CN107265656B - 一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法 - Google Patents

一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107265656B
CN107265656B CN201710429846.0A CN201710429846A CN107265656B CN 107265656 B CN107265656 B CN 107265656B CN 201710429846 A CN201710429846 A CN 201710429846A CN 107265656 B CN107265656 B CN 107265656B
Authority
CN
China
Prior art keywords
denitrification
visible light
culture medium
temperature
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710429846.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107265656A (zh
Inventor
郑雄
陈银广
梁琳达
张媛媛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201710429846.0A priority Critical patent/CN107265656B/zh
Publication of CN107265656A publication Critical patent/CN107265656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107265656B publication Critical patent/CN107265656B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/16Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C02F2101/163Nitrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/20Heavy metals or heavy metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02Temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/10Temperature conditions for biological treatment

Abstract

本发明提供一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法,包括以下步骤:(1)配制反硝化培养基,调节pH值至7.0,在预定温度下高压灭菌第一预定时间;(2)在厌氧环境下,将经超声处理过的AgNPs悬浮液加入经步骤(1)处理的反硝化培养基中,接种反硝化微生物;(3)于恒温光照摇床内振荡培养第二预定时间,进行反硝化作用。本方法所采用的光源属于可见光的范畴,实际可操作性强,可直接利用自然界中的可见光,这显著降低了削减纳米银材料不利影响的成本。

Description

一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法
技术领域
本发明属于水、废水或污水的生物处理技术领域,具体涉及一种通过同时调节反硝化微生物的生长代谢和改变纳米银材料的物化性质,实现对反硝化微生物生长的调控和降低纳米银材料的毒性,从而削减纳米银材料对反硝化过程不利影响的新方法。
背景技术
近年来,纳米技术在全世界各国到了快速的发展,同时纳米材料因其独特的物理化学性质被广泛应用于生产和生活中。其中,AgNPs因具有独特优良的性质更受生产者的亲睐。纳米产品的广泛使用和废弃会导致产品中的纳米材料释放到周围的环境中,经过一定的时间势必会造成环境中纳米材料的积累。反硝化过程的顺利进行对于全球氮循环有着重要的作用,它是由反硝化微生物来完成的,广泛发生于土壤、河流、湖泊、海洋、底泥等各个自然环境中。在污水处理方面,反硝化过程更是生物脱氮中不可缺少的环节。因此,纳米产品对反硝化过程的安全性引起了人们的广泛关注。
目前,纳米材料毒性削减的研究尚处于起步阶段,并没有研究者进行系统深入的研究,但仍有部分相关研究报道。例如,通过对纳米材料进行表面修饰或者添加相应的配体来达到改变纳米材料本身的毒性或者通过添加大分子物质来降低纳米材料的毒性。但是上述方法均需提前改变纳米材料自身的特性,对于削减实际环境中纳米材料的毒性是不切合实际的。发明人的前期研究表明,微生物的活性是生物处理效果的关键,当反硝化微生物的活性高时,反硝化的会达到较好的整体处理效果和较强的抗冲击能力。而在暴露过程中,通过改变环境中暴露的纳米银材料的毒性,可有效降低纳米银材料对反硝化过程的毒性。因此,发明人考虑,如果能够同时强化反硝化微生物抵抗纳米银材料生物毒性的能力,降低暴露时纳米银材料的毒性,将达到有效削减其对反硝化过程的潜在影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效削减实际环境中纳米银材料对反硝化过程不利影响的方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)配制反硝化培养基,调节其pH值至7.0,控制反硝化培养基的初始 NO3 --N 浓度为300 mg/L,在预定温度下高压灭菌第一预定时间;
(2)在厌氧环境下,将经超声处理过的AgNPs悬浮液加入经步骤(1)处理的反硝化培养基中,接种反硝化微生物;控制暴露的AgNPs的浓度为1mg/L~5mg/L;
(3)于恒温光照摇床内振荡培养第二预定时间,进行反硝化作用;其中:控制恒温的温度为30 ℃,光照强度为12000LX,振荡培养的转速为160rpm,第二预定时间为24h。
本发明中,步骤(1)中,预定温度为120℃,第一预定时间为5min。
本发明中,步骤(2)中,厌氧环境是通过充入氩气吹扫第三预定时间所形成的。
本发明提出的利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法,推荐的工艺参数为:在反硝化过程暴露于纳米银材料的同时,进行可见光的照射,本发明的最佳光强为12000LX。为强化反硝化微生物抵抗纳米银材料生物毒性的能力,微生物的最佳生长环境保持为pH7.0,温度为30℃,厌氧环境,反应周期为24h。
本发明的有益效果是:
(1)本方法所采用的光源属于可见光的范畴,实际可操作性强,可直接利用自然界中的可见光,这显著降低了削减纳米银材料不利影响的成本。
(2)本方法适用于已释放到环境中的纳米银材料对反硝化过程的不利影响,可以在暴露过程中改变纳米银材料的物化特性。
(3)本方法可以实现有效削减纳米银材料对反硝化过程的不利影响。
(4)本方法具有操作简便,有效利用自然资源和削减效果显著等优点。
具体实施方式
对比例:
向血清瓶中加入反硝化培养基,120℃高压灭菌5min,保证反应初始NO3 --N 浓度为300mg/L左右,接种反硝化微生物,吹扫氩气以形成厌氧环境,分别于30℃避光和恒温光照摇床(摇床型号:上海天呈TS-211GZ;控制反应光强最大为100%,12000LX)内160rpm振荡培养。经过24h后,测得避光条件下硝态氮浓度为18.4mg/L、亚硝态氮浓度为0.09mg/L;光照条件下硝态氮浓度为4.6mg/L、亚硝态氮浓度为0mg/L;避光条件下反硝化过程的最终脱氮率为94.1%,光照条件下反硝化过程的最终脱氮率为98.5%。
实施例1:
向血清瓶中加入反硝化培养基,120℃高压灭菌5min,加入AgNPs悬浮液,保证反应初始NO3 --N 浓度为300mg/L左右,暴露的AgNPs为1mg/L,其他操作同对比例。经过24 h后,测得避光条件下硝态氮浓度为41mg/L、亚硝态氮浓度为0.33 mg/L;光照条件下硝态氮浓度为3.2mg/L、亚硝态氮浓度为0 mg/L;避光条件下反硝化过程的最终脱氮率为86.8%,光照条件下反硝化过程的最终脱氮率为99.0%。
实施例2:
向血清瓶中加入反硝化培养基,120℃高压灭菌5min,加入AgNPs悬浮液,保证反应初始NO3 --N浓度为300mg/L左右,暴露的AgNPs为2mg/L,其他操作同对比例。经过24h后,测得避光条件下硝态氮浓度为147.3mg/L、亚硝态氮浓度为0.96mg/L;光照条件下硝态氮浓度为88mg/L、亚硝态氮浓度为0.35mg/L;避光条件下反硝化过程的最终脱氮率为52.5%,光照条件下反硝化过程的最终脱氮率为71.7%。
实施例3:
向血清瓶中加入反硝化培养基,120℃高压灭菌5min,加入AgNPs悬浮液,保证反应初始NO3 --N浓度为300mg/L左右,暴露的AgNPs为5mg/L,其他操作同对比例。经过24h后,测得避光条件下硝态氮浓度为268.4mg/L、亚硝态氮浓度为19.30mg/L;光照条件下硝态氮浓度为185.2mg/L、亚硝态氮浓度为15.44mg/L;避光条件下反硝化过程的最终脱氮率为7.9%,光照条件下反硝化过程的最终脱氮率为35.8%。
由以上实施例1至实施例3可以看出,在同样的AgNPs暴露浓度的条件下,光照条件下反硝化过程的最终脱氮率均好于避光条件下反硝化过程的最终脱氮率;并且,随着AgNPs暴露浓度的增加,光照条件下反硝化过程的最终脱氮率比避光条件下反硝化过程的最终脱氮率更具有优势。
在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)配制反硝化培养基,调节其pH值至7.0,控制反硝化培养基的初始 NO3 --N 浓度为300 mg/L,在预定温度下高压灭菌第一预定时间;
(2)在厌氧环境下,将经超声处理过的AgNPs悬浮液加入经步骤(1)处理的反硝化培养基中,接种反硝化微生物;控制暴露的AgNPs的浓度为1mg/L~5mg/L;
(3)于恒温光照摇床内振荡培养第二预定时间,进行反硝化作用;其中:控制恒温的温度为30 ℃,光照强度为12000LX,振荡培养的转速为160rpm,第二预定时间为24h。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,预定温度为120℃,第一预定时间为5min。
CN201710429846.0A 2017-06-09 2017-06-09 一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法 Active CN107265656B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710429846.0A CN107265656B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710429846.0A CN107265656B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107265656A CN107265656A (zh) 2017-10-20
CN107265656B true CN107265656B (zh) 2020-06-23

Family

ID=60066059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710429846.0A Active CN107265656B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107265656B (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103466802B (zh) * 2013-09-03 2015-04-15 同济大学 用于削减纳米材料对污水生物除磷脱氮系统不利影响的方法
CN104450592A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 哈尔滨工业大学 一种基于生物多样性信息分离反硝化脱硫细菌的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107265656A (zh) 2017-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101434907B (zh) 用于处理垃圾渗滤液的微生物制剂及制备方法
Zhu et al. Nitrogen removal performance of anaerobic ammonia oxidation co-culture immobilized in different gel carriers
CN105152314A (zh) 一种高盐废水mbbr处理系统中悬浮填料的挂膜方法
Wang et al. Nitrate removal from groundwater using solid-phase denitrification process without inoculating with external microorganisms
CN107176700B (zh) 一种利用好氧反硝化菌预驯化填料反应器处理生活污水的方法
CN102583880A (zh) 一种抗生素制药废水的处理工艺
Jin et al. A key cultivation technology for denitrifying granular sludge
CN104176819A (zh) 一种原水生物预处理工艺的强化挂膜方法
CN101456623B (zh) 一种利用聚乳酸作为碳源和生物膜载体的脱氮方法
CN107082489B (zh) 一种地下水中锰和硝酸盐同步去除方法
CN104585090B (zh) 一种海参养殖围堰底质的改造方法
CN106676091A (zh) 一种固定化微生物小球的制备方法
CN106635923A (zh) 一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法
CN107265656B (zh) 一种利用可见光削减纳米银对硝酸盐去除不利影响的方法
Wang et al. Using low frequency and intensity ultrasound to enhance start-up and operation performance of Anammox process inoculated with the conventional sludge
CN103709694A (zh) 一种降解水中高氯酸盐的工艺及所用可降解复合材料
CN108220186A (zh) 一种脱氮除藻微生物菌剂及其制备方法
CN107630012A (zh) 一种好氧反硝化菌的包埋方法
CN105152325B (zh) 一种耐受土霉素厌氧氨氧化颗粒污泥培养物的培养方法
CN105036312A (zh) 一种高盐废水mbbr处理系统启动方法
CN110282749A (zh) 一种快速培养自养脱氮硫杆菌污泥的模拟废水及方法
CN106145349B (zh) 向a-a-o系统中添加硅酸钙改善污水处理效果的方法
CN103880169A (zh) 一种利用提纯凹凸棒载体培养脱氮好氧颗粒污泥的方法
JP3931221B2 (ja) 有害化学物質の処理法
Qiao et al. Optimized immobilization of activated sludge in poly (ethylene glycol) gels by UV technology

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant