CN112877319A - 一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒的制备方法 - Google Patents
一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112877319A CN112877319A CN202110238854.3A CN202110238854A CN112877319A CN 112877319 A CN112877319 A CN 112877319A CN 202110238854 A CN202110238854 A CN 202110238854A CN 112877319 A CN112877319 A CN 112877319A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- immobilized
- particles
- solution
- microorganisms
- carrier
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004939 coking Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 22
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract 3
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 34
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 17
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 11
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 9
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 9
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 9
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 9
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 abstract description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 abstract description 2
- 231100001234 toxic pollutant Toxicity 0.000 abstract description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 14
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241000316848 Rhodococcus <scale insect> Species 0.000 description 2
- 241000187562 Rhodococcus sp. Species 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- 239000012880 LB liquid culture medium Substances 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015278 beef Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
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
- C12N11/082—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C12N11/084—Polymers containing vinyl alcohol units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- 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
- C12N1/00—Microorganisms, 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
-
- 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
- C12N11/10—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
Abstract
随着我国工业的发展，焦化废水排放量与日俱增，对人类的健康和生态环境造成了威胁。生物修复法是最有前途且成本低效果好的治理方法之一，但是由于焦化废水高COD且含有多种剧毒化合物的特点，传统的生物处理往往会由于微生物活性受抑制而难以取得预期的效果。本发明使用改进的硝酸盐固化包埋法，以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)作为复合载体，将功能微生物包埋在其中，通过适当的驯化培养后投加至反应器或污染水体中使用。本方法能在颗粒表面及内部形成独特的空间结构，在为微生物提供定殖场所的同时改善固定化颗粒对于大分子物质的传质能力。从而，不仅提高微生物对焦化废水中有毒污染物的耐受上限且大幅度提升了降解效果。
Description
技术领域
本发明涉及有机污染的生物修复领域，特别是针对焦化废水的处理，利用本方法制备微生物固定化颗粒，可使功能微生物定殖于载体上，在一定程度上屏蔽焦化废水等高毒性污染物对微生物的抑制和毒害作用，可以提高微生物的降解效果和整个反应系统中处理污染的负荷及稳定性。
背景技术
随着我国工业的快速发展，焦化废水排放量日益增多，大量含有苯酚、吡啶、喹啉等焦化废水特征污染物随着废水的排放进入环境中，对人类的生命健康和生态环境的稳定带来巨大的威胁。目前，生物处理技术是处理此类废水的重要技术手段之一，大量针对特定污染物的高效降解菌株被研究者从环境中筛选出来，为生物修复技术提供了坚实的基础。但是，焦化废水中所含的大量高毒性污染物和过高的COD严重抑制了微生物的活性；此外，传统的生物修复技术在实际使用过程中存在易流失，受环境影响大，易被废水中高毒性物质抑制等缺点，如何解决上述问题成为环境微生物和生物修复领域广泛关注的一个焦点问题。
固定化微生物技术是20世纪80年代兴起的一种新型生物技术，它能够大幅度提升参加反应的微生物细胞浓度，增强微生物在恶劣外界环境的耐受性，提高系统负荷和系统的稳定性。此外，固定化载体除了为微生物提供定殖场所外，还能够形成保护微生物的微环境，屏蔽土著微生物对被固定微生物体的恶性竞争、吞噬和环境中有害物质的毒害作用，从而缩短降解的滞后期，使其在复杂环境中也可稳定地发挥高效能。因此，该技术被广泛应用至水、土、气体环境污染治理中。目前，微生物固定化技术已在处理苯酚、吡啶、喹啉等单一污染领域取得了极佳的效果，极大的提高了微生物的活性及降解效率。
用于焦化废水处理的固定化技术主要为依据包埋固定化和吸附固定化技术发展起来的复合固定技术，复合固定化技术整合了包埋固定化及吸附固定化技术的优点，在保证微生物密度的同时又可以有效防止微生物泄露，而且包埋颗粒成形好，机械强度高，固定化周期短。但是，以包埋技术为基础的固定化技术往往会由于载体的传质阻力而导致传氧、传质上的问题，然而本发明所开发的固定化技术能够在载体内部形成较大空洞，在载体表面形成传质通道，大幅度改善颗粒的传质性能。
聚乙烯醇(PVA)是被广泛采用的固定化包埋载体，具有低毒性、应用广、机械强度好等优点。但是，使用纯聚乙烯醇进行包埋时，往往会导致颗粒黏连的问题，因此一般配合海藻酸钠混合使用，海藻酸钠(SA)同样是一种被广泛采用的固定化包埋材料，其具有极佳的生物适应性，加入海藻酸钠能够解决聚乙烯醇黏连的问题，有利于成球和固定化颗粒的制备。
发明内容
本发明所要解决的菌株在焦化废水中活性受抑制难以存活导致降解效果不佳的技术问题，在于提供了一种微生物固定化方法，能使固定化微生物高效处理焦化废水。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒制备方法，其特征在于：将高效降解菌株利用特定混合包埋载体进行固定化，然后投加到污染水体或反应器中进行生物降解。
首先，制备混合载体溶液：称取一定量的醇解度为99％的聚乙烯醇与海藻酸钠于烧杯中，海藻酸钠与聚乙烯醇均需使用分析纯，搅拌均匀，保证聚乙烯醇与海藻酸钠充分混合后加入去离子水，边加水边进行搅拌使其混匀，聚乙烯醇与海藻酸钠的最终添加质量比应为4∶1，聚乙烯醇与海藻酸钠的质量浓度应分别为8％(W/V)与2％(W/V)，之后进行121℃高压湿热灭菌20min，完成后取出常温下冷却至25-30℃。
然后，制备用于载体固化的交联剂，本发明所使用的混合交联剂分别为硼酸与CaCl2的混合溶液及硝酸钠溶液，其中硼酸与CaCl2的混合溶液制备方法为：在25℃的饱和硼酸溶液中加入CaCl2搅拌使其溶解，最终交联剂中CaCl2的质量浓度应为2％(W/V)；硝酸钠溶液的制备方法为：在去离子水中加入的硝酸钠，配制成质量浓度为45％(W/V)的硝酸钠溶液，待硝酸钠完全溶解后，冷却至室温。
最后，进行固定化颗粒的制备：将功能菌株培养至对数生长末期收集菌体，用无菌水清洗3次后悬浮于无菌水中，并调节OD600(600nm处吸光度)值为3.0的菌液，将菌液加入温度为25℃的混合载体溶液中(10％加入量，即每90ml配制的载体溶液加入10ml菌液)，至少搅拌30min以使载体与菌液充分混合，搅拌均匀后静置1h，利用注射器吸取载体与菌液混合液滴加至25℃的饱和硼酸与CaCl2混合溶液中，形成2-3cm的颗粒，在25℃交联2h，交联完成后取出，用无菌水冲洗3次后再次加入硝酸钠溶液中，在25℃下交联22h，然后取出颗粒用无菌水冲洗3次，得到的固定化颗粒浸泡在生理盐水中并放置于4℃冰箱中备用。
使用固定化微生物颗粒进行生物降解之前须进行固定化微生物的增殖和活化，其主要特征在于：将固定化微生物在无机盐培养基中培养，并添加可被微生物降解利用的特异底物(即某种污染物，针对焦化废水，应采用苯酚、吡啶、喹啉等特征污染物进行培养)，待底物被降解殆尽后，再次加入适量该底物，待降解效果稳定后逐步提高底物浓度，直至降解效果再次稳定后，维持该底物浓度再连续培养3-5次后将固定化微生物连同该无机盐培养基转移至一个无菌瓶中保存作为活化后的固定化微生物备用。
附图说明
图1为固定化颗粒表面扫描电镜照片
图2为固定化颗粒内部扫描电镜照片(中央区域)
图3为固定化颗粒内部扫描电镜照片(边缘区域)
根据本方法制备的微生物固定化颗粒，在结构形态上其应具有以下特征：
如图1所示，在固定化颗粒表面，表面结构粗糙且存在大量的微小孔道，此外，颗粒表面具有大量不规则凸起，在这些凸起部位存在大量被载体所网缚的微生物。在使用过程中，这些凸起成为固定化颗粒内部与外部进行物质交换的通道。
如图2固定化颗粒剖视图所示，在固定化颗粒中心部位存在较大的空洞，空洞中存在大量网状复杂孔洞结构，微生物附着在这些网状结构中进行定殖和生物降解。由于载体内部存在空洞，大分子污染物质仍能很好地向固定化颗粒内部迁移，通过表面的凸起的传质通道及颗粒内部的空洞，减少了固定化载体对大分子物质传递的阻碍作用，弥补了包埋法对大分子物质传质效果不佳的缺点。此外如图3固定化颗粒剖视图所示，越靠近固定化颗粒的边缘地带，颗粒内的孔隙直径越小，孔隙数量越多，在最外层边缘部分形成大约6-8μm的致密层，可以有效防止微生物的泄露。
具体实施方式
为进一步说明本发明，特以一株红球菌(Rhodococcus sp.W7)的固定化为例加以说明实施过程。
实施实例：
红球菌的固定化，步骤如下：
1、红球菌菌液的培养。
菌液培养基组成：牛肉膏5.00g，蛋白胨10.00g，NaCl 5.00g，水定容到1L，pH 7.0；
接种和培养条件：从平板上挑取一单菌落，接种于100ml LB液体培养基中，在30℃、180rpm摇床培养至对数生长期后期，将菌液在室温下6000rpm离心10min后用无菌水洗涤两次，并制成菌悬液。
2、固定化微生物制备。方法如下：
首先，制备混合载体溶液：称取醇解度为99％的聚乙烯醇(分析纯)8g，海藻酸钠(分析纯)2g于烧杯中，搅拌均匀，保证聚乙烯醇与海藻酸钠充分混合后加入90ml去离子水，边加水边进行搅拌使其混匀，之后再121℃下在高压蒸汽灭菌锅中灭菌20min，完成后取出冷却至25-30℃。
然后，制备用于载体固定化的交联剂，其中硼酸与CaCl2的混合溶液制备方法为：量取100ml 25℃的饱和硼酸溶液，加入2g CaCl2搅拌使其溶解，最终交联剂中CaCl2的质量浓度为2％(W/V)；硝酸钠溶液的制备方法为：量取100ml去离子水，加入40g的硝酸钠，配制成质量浓度为40％(W/V)的硝酸钠溶液，待硝酸钠完全溶解后，放至25℃再使用。
最后，进行固定化颗粒的制备：将10ml菌液(OD600值为3.0)加入25℃的混合载体溶液中，搅拌30min以使载体与菌液充分混合，搅拌均匀后静置1h，利用注射器吸取载体与菌液混合液滴加至饱和硼酸与CaCl2混合溶液中，形成2-3mm的颗粒，在25℃交联2h，交联完成后取出，用无菌水冲洗3次后放入硝酸钠溶液中，在25℃下交联22h，然后取出颗粒用无菌水冲洗3次，得到的固定化颗粒浸泡在生理盐水中并放置于4℃冰箱中备用。上述固定化颗粒的制备过程需在无菌环境下进行。
无机盐培养基组成：NaCl 1.00g，NH4Cl 1.34g，K2HPO4 1.0g，KH2PO4 0.50g，MgSO4·7H2O 0.20g；水定容到1L，pH为7.0。
3、固定化菌株细胞的增殖与活化。首先将固定化颗粒置于无机盐培养基中，加入50ppm的苯酚，在30℃，180rpm的摇床上培养，待苯酚被降解消耗殆尽后，再次加入50ppm的苯酚，待其降解50ppm苯酚效果稳定后，加入100ppm苯酚并重复上述步骤，维持该底物浓度再连续培养3-5次后将固定化微生物连同该无机盐培养基转移至一个无菌瓶中保存作为活化后的固定化微生物备用。在驯化过程中，由于Rhodococcus sp.W7菌落呈现红色，固定化颗粒会随着驯化时间的增长而逐渐呈现出红色，当驯化完成时，颗粒的颜色应不再发生变化。
Claims (4)
1.一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒制备方法，其特征在于：将高效降解菌株利用特定混合包埋载体进行固定化，然后投加到污染水体或反应器中进行生物降解。
2.根据权利要求1所述的微生物固定化方法，其特征在于，具体步骤如下：
首先，制备混合载体溶液：称取一定量的醇解度为99％的聚乙烯醇与海藻酸钠与烧杯中，海藻酸钠与聚乙烯醇均需使用分析纯，搅拌均匀，保证聚乙烯醇与海藻酸钠充分混合后加入去离子水，边加水边进行搅拌使其混匀，聚乙烯醇与海藻酸钠的最终添加质量比应为4∶1，聚乙烯醇与海藻酸钠的质量浓度应分别为8％(W/V)与2％(W/V)，之后进行121℃高压湿热灭菌20min，完成后取出常温下冷却至25-30℃。
然后，制备用于载体固化的交联剂，本发明所使用的混合交联剂分别为硼酸与CaCl2的混合溶液及硝酸钠溶液，其中硼酸与CaCl2的混合溶液制备方法为：在25℃的饱和硼酸溶液中加入CaCl2搅拌使其溶解，最终交联剂中CaCl2的质量浓度应为2％(W/V)；硝酸钠溶液的制备方法为：在去离子水中加入的硝酸钠，配制成质量浓度为45％(W/V)的硝酸钠溶液，待硝酸钠完全溶解后，冷却至25℃。
最后，进行固定化颗粒的制备：将功能菌株培养至对数生长末期收集菌体，用无菌水清洗3次后悬浮于无菌水中，并调节OD600(600nm处吸光度)值为3.0的菌液，将菌液加入温度为25℃的混合载体溶液中(10％加入量，即每90ml配制的载体溶液加入10ml菌液)，至少搅拌30min以使载体与菌液充分混合，搅拌均匀后静置1h，利用注射器吸取载体与菌液混合液滴加至饱和硼酸与CaCl2混合溶液中，形成2-3cm的颗粒，在25℃交联2h，交联完成后取出，用无菌水冲洗3次后再次加入硝酸钠溶液中，在25℃下交联22h，然后取出颗粒用无菌水冲洗3次，得到的固定化颗粒浸泡在生理盐水中并放置于4℃冰箱中备用。
3.根据权利要求1和2所述使用固定化微生物颗粒进行生物降解之前须进行固定化微生物的增殖和活化，其主要特征在于：将固定化微生物在无机盐培养基中培养，并添加可被微生物降解利用的特异底物(即某种污染物，针对焦化废水，应采用苯酚、吡啶、喹啉等特征污染物进行培养)，待底物被降解殆尽后，再次加入适量该底物，待降解效果稳定后逐步提高底物浓度，直至降解效果再次稳定后，维持该底物浓度再连续培养3-5次后将固定化微生物连同该无机盐培养基转移至一个无菌瓶中保存作为活化后的固定化微生物备用。
4.根据权利要求2所述方法制备的微生物固定化颗粒，在结构形态上其应具有以下特征：
在固定化颗粒表面，表面结构粗糙且存在大量的微小孔隙，此外，颗粒表面具有大量不规则凸起，在这些凸起部位存在大量被载体所网缚的微生物。在使用过程中，这些凸起成为固定化颗粒内部与外部进行物质交换的通道。
在固定化颗粒中心部位存在较大的空洞结构，空洞中存在大量网状复杂结构，微生物附着在这些网状结构上。由于载体内部存在空洞，大分子污染物质仍能较好地在固定化颗粒内部迁移，通过表面的凸起的传质通道及颗粒内部的空洞，减少了固定化载体对大分子物质传递的阻碍作用，弥补了普通包埋法对大分子物质传质效果不佳的缺点。此外，越靠近固定化颗粒的边缘地带，颗粒内的孔隙直径越小，孔隙数量越多，在最外层边缘部分形成大约6-8μm的致密层，可以有效防止微生物的泄露。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110238854.3A CN112877319A (zh) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | 一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110238854.3A CN112877319A (zh) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | 一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112877319A true CN112877319A (zh) | 2021-06-01 |
Family
ID=76055380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110238854.3A Pending CN112877319A (zh) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | 一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112877319A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114410618A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 太原理工大学 | 一种固定化微生物载体的制备方法及其产品和应用 |
| CN115873838A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-03-31 | 天津科技大学 | 一种可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101475931A (zh) * | 2009-01-22 | 2009-07-08 | 厦门大学 | 一种包埋固定化有效微生物凝胶小球的制备方法 |
| CN103952393A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-07-30 | 郑州大学 | 用于微污染河流原位修复的微生物复合固定化颗粒的制备方法 |
| CN112029755A (zh) * | 2019-05-17 | 2020-12-04 | 天津科技大学 | 一种促进降解疏水有机污染物的微生物固定化方法 |
-
2021
- 2021-03-04 CN CN202110238854.3A patent/CN112877319A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101475931A (zh) * | 2009-01-22 | 2009-07-08 | 厦门大学 | 一种包埋固定化有效微生物凝胶小球的制备方法 |
| CN103952393A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-07-30 | 郑州大学 | 用于微污染河流原位修复的微生物复合固定化颗粒的制备方法 |
| CN112029755A (zh) * | 2019-05-17 | 2020-12-04 | 天津科技大学 | 一种促进降解疏水有机污染物的微生物固定化方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 徐孟华: "EM技术处理焦化废水的实验研究", 《河北环境保护》 * |
| 茆云汉 等: "聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究", 《环境科学学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114410618A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 太原理工大学 | 一种固定化微生物载体的制备方法及其产品和应用 |
| CN114410618B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-07-14 | 太原理工大学 | 一种固定化微生物载体的制备方法及其产品和应用 |
| CN115873838A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-03-31 | 天津科技大学 | 一种可缓释营养的固定化微生物颗粒及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107523561B (zh) | 一种高温碱化改性生物炭基载体制备方法及应用 | |
| CN109628353B (zh) | 一种生物炭基固定化微生物菌剂及其制备方法与应用 | |
| CN110697907B (zh) | 一种固定化复合菌群材料及其制备方法 | |
| CN101560486B (zh) | 用于生物脱氮的木糖氧化无色杆菌菌株及其应用 | |
| CN112877319A (zh) | 一种处理焦化废水的微生物固定化颗粒的制备方法 | |
| CN108359663B (zh) | 一种聚磷菌固定化小球及其应用 | |
| CN107574162B (zh) | 一种基于生物炭缓释营养基固定化菌剂的制备方法 | |
| CN109734199A (zh) | 固定化微生物结构体及其制备方法 | |
| CN101265458A (zh) | 强成膜菌的制成和强化污水脱氮的方法 | |
| CN111206027B (zh) | 一种适用于负载芽孢杆菌的磁性生物炭及其制备方法和应用 | |
| CN110699347B (zh) | 一种固定化菌剂及其制备方法和应用 | |
| CN110734138B (zh) | 一种淡水水产养殖废水的原位处理方法 | |
| CN105695443A (zh) | Triton X-100强化生物炭固定化微生物材料及其制备方法和应用 | |
| CN112029755A (zh) | 一种促进降解疏水有机污染物的微生物固定化方法 | |
| CN111944799B (zh) | 一种包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒的制备方法和应用 | |
| CN103232990B (zh) | 固定化微生物制剂及采用该制剂处理泡菜高盐废水的方法 | |
| CN114806959B (zh) | 一种微生物制剂及养殖水体净化方法 | |
| CN116354494A (zh) | 复合缓释碳材料耦合好氧反硝化菌及其在水处理中的应用 | |
| CN112391375B (zh) | 快速去除水体中硝酸盐的生物炭固定化反硝化菌的制备方法及应用 | |
| CN110564716B (zh) | 同步去除苯酚和苯胺的载菌复合微球、其制备方法及应用 | |
| CN112591889A (zh) | 微生物膜强化膜生物反应器脱氮的方法 | |
| CN107828777B (zh) | 一种纳米氧化铜-聚乙烯醇基海绵材料固定化细菌的制备方法及应用 | |
| CN111547840A (zh) | 一种用于无碳自养脱氮罐中使用的固体颗粒复合微生物载体及其制备方法 | |
| CN109207388B (zh) | 一种玻璃纤维/高聚物复合固定化微生物填料制备及其应用 | |
| CN115011585B (zh) | 厌氧氨氧化细菌-短程硝化细菌共包埋小球及其制备方法和应用 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210601 |