CN113023868A - 一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料及制备方法与应用 - Google Patents

一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料及制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，其特征在于，包括：将填料置于培养液中进行挂膜培养，使生成含有微生物的填料；将生物蜡置于容器中将热至100‑120℃，加入改性剂，以50‑150rap/min，冷却至40‑50℃，得到改性后的生物蜡，熔点达到55‑62℃；将40‑50℃改性后的生物蜡涂覆在含有微生物的填料的表面，涂覆厚度为0.5‑2mm，待改性后的生物蜡冷却凝固包覆在微生物的填料的表面，得到生物活性填料；将生物活性填料表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量；根据需求将生物活性填料切分成所需要的形状。

Description

一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料及制备方法与应用
技术领域
本发明属于水处理领域，涉及一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料及制备方法与应用。
背景技术
污水处理是当前环境保护面临的重要课题之一。随着人类活动的不断增强，城市工业的发展，排放大量污水，已经造成河流、湖泊的严重水体污染。目前，针对污水治理领域，生化处理方法应用面十分广泛，其中大多采用生物膜技术。
在废水生物膜法处理工艺中，填充的填料是其核心部分。填料是生物膜赖以栖息的场所，是生物膜的载体，影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态及空间结构，同时兼有截留悬浮物质的作用。由此可见填料有着极其重要的作用，对于生物膜法工艺的运行效果和能耗都有着十分重要的影响和意义。同时，载体填料的费用在生物膜法处理系统的基建费用中又占较大比重，所以填料关系到系统的合理性。
随着技术工艺的发展，生物填料从主要使用碎石、卵石、炉渣、和焦炭等小比表面积和低空隙率的实心填料，发展到如今使用高强度、轻质、比表面积大、空隙率高的填料，大大提高了生物膜法的处理效率。填料的性能指标：水力学特征，包括比表面积孔隙率、形状尺寸和填充度；稳定性；生物膜附着性及成本。填料的种类分为定型固定式填料；挂式填料，包括软性填料、半软性填料、组合填料及弹性填料；分散型填料，分散型填料包括堆积式、悬浮式填料；新型生物填料等。目前使用的填料，普遍挂膜周期长、可持续性差、稳定性不高等问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料，该填料含有大量活性微生物，无需在治理过程中挂膜，极大的缩短了污水治理周期，且原料是安全的天然物质，来源广泛易得，可再生、价格低，可以在自然环境中降解，环保无毒，适合河道、湖泊长期使用等优点。
为实现上述目的，本发明的另一目的在于提供上述生物活性填料的制备方法，技术方案如下：
一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，包括：
将填料置于培养液中进行挂膜培养，使生成含有微生物的填料；
将生物蜡置于容器中将热至100-120℃，加入改性剂，以50-150rap/min的速度搅拌30-90min，冷却至40-50℃，得到改性后的生物蜡，熔点达到55-62℃；
将40-50℃改性后的生物蜡涂覆在含有微生物的填料的表面，涂覆厚度为0.5-2mm，待改性后的生物蜡冷却凝固包覆在微生物的填料的表面，得到生物活性填料；
将生物活性填料表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量；
根据需求将生物活性填料切分成所需要的形状。
进一步的，所述的微生物培养液的制备方法为，采集本土菌种或者利用高效菌种，将菌种按5-10％的投加量，投加于含有5％-7％葡萄糖、0.5％-1％磷酸二氢钾、0.2％-0.4％硫酸镁、2％-3％硫酸铵、0.5％-1％磷酸氢二钠、0.5％-2％酵母浸出粉、1％-2％蛋白胨、2-4％牛肉膏，pH为6-8的营养液中，曝气培养3-5天，使菌群达到成熟期，得到微生物培养液。
进一步优化的，所述的填料进行微生物挂膜培养方法为将填料放置于微生物培养液中使其充分附着所需的微生物菌群，培养3-5天，使其充分挂膜，得到有微生物的填料。
再进一步的，所述生物蜡为蜂蜡、羊毛蜡、蚁蜡、棕榈蜡、木蜡、亚麻蜡、大豆蜡、月桂蜡、蓖麻子蜡、漆蜡、中的一种或几种。
再进一步的，所述填料为聚氨酯、醛化纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、涤纶纤维、PVC蜂窝斜管中的一种或者几种。
再进一步的，所述改性剂为所述改性剂为石蜡、微晶蜡、海藻酸钠、硅胶、聚乙烯醇中的一种或几种。
技术效果：本发明所制得生物活性填料投加到污水处理设备或者河道湖泊中后，无需进行挂膜，填料中的活性微生物可以直接对污水中污染物进行降解，具有起步快速高效的优点；本发明的包膜材料是自然界中来源较为广泛、安全的天然物质，可再生、价格低，可以在自然环境中降解，环保无毒，适合河道、湖泊长期使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是改性生物蜡后放大100倍的显微镜图片；
图2是改性后放大400倍的显微镜图片；
图3是制备的生物活性填料放大100倍的显微镜图片；
图4是制备的生物活性填料放大1000倍的显微镜图片。
具体实施方式：
为了进一步说明本实施例提供的生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，下面进行详细描述。
实施例1：
一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，包括：
将含有5％-7％葡萄糖、0.5％-1％磷酸二氢钾、0.2％-0.4％硫酸镁、2％-3％硫酸铵、0.5％-1％磷酸氢二钠、0.5％-2％酵母浸出粉、1％-2％蛋白胨、2-4％牛肉膏，pH为6-8的营养液，投放5-10％本土菌种，曝气培养3-5天，使菌群达到成熟期，再放入醛化纤维，使其充分附着所需的微生物菌群，培养3-5天，得到含有微生物的醛化纤维；
将羊毛蜡置于容器中加热至100-120℃，加入微晶蜡，以50-150rap/min，冷却至40-50℃，得到改性后的羊毛蜡，熔点达到55℃；
将40-50℃改性后的羊毛蜡涂覆在含有微生物的醛化纤维的表面，涂覆厚度为0.5-2mm，待改性后的羊毛蜡冷却凝固包覆在微生物的醛化纤维的表面，得到生物活性醛化纤维；
将生物活性醛化纤维表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量，微生物含量可以达到0.98×105CFU/mL；
根据需求将生物活性醛化纤维切分成所需要的形状。
实施例2：一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，其特征在于，包括：
将含有5％-7％葡萄糖、0.5％-1％磷酸二氢钾、0.2％-0.4％硫酸镁、2％-3％硫酸铵、0.5％-1％磷酸氢二钠、0.5％-2％酵母浸出粉、1％-2％蛋白胨、2-4％牛肉膏，pH为6-8的营养液，投放5-10％本土菌种，曝气培养3-5天，使菌群达到成熟期，再放入聚丙烯，使其充分附着所需的微生物菌群，培养3-5天，得到含有微生物的聚丙烯；
将蚁蜡置于容器中加热至100-120℃，加入石蜡，以50-150rap/min，冷却至40-50℃，得到改性后的蚁蜡，熔点达到58℃；
将40-50℃改性后的蚁蜡涂覆在含有微生物的聚丙烯的表面，涂覆厚度为0.5-2mm，待改性后的蚁蜡冷却凝固包覆在微生物的聚丙烯的表面，得到生物活性聚丙烯；
将生物活性醛化纤维表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量，微生物含量可以达到0.96×105CFU/mL；
根据需求将生物活性醛化纤维切分成所需要的形状。
实施例3：一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，其特征在于，包括：
将含有5％-7％葡萄糖、0.5％-1％磷酸二氢钾、0.2％-0.4％硫酸镁、2％-3％硫酸铵、0.5％-1％磷酸氢二钠、0.5％-2％酵母浸出粉、1％-2％蛋白胨、2-4％牛肉膏，pH为6-8的营养液，投放5-10％高效菌种，曝气培养3-5天，使菌群达到成熟期，再放入PVC蜂窝斜管，使其充分附着所需的微生物菌群，培养3-5天，得到含有微生物的PVC蜂窝斜管；
将蓖麻子蜡置于容器中加热至100-120℃，加入硅胶，以50-150rap/min，冷却至40-50℃，得到改性后的蓖麻子蜡，熔点达到59℃；
将40-50℃改性后的蓖麻子蜡涂覆在含有微生物的PVC蜂窝斜管的表面，涂覆厚度为0.5-2mm，待改性后的PVC蜂窝斜管冷却凝固包覆在微生物的PVC蜂窝斜管的表面，得到生物活性PVC蜂窝斜管；
将生物活性PVC蜂窝斜管表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量，微生物含量可以达到0.95×105CFU/mL；
根据需求将生物活性PVC蜂窝斜管切分成所需要的形状。
实施例4：一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，其特征在于，包括：
将含有5％-7％葡萄糖、0.5％-1％磷酸二氢钾、0.2％-0.4％硫酸镁、2％-3％硫酸铵、0.5％-1％磷酸氢二钠、0.5％-2％酵母浸出粉、1％-2％蛋白胨、2-4％牛肉膏，pH为6-8的营养液，投放5-10％本土菌种，曝气培养3-5天，使菌群达到成熟期，再放入聚氨酯，使其充分附着所需的微生物菌群，培养3-5天，得到含有微生物的聚氨酯；
将月桂蜡置于容器中加热至100-120℃，加入海藻酸钠，以50-150rap/min，冷却至40-50℃，得到改性后的月桂蜡，熔点达到57℃；
将40-50℃改性后的月桂蜡涂覆在含有微生物的聚氨酯的表面，涂覆厚度为0.5-2mm，待改性后的月桂蜡冷却凝固包覆在微生物的聚氨酯的表面，得到生物活性聚氨酯；
将生物活性聚氨酯表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量，微生物含量可以达到0.93×105CFU/mL；
根据需求将生物活性聚氨酯切分成所需要的形状。
实施例5：一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备，其特征在于，包括：
将含有5％-7％葡萄糖、0.5％-1％磷酸二氢钾、0.2％-0.4％硫酸镁、2％-3％硫酸铵、0.5％-1％磷酸氢二钠、0.5％-2％酵母浸出粉、1％-2％蛋白胨、2-4％牛肉膏，pH为6-8的营养液，投放5-10％本土菌种，曝气培养3-5天，使菌群达到成熟期，再放入涤纶纤维，使其充分附着所需的微生物菌群，培养3-5天，得到含有微生物的涤纶纤维；
将亚麻蜡置于容器中加热至100-120℃，加入聚乙烯醇，以50-150rap/min，冷却至40-50℃，得到改性后的羊毛蜡，熔点达到62℃；
将40-50℃改性后的亚麻蜡涂覆在含有微生物的涤纶纤维的表面，涂覆厚度为0.5-2mm，待改性后的亚麻蜡冷却凝固包覆在微生物的涤纶纤维的表面，得到生物活性涤纶纤维；
将生物活性涤纶纤维表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量，微生物含量可以达到1×105CFU/mL；
图1和2是根据实施例5的制备条件制备出的改性生物蜡的显微镜图，图3和4是根据实施例5的制备条件制备出的生物活性填料，从图中可以观察到生物蜡包含大量的菌胶团且表面明显的附着微生物。
根据需求将生物活性涤纶纤维切分成所需要的形状。

Claims (8)

1.一种生物蜡包埋微生物的生物活性填料制备方法，其特征在于，包括：
将填料置于培养液中进行挂膜培养，使生成含有微生物的填料；
将生物蜡置于容器中将热至100-120℃，加入改性剂，以50-150r/min的速度搅拌时间为30-90min，冷却至40-50℃，得到改性后的生物蜡，熔点达到55-62℃；
将40-50℃的保温状态下的改性后的生物蜡涂覆在含有微生物的填料的表面，涂覆厚度为0.5-2mm，待改性后的生物蜡冷却凝固包覆在微生物的填料的表面，得到生物活性填料；
将生物活性填料表面扎若干小孔，以保证内部微生物的需氧量；
根据需求将生物活性填料切分成所需要的形状。
2.根据权利要求1所述的生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备方法，其特征在于：所述的微生物培养液的制备方法为，采集本土菌种或者利用高效菌种，将菌种按5-10％的投加量，投加于含有5％-7％葡萄糖、0.5％-1％磷酸二氢钾、0.2％-0.4％硫酸镁、2％-3％硫酸铵、0.5％-1％磷酸氢二钠、0.5％-2％酵母浸出粉、1％-2％蛋白胨、2-4％牛肉膏，pH为6-8的营养液中，曝气培养3-5天，使菌群达到成熟期，得到微生物培养液。
3.根据权利要求1所述的生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备方法，其特征在于：所述的填料进行微生物挂膜培养方法为将填料放置于微生物培养液中使其充分附着所需的微生物菌群，培养3-5天，使其充分挂膜，得到有微生物的填料。
4.根据权利要求1所述的生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备方法，其特征在于：所述生物蜡为蜂蜡、羊毛蜡、蚁蜡、棕榈蜡、木蜡、亚麻蜡、大豆蜡、月桂蜡、蓖麻子蜡、漆蜡、中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备方法，其特征在于：所述填料为聚氨酯、醛化纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、涤纶纤维、PVC蜂窝斜管中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的生物蜡包埋微生物的生物活性填料的制备方法，其特征在于：所述改性剂为为石蜡、微晶蜡、海藻酸钠、硅胶、聚乙烯醇中的一种或几种。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的生物蜡包埋微生物的生物活性填料制备方法得到的生物活性填料。
8.一种根据权利要求7所述的生物蜡包埋微生物的生物活性填料应用于水处理领域。
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