CN108315317B - 一种pva-em菌载体颗粒的制备方法 - Google Patents

一种pva-em菌载体颗粒的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108315317B
CN108315317B CN201810244725.3A CN201810244725A CN108315317B CN 108315317 B CN108315317 B CN 108315317B CN 201810244725 A CN201810244725 A CN 201810244725A CN 108315317 B CN108315317 B CN 108315317B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pva
carrier
cacl
bacteria
polyvinyl alcohol
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
CN201810244725.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108315317A (zh
Inventor
章茹
盛储望
刘志超
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.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang 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 Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201810244725.3A priority Critical patent/CN108315317B/zh
Publication of CN108315317A publication Critical patent/CN108315317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108315317B publication Critical patent/CN108315317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer

Abstract

一种PVA‑EM菌载体颗粒的制备方法，通过基于SA‑CaCl2、PVA‑H3BO3和PVA冷冻/解冻三种固定化法，筛选出操作简便和效果较好的PVA‑CaCl2的饱和硼酸延时固定化法，在此基础上通过控制PVA、SA和CaCl2浓度，以克服制备过程中易黏连和交联慢等缺陷。本发明所制备的PVA‑EM载体大小均匀，通透；表面具有均匀的孔道结构，内部呈现交错的网状结构，可为微生物提供较大比表面积。应用于生物反应器时，能防止细菌的流失、有效维持细菌群落的稳定性，其中对COD和TN去除率分别可达88.71%、81.24%。该发明在生活废水处理等方面具有良好的应用前景。

Description

一种PVA-EM菌载体颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及应用于生活废水处理的生物反应器内的一种PVA-EM菌载体颗粒及其制备方法。
背景技术
微生物固定化技术通常采用化学或物理方法将游离微生物固定在一定空间范围内，并保持较好的生物活性，在环境保护领域里有着广泛的应用前景。通常情况下，对微生物的固定主要采用包埋法，将微生物封闭在载体网络中以固定微生物，实现微生物的固定与增殖。天然高分子材料中的多糖类物质海藻酸钠和卡拉胶是目前应用较多的固定化载体，具有易成型、对微生物危害小、微生物密度高等优点，但易生物降解、强度不高；合成高分子材料大部分具有机械强度高、抗生物分解性好和化学性能稳定的优点，但是有些合成高分子材料，例如聚丙烯酰胺对生物有毒性、制备条件剧烈，对微生物损害较大。相比之下，聚乙烯醇（PVA）具有天然高分子材料的对微生物无毒、价格低廉的优点，又有合成高分子材料的高机械强度、稳定性好和耐生物分解等优点，是一种很具潜力的微生物包埋载体。
PVA固定化微生物载体主要通过物理法、化学法和辐射法制备。化学法中的硼酸交联法与物理方法中的冷冻/解冻法，是目前PVA固定化最常用的方法，采用硼酸法制备的PVA载体性能稳定、强度较高，但化学法制备过程中会影响所固定微生物的活性；采用冷冻/解冻物理方法制备PVA载体对固定微生物的活性影响小，但由于受交联条件的限制，存在氢键反应不完全的现象，载体的稳定性较差；辐射法应用较少。目前的方法在如何控制固定化条件，保持微生物较高的活性及如何选取高效、稳定微生物的研究相对缺乏。因此在实际应用于生活废水处理时，存在使用寿命短，处理效果差等问题，不利于微生物包埋技术的推广，并制约了其在环境污染治理等领域的应用。
发明内容
本发明旨在针对现有技术的不足，在化学法的基础上，通过控制制备过程中溶液浓度和操作条件，克服了在现有技术下载体制备过程中易黏连和交联慢等问题，提供一种PVA-EM菌载体颗粒的制备方法。
本发明所述的一种PVA-EM菌载体颗粒的制备方法，按如下步骤。
（1）按质量百分比，将质量分数分别为6%、1.2%和92.8%的聚乙烯醇（PVA）、丙烯酸十八酯(SA)和纯水混合，在80-90℃水浴加热条件下，搅拌使之溶解并混合均匀。待完全溶解后，静置，冷却至室温，放在冰箱中交联12h，作载体。
（2）将EM菌原露与载体的按照体积比为1：10的比例混合均匀得到混合液；EM菌原露的主要成分为乳酸菌（Pediococcusacidilactici）、酵母菌（Saccharomycescerevisiae）、光合细菌（Cyanobacteria）。
（3）将混合均匀的混合液转移到滴定装置中，滴定在含有质量浓度为2%的CaCl2的饱和硼酸溶液中，得到PVA-EM菌载体，制备过程中，注意不断地用玻璃棒搅拌，防止制备的PVA-EM菌载体相互黏连。
（4）将所制备的PVA-EM菌载体放入冰箱中，在0-4℃条件下恒温交联24h，将交联后的PVA-EM菌载体用生理盐水清洗3-4次，以去除过量的的硼酸，储存备用。
本发明基于SA（硅藻酸钠）-CaCl2、PVA-H3BO3和PVA冷冻/解冻三种固定化法，筛选出操作简便和效果较好的PVA-CaCl2的饱和硼酸延时固定化法，在此基础上通过控制PVA、SA和CaCl2浓度，以克服制备过程中易黏连和交联慢等缺陷。提供了一种安全高效、快速、稳定性好和比表面积高的PVA-EM菌载体，所制备的载体大小均匀，通透；表面具有均匀的孔道结构，内部呈现交错的网状结构，可为微生物提供较大比表面积，有利于微生物附着生长及与外界的物质交换。使用PVA-EM菌载体的生物反应器对COD和TN去除率分别可达88.71%、81.24%，其处理效率相比EM菌生物膜法提高了20%左右。
附图说明
图1为PVA-EM菌载体的表面形态图。
图2为PVA-EM菌载体表面的的SEM图，可见PVA-EM菌载体的结构紧密均匀，表面具有均匀的孔道结构。
图3为PVA-EM菌载体内部结构的的SEM图，可以看出PVA-EM菌载体交联完全，孔道结构在表面和断面均有均匀分布，利于微生物附着生长及与外界的物质交换。
图4为不同时间段DO与OUR的变化图。
图5为EM菌固定化和生物膜法不同时段TN的去除效果。
图6为EM菌固定化和生物膜法不同时段COD的去除效果。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例作进一步的说明。
实施例1。
分别称取4.0gPVA和0.8gSA加入62ml水中，利用水浴加热方式在85℃条件下溶解，在搅拌速度为150r/min下搅拌6min，静置，冷却至室温后放入冰箱交联12h。取1.5mlEM菌原露加入15ml载体中混合均匀得到混合液，取3gCaCl2加入200ml硼酸溶液中。将混合均匀的混合液滴定在含有CaCl2的饱和硼酸溶液中，边滴定边用玻璃棒搅拌防止相互黏结，得到PVA-EM菌载体。将所制备的PVA-EM菌载体放入冰箱中，在0-4℃条件下恒温交联24h，将交联后的PVA-EM菌载体用生理盐水清洗3-4次，去除过量的的硼酸。
实施例2。
分别称取6gPVA和1.2gSA加入92.8ml水中，利用水浴加热方式在85℃条件下溶解，在搅拌速度为150r/min下搅拌6min，静置，冷却至室温后放入冰箱交联12h。取1.5mlEM菌原露加入15ml载体中混合均匀得到混合液，取4gCaCl2加入200ml硼酸溶液中，将混合均匀的混合液滴定在含有CaCl2的饱和硼酸溶液中，边滴定边用玻璃棒搅拌防止相互黏结，最得到PVA-EM菌载体。将所制备的PVA-EM菌载体放入冰箱中，在0-4℃条件下恒温交联24h，将交联后的PVA-EM菌载体用大量生理盐水清洗3-4次，去除过量的的硼酸。
实施例3。
分别称取8gPVA和1.6gSA加入124ml水中，利用水浴加热方式在85℃条件下溶解，在搅拌速度为150r/min下搅拌6min，静置，冷却至室温后放入冰箱交联12h.取1.5mlEM菌原露（江西天意生物技术开发有限公司）加入15ml载体中混合，将5gCaCl2加入200ml硼酸溶液中。将混合均匀的混合液滴定在含有CaCl2的饱和硼酸溶液中，边滴定边用玻璃棒搅拌防止相互黏结，最得到PVA-EM菌载体。将所制备的PVA-EM菌载体放入冰箱中，在0-4℃条件下恒温交联24h，将交联后的PVA-EM菌载体用大量生理盐水清洗3-4次，去除过量的的硼酸。
实施例4：证明PVA-EM菌载体在生物反应器中的效果。
取10g（湿重）PVA-EM菌载体，加入模拟农村生活污水100ml，通过曝气使其中的溶解氧（DO）饱和，停止曝气，30℃恒温磁力搅拌下，采用溶解氧仪监测溶液中的DO随时间变化，具体见附图4。
将PVA固定EM菌法与生物膜法（PVA载体上采用EM菌挂膜）进行对比研究，实验组装置填充PVA-EM菌载体，对照组采用PVA片状材料，利用EM菌进行挂膜处理，具体如下：将PVA-EM菌载体与人工配制生活污水按1/50的投入比加入生物反应器中，对照组采用等量的EM菌原露对PVA材料进行挂膜处理。持续间歇曝气培养半个月，开始闷爆三天，之后每天换水，直至PVA-EM菌载体驯化完成和PVA材料表面长满黏稠液体状物质。开始每天固定时间进水，间歇曝气，12h后检测水质，连续监测2周。
PVA-EM菌载体对TN的去除率高出生物膜法20%左右，PVA-EM菌对TN去除率最高可达81.24%。具体见图4、5。COD的去除效果随时间变化而有所波动，但总体去除效果较好。采用PVA-EM菌载体对COD的去除率最高可达88.71%，具体见图6。
EM菌固定化和生物膜法对比，TN去除率差异极显著，COD去除率之间差异显著可见，采用PVA-EM菌载体对污水中的TN和COD具有较好的处理效果，采用PVA-EM菌载体，污泥产生量低，在载体内部达到相对稳定性；采用生物膜法，破坏EM菌内部平衡，游离菌较多，每次的出水都有部分游离菌或污泥排出，生物损失量比固定化EM菌大，所以从长远角度考虑，PVA-EM菌载体比传统的生物膜法优势明显。

Claims (1)

1.一种PVA-EM菌载体颗粒的制备方法，其特征是按如下步骤：
（1）按质量百分比，将质量分数分别为6%、1.2%和92.8%的聚乙烯醇、硅藻酸钠和纯水混合，在80-90℃水浴加热条件下，在搅拌速度为150r/min下搅拌6min，搅拌使之溶解并混合均匀，待完全溶解后，静置，冷却至室温，放在冰箱中交联12h，作载体，聚乙烯醇为4 g、6 g或8g，硅藻酸钠为0.8 g 、1.2 g或1.6 g；
（2）将EM菌原露与载体的按照体积比为1：10的比例混合均匀得到混合液；EM菌原露的主要成分为乳酸菌、酵母菌、光合细菌；
（3）将混合均匀的混合液转移到滴定装置中，滴定在含有质量浓度为2%的CaCl2的饱和硼酸溶液中，滴定过程中不断搅拌，得到PVA-EM菌载体，CaCl2为3g、4g或5g；
（4）将所制备的PVA-EM菌载体放入冰箱中，在0-4℃条件下恒温交联24h，将交联后的PVA-EM菌载体用生理盐水清洗3-4次，以去除过量的的硼酸。
CN201810244725.3A 2018-03-23 2018-03-23 一种pva-em菌载体颗粒的制备方法 Active CN108315317B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810244725.3A CN108315317B (zh) 2018-03-23 2018-03-23 一种pva-em菌载体颗粒的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810244725.3A CN108315317B (zh) 2018-03-23 2018-03-23 一种pva-em菌载体颗粒的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108315317A CN108315317A (zh) 2018-07-24
CN108315317B true CN108315317B (zh) 2022-06-14

Family

ID=62899015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810244725.3A Active CN108315317B (zh) 2018-03-23 2018-03-23 一种pva-em菌载体颗粒的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108315317B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106520752A (zh) * 2017-01-16 2017-03-22 中北大学 生物炭固定化微生物的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106520752A (zh) * 2017-01-16 2017-03-22 中北大学 生物炭固定化微生物的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Immobi lization of microbial cells using polyvinyl alcohol (PVA)-polyacrylamide gels;Wang Jianlong等;《Biotechnology Techniques》;19951231;第9卷(第3期);全文 *
微生物制剂对养殖池塘细菌群落影响的PCR-DGGE 分析;向燕等;《水生态学杂志》;20120331;第33卷(第2期);第3.1节第1段 *
聚乙烯醇 - 硼酸固定化方法的改进;李花子等;《环 境 科 学 研 究》;20021231;第15卷(第5期);第2.1节第1段 *
聚乙烯醇接枝阳离子聚丙烯酸酯的无皂乳液聚合及表征;李培枝等;《高分子材料科学与工程》;20090131;第25卷(第1期);摘要 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108315317A (zh) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1241843C (zh) 使用磁性污泥的废水处理方法
CN103896407B (zh) 一种快速启动、挂膜碳素微生物组合净水方法
CN109956563B (zh) 一种高效好氧反硝化聚磷菌固定化小球的制备方法及其应用
CN108017793B (zh) 一种缓释聚氨酯网状载体的制备方法及其化工废水处理中的应用
JP2017209647A (ja) 水処理用微生物の包括担体、水処理方法、包括担体の製造方法
CN112960776A (zh) 一种用于污水处理的微生物载体颗粒、制备方法及应用
CN114807110A (zh) 一种水处理用微生物固定化颗粒及其制备方法
CN104386825A (zh) 一种湖塘水体原位修复的方法
CN105565480A (zh) 一种移动床生物膜反应器中载体填料的挂膜方法
CN106957109B (zh) 兼具缓释碱度和碳源功能的水平流生物膜反应装置
CN108315317B (zh) 一种pva-em菌载体颗粒的制备方法
CN111349626A (zh) 一种用于污水处理的固定化微生物及其制备方法和应用
CN114314841B (zh) 固定化生物滤池挂膜方法
JP2001246397A (ja) 廃水中の窒素除去方法
CN202347005U (zh) 一种在线菌种培养的投菌装置
Siripattanakul-Ratpukdi et al. Municipal wastewater treatment using barium alginate entrapped activated sludge: adjustment of utilization conditions
CN113149212A (zh) 一种放射状碳酸钙生物填料、制备方法及其污水处理中的应用
CN116119836B (zh) 一种处理有毒污水中的有机污染物的生物反应器及其用法
CN104528928A (zh) 一种好氧条件下梯度动态活性污泥的驯化工艺
CN111573831A (zh) 一种用于污水处理的反硝化包埋菌颗粒制备方法
CN112939238B (zh) 高效去除生活污水中cod的微生态制剂
CN110818180A (zh) 一种微生物制剂消解黑臭河道的方法
CN216918955U (zh) 一种污水处理厂全过程生物除臭装置
CN115896089B (zh) 一种耐高盐度群体感应淬灭菌凝胶载体的制备与应用
LU501844B1 (en) Method For Treating Slaughter Wastewater

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