化硝化菌，与未放置固定化硝化菌对照，氨氮去除率可达到98.3%。

实施例3：

将20g分子量为10000的丙烯酸酯单体溶解在46.5g去离子水中形成乳液，在乳液中加入25g MLVSS 18000mg/L的硝化菌浓缩液，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入7.5g 聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和1g 亚硫酸氢钠，经乳液自由基聚合形成大块固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成边长为2mm的立方体，即得到固定化硝化菌。将得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的过滤槽中，在水族箱自身水循环流速10 mL/min的连续通过固定化硝化菌，与未放置固定化硝化菌对照，氨氮去除率可达到97.1%。

实施例4：

将10g分子量为4000的丙烯酸酯单体溶解在74.5g去离子水中形成乳液，在乳液中加入10g MLVSS 20000mg/L的硝化菌浓缩液，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入5g聚乙二醇二丙烯酸酯和0.5g N,N,N’, N’-四甲基乙二胺，经乳液自由基聚合形成大块固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成边长为3mm的立方体，即得到固定化硝化菌。将得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的过滤槽中，在水族箱自身水循环流速20 mL/min的连续通过固定化硝化菌，与未放置固定化硝化菌对照，氨氮去除率可达到96.6%。

实施例5：

将20g分子量为3000的丙烯酸酯单体溶解在52g去离子水中形成乳液，在乳液中加入20g MLVSS 15000mg/L的硝化菌浓缩液，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入7.5g聚乙二醇二丙烯酸酯和0.5g N,N’-四甲基乙二胺，经乳液自由基聚合形成大块固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成边长为5mm的立方体，即得到固定化硝化菌。将得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的过滤槽中，在水族箱自身水循环流速20 mL/min的连续通过固定化硝化菌，与未放置固定化硝化菌对照，氨氮去除率可达到96.2%。

实施例6：

将15g分子量为5000的丙烯酸酯单体溶解在52g去离子水中形成乳液，在乳液中加入25g MLVSS 10000mg/L的硝化菌浓缩液，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入7.5g N,N’-亚甲基丙烯酸酰胺和0.5g 亚硫酸钠，经乳液自由基聚合形成大块固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成边长为4mm的立方体，即得到固定化硝化菌。将得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的过滤槽中，在水族箱自身水循环流速40 mL/min的连续通过固定化硝化菌，与未放置固定化硝化菌对照，氨氮去除率可达到95.2%。

Claims

1.一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法，其特征在于，将硝化菌浓缩液加入丙烯酸酯单体溶于去离子水后形成的乳液中，快速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入交联剂和引发剂，经乳液自由基聚合形成固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝胶，将此水凝胶切成一定尺寸的规整颗粒，即得到固定化硝化菌。

2.根据权利要求1所述的一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法，其特征在于，所述的固定化硝化菌中硝化菌浓缩液的质量百分比为5～30%，丙烯酸酯单体的质量百分比为10～40%，交联剂的质量百分比为5～10%，引发剂的质量百分比为0.1～1.0%，去离子水的质量百分比为19～79.9%。

3.根据权利要求1所述的一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法，其特征在于，所述的硝化菌浓缩液是在好氧条件下培养并筛选和驯化处理后得到的硝化菌，混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）为8000-40000 mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法，其特征在于，所述的交联剂为N,N’-亚甲基丙烯酸酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或其组合。

5.根据权利要求1所述的一种去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为N,N,N’, N’-四甲基乙二胺、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐中的一种或其组合。