CN108795922A - 一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂，包括粉末状可生物降解碳源、粘合剂和微生物菌，粉末状可生物降解碳源和粘合剂形成颗粒，微生物菌分散在颗粒的内部和/或表面。本发明实施例还提供了上述微生物固定化菌剂的制备方法，包括以下步骤：将可生物降解碳源原料干燥并研磨后，得到粉末状可生物降解碳源；将微生物菌富集液喷雾到粉末状可生物降解碳源上，混合均匀后干燥，得到混合物；将粘合剂的水溶液加入所得混合物，搅拌均匀后得到固定化菌剂前体；将固定化菌剂前体经造粒后处理，干燥后制得微生物固定化菌剂。本发明实施例提供的微生物固定化菌剂，能够有效降低高氮低碳水质水体中的总氮。

Description

一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及黑臭水体处理技术领域，特别是涉及一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂及其制备方法。

背景技术

黑臭水体是河道、湖泊受污染后形成的水体。黑臭水体水质多体现为氨氮、总氮较高、COD有机物指标较低，常规处理方法对氨氮有很好的去除效果，但对总氮没有明显的效果，这是由于常规处理方法通常只能将废水中的氨氮转化为硝态氮，难以进一步转化为氮气。并且，黑臭水体中通常碳氮比偏低，水体营养失衡，导致水生生物大量死亡，微生态圈遭到破坏，水体失去自净能力，这进一步导致河道水体变黑变臭。

目前用于黑臭水体修复的技术主要为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，其中生物修复技术具有环境友好、生态节能的优点，是最具发展前景的修复技术。生物修复是指利用特定的生物，吸收、转化、清除或降解河道中的污染物，从而使受污染水体能够部分或完全地恢复到原初状态的生物措施。现有的生物修复技术一般是将大量菌剂投撒到黑臭水体中，靠菌剂的自驯化和自修复能力来使水体恢复，或者人为通过加大水体曝气增加水体溶解氧，改善水质条件。

微生物在分解水体中的氮元素时，通常是将氨氮转化为硝态氮，再将硝态氮转化为氮气，氮气逸出水体，从而使水体中的总氮下降。但是，现有的生物修复技术所采用的微生物固定化技术，载体通常只含有吸附材料和载体材料，研究发现，这种微生物菌剂投放到水中后，在黑臭水体中通常只能将氨氮转化为硝态氮，无法或只有少部分进一步转化为氮气，因此只能对氨氮有较好的去除作用，对总氮的去除效果不明显，尤其难以去除高氮低碳水质水体中的总氮，致使水体的总氮居高不下。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂及其制备方法，以实现降低高氮低碳水质水体中的总氮。具体技术方案如下：

一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂，包括粉末状可生物降解碳源、粘合剂和微生物菌；所述粉末状可生物降解碳源和粘合剂形成颗粒，所述微生物菌均匀分散在颗粒的内部和表面；

所述粉末状可生物降解碳源包括：聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种；

所述粘合剂选自淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠中的至少一种。

可选地，所述粉末状可生物降解碳源与粘合剂的质量比为100：1～30。

可选地，所述粉末状可生物降解碳源的平均粒度为25～150um。

一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将可生物降解碳源原料干燥并研磨后，得到粉末状可生物降解碳源；所述粉末状可生物降解碳源选自聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种；

B、将微生物菌富集液喷雾到所述粉末状可生物降解碳源上，混合后干燥，得到微生物菌与粉末状可生物降解碳源的混合物；

C、将粘合剂的水溶液加入所得混合物，搅拌后得到固定化菌剂前体；所述粘合剂选自淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠中的至少一种；

D、将所述固定化菌剂前体经造粒后处理，干燥后制得所述微生物固定化菌剂。

可选地，所述粉末状可生物降解碳源与粘合剂的质量比为100：1～30。

可选地，步骤A中，所述可生物降解碳源原料的干燥温度为25～100℃，干燥时间3～24小时。

可选地，步骤B中，所述微生物菌富集液的体积与粉末状可生物降解碳源的质量之比为1：1.5～3ml/g，所述微生物菌富集液的菌种浓度为10⁸～10¹¹cells/mL。

可选地，所述粘合剂的水溶液的制备方法为：

在去离子水中加入淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠的至少一种，然后在25～70℃的水浴锅中以70～100rpm的转速连续搅拌0.5～2小时，冷却至25～45℃后制得粘合剂的水溶液。

可选地，所述步骤D具体包括：

将所述固定化菌剂前体制成圆形、柱形或方形颗粒，在4～25℃条件下干燥固化12～24小时，制得所述微生物固定化菌剂。

可选地，所述可生物降解碳源原料的制备方法为：

将淀粉与聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种共混，制得可生物降解碳源原料。

本发明实施例提供的一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂，该菌剂中包括粉末状可生物降解碳源、粘合剂和微生物菌，其中，粉末状可生物降解碳源含有大量碳元素，尤其是对高氮低碳水质的黑臭水体，能够提高水体的碳氮比，从而创造更有利于菌剂中微生物菌扩繁的条件，使微生物菌大量扩增，从而利用微生物菌将水体中的氨氮转化为硝态氮再转化为氮气，达到降低水体总氮的效果，实现对黑臭水体的修复。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂，包括粉末状可生物降解碳源、粘合剂和微生物菌，粉末状可生物降解碳源和粘合剂形成颗粒，微生物菌均匀分散在上述颗粒的内部和表面。其中，上述粉末状可生物降解碳源为可以被生物降解的含有碳元素的物质，具体可以包括：聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种。例如，聚丁二酸丁二醇酯是一种易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢的聚合物。

发明人发现，在已经被污染的黑臭河水中，水体中通常含有大量的氮元素，而水体中的碳元素含量相对较低，造成水体营养失衡，这进一步导致河道水体变黑变臭。微生物对有机质的正常分解的碳氮比一般为25:1，碳氮比过高或过低都不利于微生物的细胞生长和外源蛋白表达及积累，过低导致细菌菌体提早自溶；过高导致细菌代谢不平衡，最终不利于产物的积累。高氮低碳黑臭水体，总氮浓度一般可达数十毫克/升到数百毫克/升，碳氮比通常为1.5:1～30:1。现有的微生物固定化技术，载体通常只含有吸附材料和载体材料。发明人经过深入研究，不限于任何理论地发现，通过在微生物菌剂中加入碳源，增加水体中的碳氮比，不仅能对氨氮有较好的去除作用，出人意料地对总氮的去除效果也很明显。但是发明人经研究后又发现，如果加入的碳源不能被微生物有效地降解，反而会给水体带来新的污染物，增加水体污染状况，同时，如加入的碳源在水体中快速自溶，可快速增加水体中的碳氮比，不适于微生物降解，导致微生物不能把水体中溶解析出的碳快速降解掉，未降解的碳源也会增加水体的污染负荷。正是基于上述研究，发明人通过将上述可被生物降解而在水体中不易自溶的碳源与微生物混合，增加黑臭河水中的碳氮比，在实现有效的去除氨氮及总氮的同时，还不会给河水引入新的污染物。

上述粘合剂可以选自淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠中的至少一种。上述粘合剂与水混合后，能够形成粘稠状水溶液，其与粉末状可生物降解碳源混合后形成微小的凝胶球，并将微生物菌均匀包埋在该凝胶球内，起到在菌剂中固定微生物菌的作用。并且，上述粘合剂同样可以被微生物菌降解，并且对微生物菌没有杀伤作用。

作为本发明实施例一种具体的实施方式，上述淀粉可以为木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉或者上述淀粉的混合物。

发明人研究发现，当粉末状可生物降解碳源与粘合剂的质量比为100：1～30时，粘合剂水溶液与粉末状可生物降解碳源形成的凝胶球对微生物菌的包埋效果最佳。如果低于上述比例，由于粘合剂添加量过低，不能形成足够多的凝胶球，导致部分微生物菌未被包埋；如果高于上述比例，由于粘合剂添加量过高，所制成的微生物菌剂在溶解于水中时粘度过大，导致其中包埋的微生物菌不易释放至水体中。

并且，发明人研究还发现，粉末状可生物降解碳源的粒度也对菌剂的包埋效果有影响。当粉末状可生物降解碳源的平均粒度为25～150um时，此时具有最合适的比表面积，从而使粉末状可生物降解碳源与粘合剂水溶液形成的凝胶球对微生物菌的包埋效果最佳。而当粉末状可生物降解碳源的平均粒度过高或过低时，与粘合剂水溶液形成的凝胶球都无法有效地将微生物菌包埋其中。

本发明实施例还提供了一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将可生物降解碳源原料干燥并研磨后，得到粉末状可生物降解碳源；

B、将微生物菌富集液喷雾到粉末状可生物降解碳源上，混合后干燥，得到微生物菌与粉末状可生物降解碳源的混合物；

C、将粘合剂的水溶液加入所得混合物，搅拌后得到固定化菌剂前体；

D、将固定化菌剂前体经造粒后处理，干燥后制得微生物固定化菌剂。

步骤A中，粉末状可生物降解碳源可以包括：聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种。其中，粉末状可生物降解碳源与粘合剂的质量比为100：1～30。

可生物降解碳源原料通常为颗粒状，为了使其更容易与微生物菌共混，可以对其进行研磨以制成粉末，在研磨前可以对可生物降解碳源原料进行干燥处理，以去除其中的水分。

作为本发明实施例一种具体的实施方式，对可生物降解碳源原料的干燥温度控制为25～100℃，干燥时间3～24小时。发明人研究发现，在上述温度条件及时间条件下，既可以有效去除可生物降解碳源原料中的水分，又不会因温度过高导致可生物降解碳源原料变性。

作为本发明实施例一种优选的实施方式，可以先将淀粉与聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种共混，制得可生物降解碳源原料，再进行研磨，使所制得的粉末状可生物降解碳源具有良好的耐水性和力学性能；另一方面淀粉来源广泛，价格低廉，可以降低粉末状可生物降解碳源的生产成本。其中，淀粉与上述聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯等物质的添加质量比可以为1％～30％。

本发明中，微生物菌富集液可以为预先制备的。例如，通过收集水体中的微生物菌，筛选出能够降解水体中氨氮和硝态氮的目标菌，例如硝化菌、反硝化菌、COD降解菌，然后将目标微生物菌经过驯化、扩繁之后，浓缩制成高浓度的活菌制剂。活菌制剂中，微生物菌具体可以以微生物菌混悬液和含有微生物菌的活性污泥形式存在，浓缩后菌种浓度不低于10⁸～10¹¹cells/mL。需要说明的是，上述目标微生物菌可以为对水体中的氮有高效降解作用的微生物，本领域技术人员可以根据实际污水处理需求选择合适的微生物菌，本发明在此不进行限定。

需要说明的是，目标微生物菌的驯化、扩繁等处理技术为现有技术，本领域普通技术人员可以采用现有技术来实现，本发明在此不进行限定。另外，浓缩通常包括膜浓缩、离心浓缩等，浓缩为本领域常规技术手段，本发明在此不作具体限定。

发明人发现，将微生物菌富集液先喷雾到粉末状可生物降解碳源上，使微生物菌液均匀中的微生物菌均匀地分散于粉末状可生物降解碳源中，再经干燥后加入粘合剂的水溶液，可以使微生物菌均匀地包埋在凝胶球中，在使用时，微生物菌可以快速而分散地扩散至水体中，大大增强了微生物菌对水体中氨氮和硝态氮的降解作用。具体地，微生物菌富集液的体积与粉末状可生物降解碳源的质量之比为1：1.5～3ml/g，即，每100毫升微生物菌富集液，可以添加至150～300克粉末状可生物降解碳源中。

发明人研究发现，在制备过程中，当粉末状可生物降解碳源与粘合剂的添加质量比为100：1～30时，粘合剂与粉末状可生物降解碳源形成的凝胶球对微生物菌的包埋效果最佳。如果低于上述比例，由于粘合剂添加量过低，不能形成足够多的凝胶球，粉末状可生物降解碳源对微生物菌的包埋效果不好，导致部分微生物菌未被包埋；如果高于上述比例，由于粘合剂添加量过高，所形成的凝胶球在溶解于水中时粘度过大，导致其中包埋的微生物菌无法高效释放至水体中，造成微生物菌浪费。

作为本发明一种具体的实施方式，上述粘合剂可以选自淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠中的至少一种。上述粘合剂同样可以被微生物菌降解，并且对微生物菌没有杀伤作用。

作为本发明一种具体的实施方式，上述粘合剂的制备过程可以为：

在去离子水中加入淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠中的至少一种，然后在25～70℃的水浴锅中以70～100rpm(转/每分钟)的转速连续搅拌0.5～2小时，冷却至25～45℃后，制得粘合剂。

本发明步骤C中，固定化菌剂前体中分散着大量微小的凝胶球，这些凝胶球是由粘合剂水溶液与粉末状可生物降解碳源混合后形成的，微生物菌可以均匀的包埋在其中。步骤D中，固定化菌剂前体造粒并干燥后，其中的凝胶球也随之干燥，微生物菌便均匀分散于菌剂颗粒的内部和表面。

作为本发明一种具体的实施方式，对固定化菌剂前体造粒时，可以通过手工造粒、挤压造粒法、滚动造粒法等造粒方法进行造粒，制成圆形、柱形或方形颗粒，然后在在4～25℃条件下干燥固化12～24小时，制得所述微生物固定化菌剂。需要说明的是，造粒技术已多有报道，因此该技术对于本领域技术人员来说是公知的，本领域技术人员容易知晓该技术如何实施操作，本发明在此不进行赘述。

下面将结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

菌剂制备及废水处理实施例1

富集微生物：对氮具有高效降解效果的微生物菌富集液离心浓缩，使其浓度达到10⁸cells/mL，上述微生物菌取自博天环境集团股份有限公司研发中心菌种库。

粉末状可生物降解碳源的制备：将聚丁二酸丁二醇酯于60℃条件下干燥8小时，使其失水干燥，然后冷却研磨成粒度为75um的粉末；

粘合剂的水溶液制备：在100ml去离子水中加入1g海藻酸钠，在70℃水浴锅中以70rpm的转速连续搅拌2小时，待溶液混合均匀后冷却至35℃备用；

固定化微生物颗粒制备：取50ml微生物菌富集液喷雾到上述干燥后的100g的粉末状可生物降解碳源上，充分混合后干燥10h；

加入粘合剂的水溶液，搅拌使粘合剂均匀分散，获得固定化菌剂前体，手工将固定化菌剂前体揉捏成颗粒状，得到微生物颗粒，将微生物颗粒在4℃下静止固化24h后，待其干燥后即得到固定化微生物颗粒。

本实施例中的废水来源为博天环境集团股份有限公司某工程项目的高氮低碳黑臭水，氨氮浓度为17mg/L、总氮浓度为25mg/L，COD_Cr浓度为41.5mg/L。取30g实施例1所制备的固定化菌剂置于300mL高氮低碳黑臭水中30℃下震荡培养处理，每隔12小时取样检测废水中氨氮、总氮值，对应的浓度分别如表1所示：

表1黑臭水体中氨氮和总氮浓度随时间变化数据

根据表1所示数据，由本发明实施例1制得的微生物固定化菌剂，对于氮浓度较低的高氮低碳黑臭水，随着处理时间增加，水体的中的氨氮浓度逐渐降低直到0mg/L，说明本发明实施例1的微生物固定化菌剂对水体中的氨氮有良好的降解效果；并且，水体中的总氮浓度也随时间逐步降低，说明本发明实施例1的微生物固定化菌剂对水体中的总氮有良好的降解效果，能够有效降低高氮低碳黑臭水中的总氮浓度。

菌剂制备及废水处理实施例2

富集微生物：对氮高效的微生物菌富集液离心浓缩，使其浓度达到10¹⁰cells/mL，上述微生物菌取自博天环境集团股份有限公司研发中心菌种库。

粉末状可生物降解碳源的制备：将聚羟基烷酸酯于25℃条件下干燥24小时，使其失水干燥，然后冷却研磨成粒度为25um的粉末；

粘合剂的水溶液制备：在100ml去离子水中加入15g马铃薯淀粉，在70℃水浴锅中以80rpm的转速连续搅拌1小时，待溶液混合均匀后冷却至45℃备用；

固定化微生物颗粒制备：取50ml微生物菌富集液喷雾到上述干燥后的100g的粉末状可生物降解碳源上，充分混合后干燥10h；

加入粘合剂的水溶液，搅拌使粘合剂均匀分散均匀，获得固定化菌剂前体，用造粒机将固定化菌剂前体制成颗粒状，得到微生物颗粒，将微生物颗粒在8℃下静止固化16h后，待其干燥后即得到固定化微生物颗粒。

本实施例中的废水来源为博天环境集团股份有限公司某工程项目的高氮低碳黑臭水，氨氮浓度为152.6mg/L、总氮浓度为268.2mg/L，COD_Cr浓度为292.7mg/L。取30g实施例2所制备的固定化菌剂置于300mL高氮低碳黑臭水中30℃下震荡培养处理，每隔12小时取样检测废水中氨氮、总氮值，对应的浓度分别如表2所示：

表2黑臭水体中氨氮和总氮浓度随时间变化数据

根据表2所示数据，由本发明实施例2制得的微生物固定化菌剂，对于氮浓度较高的高氮低碳黑臭水，随着处理时间增加，水体中的氨氮浓度逐渐降低，说明本发明实施例2的微生物固定化菌剂对水体中的氨氮有良好的降解效果；并且，水体中的总氮浓度也随时间逐步降低，说明本发明实施例2的微生物固定化菌剂对水体中的总氮有良好的降解效果，能够有效降低高氮低碳黑臭水中的总氮浓度。

菌剂制备及废水处理实施例3

富集微生物：对氮高效的微生物菌富集液离心浓缩，使其浓度达到10¹¹cells/mL，上述微生物菌取自博天环境集团股份有限公司研发中心菌种库。

粉末状可生物降解碳源的制备：将聚-β-羟基丁酸酯于100℃条件下烘干3小时，使其失水干燥，然后冷却研磨成粒度为150um的粉末；

粘合剂的水溶液制备：在100ml去离子水中加入30g马铃薯淀粉，在25℃水浴锅中以100rpm的转速连续搅拌0.5小时，待溶液混合均匀后备用；

固定化微生物颗粒制备：取50ml微生物菌富集液喷雾到上述干燥后的100g的粉末状可生物降解碳源上，充分混合后干燥10h；

加入粘合剂的水溶液，搅拌使粘合剂均匀分散，获得固定化菌剂前体，用造粒机将固定化菌剂前体制成颗粒状，得到微生物颗粒，将微生物颗粒在25℃下静止固化12h后，待其干燥后即得到固定化微生物颗粒。

本实施例中的废水来源为博天环境集团股份有限公司某工程项目的高氮低碳黑臭水，氨氮浓度为426.7mg/L、总氮浓度为631.2mg/L，COD_Cr浓度为1348.5mg/L。取30g实施例3所制备的固定化菌剂置于300mL高氮低碳黑臭水中30℃下震荡培养处理，每隔12小时取样检测废水中氨氮、总氮值，对应的浓度分别如表3所示：

表3黑臭水体中氨氮和总氮浓度随时间变化数据

根据表3所示数据，由本发明实施例3制得的微生物固定化菌剂，对于氮浓度很高的高氮低碳黑臭水，随着处理时间增加，水体中的氨氮浓度逐渐降低，说明本发明实施例3的微生物固定化菌剂对水体中的氨氮有良好的降解效果；并且，水体中的总氮浓度也随时间逐步降低，说明本发明实施例3的微生物固定化菌剂对水体中的总氮有良好的降解效果，能够有效降低高氮低碳黑臭水中的总氮浓度。

废水处理对比例1

对比例1中的废水来源为博天环境集团股份有限公司某工程项目的高氮低碳黑臭水，氨氮浓度为426.7mg/L、总氮浓度为631.2mg/L，COD_Cr浓度为1348.5mg/L。将50ml实施例3所采用的微生物菌置于300mL高氮低碳黑臭水中30℃下震荡培养处理，每隔12小时取样检测废水中氨氮、总氮值，对应的浓度分别如表4所示：

表4黑臭水体中氨氮和总氮浓度随时间变化数据

根据表4所示数据，随着处理时间增加，水体中的氨氮浓度逐渐降低，说明加入的微生物菌对水体中的氨氮有较好的降解效果；但水体中的总氮浓度随时间降低幅度不大，说明对比例1中的微生物虽然对水体中的总氮有较好的降解效果，但不能够有效降低高氮低碳黑臭水体中的总氮浓度。

废水处理对比例2

对比例2中的废水来源为博天环境集团股份有限公司某工程项目的高氮低碳黑臭水，氨氮浓度为426.7mg/L、总氮浓度为631.2mg/L，COD_Cr浓度为1348.5mg/L。将50ml市面购得的微生物菌置于300mL高氮低碳黑臭水中30℃下震荡培养处理，每隔12小时取样检测废水中氨氮、总氮值，对应的浓度分别如表5所示：

表5黑臭水体中氨氮和总氮浓度随时间变化数据

根据表5所示数据，随着处理时间增加，水体中的氨氮浓度逐渐降低，说明加入的微生物菌对水体中的氨氮有一定的降解效果；但水体中的总氮浓度随时间降低幅度不大，说明本对比实施例中的微生物对水体中的总氮有一定的降解效果，但不能够有效降低高氮低碳黑臭水中的总氮浓度。

通过上述实施例和对比例的分析得知，本发明实施例提供的微生物固定化菌剂，该菌剂中包括粉末状可生物降解碳源、粘合剂和微生物菌，其中，粉末状可生物降解碳源含有大量碳元素，尤其是对高氮低碳水质的黑臭水体，能够提高水体的碳氮比，从而创造更有利于菌剂中微生物菌扩繁的条件，使微生物菌大量扩增，从而利用微生物菌将水体中的氨氮转化为硝态氮再转化为氮气，达到降低水体总氮的效果，实现对黑臭水体的修复。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于处理高氮废水的微生物固定化菌剂，其特征在于，包括粉末状可生物降解碳源、粘合剂和微生物菌；所述粉末状可生物降解碳源和粘合剂形成颗粒，所述微生物菌均匀分散在颗粒的内部和表面；

所述粉末状可生物降解碳源包括：聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种；

所述粘合剂选自淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的固定化菌剂，其特征在于，所述粉末状可生物降解碳源与粘合剂的质量比为100：1～30。

3.根据权利要求1所述的固定化菌剂，其特征在于，所述粉末状可生物降解碳源的平均粒度为25～150um。

4.根据权利要求1所述的微生物固定化菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将可生物降解碳源原料干燥并研磨后，得到粉末状可生物降解碳源；所述粉末状可生物降解碳源包括：聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种；

B、将微生物菌富集液喷雾到所述粉末状可生物降解碳源上，混合后干燥，得到微生物菌与粉末状可生物降解碳源的混合物；

C、将粘合剂的水溶液加入所得混合物，搅拌后得到固定化菌剂前体；所述粘合剂选自淀粉、糯米粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、多聚脲甲醛、海藻胶、海藻酸钠中的至少一种；

D、将所述固定化菌剂前体经造粒后处理，干燥后制得所述微生物固定化菌剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述粉末状可生物降解碳源与粘合剂的质量比为100：1～30。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述可生物降解碳源原料的干燥温度为25～100℃，干燥时间3～24小时。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述微生物菌富集液的体积与粉末状可生物降解碳源的质量之比为1：1.5～3ml/g，所述微生物菌富集液的菌种浓度为10⁸～10¹¹cells/mL。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂的水溶液的制备方法为：

在去离子水中加入粘合剂，然后在25～70℃的水浴锅中以70～100rpm的转速连续搅拌0.5～2小时，冷却至25～45℃后制得粘合剂的水溶液。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

将所述固定化菌剂前体制成圆形、柱形或方形颗粒，在4～25℃条件下干燥固化12～24小时，制得所述微生物固定化菌剂。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可生物降解碳源原料的制备方法为：

将淀粉与聚丁二酸丁二醇酯、聚-β-羟基丁酸酯、聚-β-羟基戊酸酯、聚羟基烷酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的至少一种共混，制得可生物降解碳源原料。