CN108479726A - 一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊氨氮吸附剂的制备方法及其应用 - Google Patents

一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊氨氮吸附剂的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊氨氮吸附剂的制备方法及其应用，属于吸附剂制备领域。本发明开创性地以环氧树脂为壁，包覆硝化细菌，复合形成微胶囊颗粒，用以固定硝化细菌，提高系统硝化细菌浓度，吸附废水中高浓度氨氮。本发明先用石英粉和二氧化钛活化环氧树脂，然后加入二乙胺基丙胺搅拌制得分散液，继续加入甘油得环氧树脂包覆液，将硝化细菌菌体悬浊液滴入环氧树脂包覆液，经过搅拌、干燥、粉碎，即制得本发明中的微胶囊吸附剂。本发明首次采用微胶囊技术，延长了硝化菌在系统中的停留时间，避免了传统脱氮工艺微生物适应性差的缺陷，易于固液分离，氨氮处理效率比常用处理方法提高32％，本发明可广泛用于废水脱氮工艺中。

Description

一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊氨氮吸附剂的制备方法及 其应用
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊氨氮吸附剂的制备方法及其应用，属于吸附剂制备领域。
背景技术
水体中氨氮浓度过高会引起水体富营养化，水藻大量繁殖，导致水生生物的稳定性和多样性降低，破坏水体生态系统。传统的生物脱氮工艺，即含氮化合物在微生物的作用下，依次发生氨化、硝化和反硝化三个反应后转化为氮气。硝化细菌为无机化能自养菌，营养代谢类型决定了其生长缓慢、世代周期长、生物量浓度较低、环境适应性差、抗冲击负荷弱、高浓度氨氮和亚硝态氮较易抑制其生长。
传统生物脱氮主要包括活性污泥法和生物膜法。对碳氮比(C/N)较小的废水，活性污泥法需要外加碳源，导致处理工艺中必须增加曝气装置以处理剩余有机物，从而增加了处理成本。而生物膜法与传统的活性污泥法相比，虽然稳定性较好，产泥量少，但是其能耗较高，运行费用大。固定化微生物技术不仅有利于优势菌种的固定，提高难降解有机物的降解效率，还能在生物装置内维持高浓度的生物量，易于固液分离，具有一定的优越性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统污水中的氨氮处理工艺一般是通过提高污泥龄来增加污泥中硝化菌的数量，但是水力停留时间限制泥龄，难以延长硝化菌在系统中的停留时间，氨氮不能得到有效去除的缺陷，提供了一种利用环氧树脂包埋硝化细菌吸附高浓度氨氮的制备方法，该方法用环氧树脂包覆硝化细菌作为微胶囊吸附废水中的高浓度氨氮，延长了硝化菌在系统中的停留时间，使氨氮废水处理效率提高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
1.将石英粉和二氧化钛活化；
2.加热融化环氧树脂；
3.制备环氧树脂分散液；
4.制备环氧树脂包覆液；
5.获取富含硝化细菌的菌体悬浊液；
6.混合环氧树脂包覆液和菌体悬浊液，制备微胶囊吸附剂。
本发明与其它方法相比，有益之处在于：
本发明立足微生物固定技术，以优势生物种群——硝化细菌为基础提高氨氮处理过程的高效性和稳定性，提高单位体积内微生物密度，消除微生物的流失问题。本发明利用高聚物环氧树脂在形成凝胶时，将大量硝化细菌分散到凝胶内部，从而达到固定硝化细菌的作用，形成一种可以用于吸附废水中高浓度氨氮的微胶囊。相较传统活性污泥法微生物量低、易出现污泥膨胀和流失、对废水水质水量适应性较差等问题，微生物固定技术具有十分明显的优势：①有利于优势种群的固定，极大提高硝化细菌的浓度，延长了硝化菌在系统的停留时间；②可以将脱氮中常用的硝化菌和反硝化菌混合包埋；③迅速实现固液分离；④稳定性强，处理效率高。
具体实施方式
一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊吸附剂的制备方法，其步骤包括：
(1)称取50～100g石英粉放入不锈钢球磨机中，加入氧化锆球磨珠球磨处理5～7h，按质量比为1:2将球磨后的石英粉和二氧化钛混合均匀，放置在磁力搅拌机上，以300～400r/min的转速机械搅拌活化20～30min。
(2)将活化后的混合粉末移入烘箱中，在105～110℃下干燥至恒重，将干燥后的粉末移入陶瓷罐中，加入500～600g环氧树脂，移入油浴锅中加热升温至150～200℃，搅拌15～20min使环氧树脂完全融化。
(3)向熔化后的环氧树脂中加入树脂总质量70～80％的二乙胺基丙胺，再放入磁力搅拌机中，以400～500r/min的转速进行搅拌30～40min，之后移入超声分散仪中，以200～300W的功率超声分散20～30min，超声频率为35～45KHz，得到分散液。
(4)向上述搅拌过程中的分散液里加入分散液总质量10～20％的甘油，继续搅拌25～35min，移入冰水浴中，在4～6℃下冰浴反应1～2h后，制得环氧树脂包覆液。
(5)取2～3kg污水曝气池中的活性污泥，将污泥通过细网过滤后，用质量浓度为0.9％的氯化钠溶液冲洗3～5次，收集冲洗液，放在琼脂培养基中，在35～45℃下培养3～5天，得到富含硝化细菌的菌体悬浊液。
(6)将制得的悬浊液逐滴滴入上述得到的环氧树脂包覆液中，放置在磁力搅拌机上，以200～300r/min的转速搅拌搅拌12～18h，将搅拌后的混合液放入旋转蒸发器中，旋蒸浓缩后用冻干机干燥，粉碎后即得一种环氧树脂包埋硝化细菌的微胶囊，可用作高浓度氨氮废水吸附剂。
实例1
(1)称取50g石英粉放入不锈钢球磨机中，加入氧化锆球磨珠球磨处理5h，按质量比为1:2将球磨后的石英粉和二氧化钛混合均匀，放置在磁力搅拌机上，以300r/min的转速机械搅拌活化20min；
(2)将活化后的混合粉末移入烘箱中，在105℃下干燥至恒重，将干燥后的粉末移入陶瓷罐中，加入500g环氧树脂，移入油浴锅中加热升温至150℃，搅拌15min使环氧树脂完全融化；
(3)向熔化后的环氧树脂中加入树脂总质量70％的二乙胺基丙胺，再放入磁力搅拌机中，以400r/min的转速进行搅拌30min，之后移入超声分散仪中，以200W的功率超声分散20min，超声频率为35KHz，得到分散液；
(4)向上述搅拌过程中的分散液里加入分散液总质量10％的甘油，继续搅拌25min，移入冰水浴中，在4℃下冰浴反应1h后，制得环氧树脂包覆液；
(5)取2kg污水曝气池中的活性污泥，将污泥通过细网过滤后，用质量浓度为0.9％的氯化钠溶液冲洗3次，收集冲洗液，放在琼脂培养基中，在35℃下培养3天，得到富含硝化细菌的菌体悬浊液；
(6)将制得的悬浊液逐滴滴入上述得到的环氧树脂包覆液中，放置在磁力搅拌机上，以200r/min的转速搅拌搅拌12h，将搅拌后的混合液放入旋转蒸发器中，旋蒸浓缩后用冻干机干燥，粉碎后即得一种环氧树脂包埋硝化细菌的微胶囊，可用作高浓度氨氮废水吸附剂。
本发明具体应用方法：将本发明制得的环氧树脂固定硝化细菌微胶囊高浓度氨氮废水吸附剂投入氨氮废水处理池中，对池底进行曝气处理6h后，使吸附剂和废水充分接触对高浓度氨氮废水吸附反应后，废水即可达标排放。
实例2
(1)称取80g石英粉放入不锈钢球磨机中，加入氧化锆球磨珠球磨处理6h，按质量比为1:2将球磨后的石英粉和二氧化钛混合均匀，放置在磁力搅拌机上，以350r/min的转速机械搅拌活化20～30min；
(2)将活化后的混合粉末移入烘箱中，在108℃下干燥至恒重，将干燥后的粉末移入陶瓷罐中，加入550g环氧树脂，移入油浴锅中加热升温至180℃，搅拌18min使环氧树脂完全融化；
(3)向熔化后的环氧树脂中加入树脂总质量75％的二乙胺基丙胺，再放入磁力搅拌机中，以450r/min的转速进行搅拌35min，之后移入超声分散仪中，以250W的功率超声分散25min，超声频率为40KHz，得到分散液；
(4)向上述搅拌过程中的分散液里加入分散液总质量15％的甘油，继续搅拌30min，移入冰水浴中，在5℃下冰浴反应1h后，制得环氧树脂包覆液；
(5)取2kg污水曝气池中的活性污泥，将污泥通过细网过滤后，用质量浓度为0.9％的氯化钠溶液冲洗4次，收集冲洗液，放在琼脂培养基中，在40℃下培养4天，得到富含硝化细菌的菌体悬浊液；
(6)将制得的悬浊液逐滴滴入上述得到的环氧树脂包覆液中，放置在磁力搅拌机上，以250r/min的转速搅拌搅拌15h，将搅拌后的混合液放入旋转蒸发器中，旋蒸浓缩后用冻干机干燥，粉碎后即得一种环氧树脂包埋硝化细菌的微胶囊，可用作高浓度氨氮废水吸附剂。
本发明具体应用方法：将本发明制得的环氧树脂固定硝化细菌微胶囊高浓度氨氮废水吸附剂投入氨氮废水处理池中，对池底进行曝气处理9h后，使吸附剂和废水充分接触对高浓度氨氮废水吸附反应后，废水即可达标排放。
实例3
(1)称取80g石英粉放入不锈钢球磨机中，加入氧化锆球磨珠球磨处理6h，按质量比为1:2将球磨后的石英粉和二氧化钛混合均匀，放置在磁力搅拌机上，以350r/min的转速机械搅拌活化25min；
(2)将活化后的混合粉末移入烘箱中，在108℃下干燥至恒重，将干燥后的粉末移入陶瓷罐中，加入550g环氧树脂，移入油浴锅中加热升温至180℃，搅拌18min使环氧树脂完全融化；
(3)向熔化后的环氧树脂中加入树脂总质量75％的二乙胺基丙胺，再放入磁力搅拌机中，以450r/min的转速进行搅拌35min，之后移入超声分散仪中，以250W的功率超声分散25min，超声频率为40KHz，得到分散液；
(4)向上述搅拌过程中的分散液里加入分散液总质量15％的甘油，继续搅拌30min，移入冰水浴中，在5℃下冰浴反应1h后，制得环氧树脂包覆液；
(5)取2kg污水曝气池中的活性污泥，将污泥通过细网过滤后，用质量浓度为0.9％的氯化钠溶液冲洗5次，收集冲洗液，放在琼脂培养基中，在45℃下培养5天，得到富含硝化细菌的菌体悬浊液；
(6)将制得的悬浊液逐滴滴入上述得到的环氧树脂包覆液中，放置在磁力搅拌机上，以300r/min的转速搅拌搅拌18h，将搅拌后的混合液放入旋转蒸发器中，旋蒸浓缩后用冻干机干燥，粉碎后即得一种环氧树脂包埋硝化细菌的微胶囊，可用作高浓度氨氮废水吸附剂。
本发明具体应用方法：将本发明制得的环氧树脂固定硝化细菌微胶囊高浓度氨氮废水吸附剂投入氨氮废水处理池中，对池底进行曝气处理12h后，使吸附剂和废水充分接触对高浓度氨氮废水吸附反应后，废水即可达标排放。

Claims (2)

1.一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于具有如下制备步骤：
(1)称取50～100g石英粉放入不锈钢球磨机中，加入氧化锆球磨珠球磨处理5～7h，按质量比为1:2将球磨后的石英粉和二氧化钛混合均匀，放置在磁力搅拌机上，以300～400r/min的转速机械搅拌活化20～30min。
(2)将活化后的混合粉末移入烘箱中，在105～110℃下干燥至恒重，将干燥后的粉末移入陶瓷罐中，加入500～600g环氧树脂，移入油浴锅中加热升温至150～200℃，搅拌15～20min使环氧树脂完全融化。
(3)向熔化后的环氧树脂中加入树脂总质量70～80％的二乙胺基丙胺，再放入磁力搅拌机中，以400～500r/min的转速进行搅拌30～40min，之后移入超声分散仪中，以200～300W的功率超声分散20～30min，超声频率为35～45KHz，得到分散液。
(4)向上述搅拌过程中的分散液里加入分散液总质量10～20％的甘油，继续搅拌25～35min，移入冰水浴中，在4～6℃下冰浴反应1～2h后，制得环氧树脂包覆液。
(5)取2～3kg污水曝气池中的活性污泥，将污泥通过细网过滤后，用质量浓度为0.9％的氯化钠溶液冲洗3～5次，收集冲洗液，放在琼脂培养基中，在35～45℃下培养3～5天，得到富含硝化细菌的菌体悬浊液。
(6)将制得的悬浊液逐滴滴入上述得到的环氧树脂包覆液中，放置在磁力搅拌机上，以200～300r/min的转速搅拌搅拌12～18h，将搅拌后的混合液放入旋转蒸发器中，旋蒸浓缩后用冻干机干燥，粉碎后即得一种环氧树脂包埋硝化细菌的微胶囊，可用作高浓度氨氮废水吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂固定硝化细菌微胶囊氨氮吸附剂的制备方法，其特征在于：本研究基于国内外相关方法研究的基础上，以高浓度氨氮废水为研究对象，立足生物固定化技术，固定硝化细菌，加大提高硝化细菌浓度，易于固液分离，增强系统稳定性，提高处理效率。
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