CN114032191A - 一种污泥回收利用方法及生物净水颗粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污泥回收利用方法及生物净水颗粒，污泥回收利用方法包括：菌种筛分、菌株分离、菌株筛选和发酵，和制备改性生物炭：将所述污泥与镁盐、铁盐混合，加热并搅拌，之后加入碱性试剂调节pH值为9‑10，继续加热并保温反应，产物干燥后粉碎过筛网，然后进行高温煅烧，冷却得到改性生物炭；以及将发酵悬浮液与改性生物炭采用包埋方法制成生物净水颗粒。本发明提供一种新的污泥回收思路，利用污泥和污水可以快速筛选出高效净水的特定菌株，并利用改性生物炭进行生物质负载，获得的生物净水颗粒具有极佳的净水效果。

Description

一种污泥回收利用方法及生物净水颗粒
技术领域
本发明涉及污泥回收处理技术，尤其是一种污泥回收利用方法及生物净水颗粒。
背景技术
污泥成分复杂，含有病源微生物、寄生虫卵、有毒有害的重金属及大量的难降解物质，如处理不当，容易对环境造成二次污染。目前，污泥回收存在以下问题：
1、污泥处理率极低
早期污水厂甚至忽略污泥处理单元，只进行污水处理，污泥却被随意倾倒在湖泊，沟壑、良田中。还有一些污水厂为节省费用，空置污泥处理设施，将污泥随意排放。我国污水处理厂所产生的污泥有80％以上没有得到妥善处理。
2、重水轻泥、污泥处理发展滞后
近几年环保领域的水处理发展迅速，但是污泥处理却比起十几年前依旧没有太大的进步。被无害化处理的污泥比例低，多数污泥排入环境还是有害的，甚至违法偷排事件屡见不鲜。这是由于“重水轻泥”的不成熟处理思路造成的。
专利申请CN109019876A公开了一种污水处理的固定低温微生物炭化污泥载体填料及其应用，所述填料由炭化污泥、聚乙烯醇、海藻酸钠、卡拉胶浓缩粉进行优化配比，与卡拉胶浓缩粉混合，以活性污泥生物炭为吸附载体，将3株低温菌与其混合后，以聚乙烯醇、海藻酸钠和卡拉胶浓缩粉为包埋载体，氯化钙为交联剂，生产出富集固定低温微生物的炭化污泥载体填料。该专利使用的是低温微生物应用范围有限，限制了其运用推广。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的污泥处理存在的不足，提供一种污泥回收利用方法。本发明将污泥中分离出的优势菌群接种于适当的培养基而获得纯化菌群，然后通过特殊工艺发酵，最后加入由金属氧化物改性的污泥烧制的生物炭中进行负载，经过干燥后制得生物净水颗粒。
对于污泥回收处理率低，主要是污泥处理难成本高，回收利用的价值低，本发明可以很好的利用污泥，污泥中有许多的有机质，将其烧成污泥生物炭，可以很好的处理污泥，同时污泥生物炭的有很好的吸附效果，可以给优势菌群提供负载和保护。因此，本发明具有重要的环保意义。
本发明所制备的所述生物净水颗粒施入水体后，通过改性生物炭的强大吸附能力对高浓度的废水先进行预处理，生物炭通过静电吸引结合来吸附氨氮，对磷的吸附则通过化学键结合，同时生物炭提供了微生物菌剂的负载位点，微生物在前期进入水体需要适应水体环境，生物炭为微生物提供了一个保护，生物炭微孔可为厌氧细菌提供丰富的缺氧与厌氧微环境；或在宏观湍流水力条件中提供微孔内的微观平流环境，弱化生物膜的水力冲刷作用，能让几种有益菌在短时间内形成优势菌群，在抑制有害菌群，易形成生物膜，同时加速水体中有害物质的分解，如氨氮、COD、总磷、硫化氢等，同时生物炭可为缺碳源的水体提供部分的有机碳源，提高微生物的氧化还原效率，从而达到净化水质的目的。
优选地，本发明使用待处理污水水体的底泥进行生物炭的制备和微生物群落的筛选，不仅对处理水体的底泥进行废物利用，而且在处理水体的筛选微生物群落更有利于对处理水体的生长和繁殖，对处理水体的处理更高效。
具体方案如下：
一种污泥回收利用方法，包括：
菌种筛分：将污泥与待处理污水混合，加入富集培养基恒温培养一段时间，然后去除上清液，再次加入富集培养基，如此重复若干次，获得菌株富集液；
菌株分离：将所述菌株富集液均匀涂布于平板培养基上，进行恒温培养，定期观察平板培养基上的菌落形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株分别进行分离和纯化培养，得到多个纯化后的菌株，备用；
菌株筛选：将所述纯化后的菌株，分别接入盛有待处理污水的容器中，定期测试污染物的去除率，筛选去除率大于等于80％的菌株；
菌株发酵：将筛选的菌株接种于固体培养基，并观察是否与杂菌；从中挑取生长良好的单菌落接种于液体培养基中，制备发酵种子液；将发酵种子液接种于种子发酵罐，进行二级扩大培养，得到发酵悬浮液；
获得改性生物炭：将所述污泥与镁盐、铁盐混合，加热并搅拌，之后加入碱性试剂调节pH值为9-10，继续加热并保温反应，产物干燥后粉碎过筛网，然后进行高温煅烧，冷却得到改性生物炭；
材料包埋：首先将海藻酸钠和聚乙烯醇混合、灭菌，得到酯化混合物，然后将发酵悬浮液接种到所述酯化混合物中，同时将所述改性生物炭加入所述酯化混合物中，加入氯化钙进行交联反应，得到生物净水颗粒。
进一步的，菌种筛分过程中，恒温培养的温度为25-30℃，每次培养1-2d，然后去除上清液，再次加入富集培养基，如此重复若4-10次，获得菌株富集液。
进一步的，菌株分离过程中，恒温培养的温度为25-30℃，每隔10-24h观察形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株，用划线法接种于新的平板培养基上，多次划线分离进行纯化培养，得到多个纯化后的菌株，备用。
进一步的，菌株筛选过程中，所述污染物的去除率包括上清液中的COD、NH3-N、臭阈值和色阈值的去除率中至少一种；
任选的，获得改性生物炭过程中，加入碱性试剂调节pH值为9-10，高温煅烧的温度为700-800℃，在保护性气氛中进行，保温时间为1-2小时；
任选的，材料包埋过程中，首先将海藻酸钠按4-8g/L的比例加入到所述聚乙烯醇中，在100-130℃下灭菌30-60min，得到酯化混合物；然后将所述发酵悬浮液按100ml：5-15ml的比例接种到所述酯化混合物中，同时将改性生物炭加入所述酯化混合物中，所述改性生物炭的加量：所述酯化混合物＝0.1-0.5g/ml；之后加入氯化钙进行交联反应，所述氯化钙的加量：所述酯化混合物＝1-3g：10g，在0-5℃下交联16-24小时，反应后用无菌生理盐水浸泡，再在25-30℃下孵育20-24h，孵育过程中摇动的转速为100-300rpm，孵育结束后洗涤，得到生物净水颗粒。
本发明还保护一种生物净水颗粒，采用所述污泥回收利用方法制备得到。
进一步的，所述生物净水颗粒用无菌生理盐水进行梯度稀释，震荡培养72h后检测单位活菌数，10-5梯度稀释，单位活菌数大于4.00亿/g。
进一步的，所述生物净水颗粒含有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、人参地杆菌、蜡样芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的至少一种。
本发明还保护所述生物净水颗粒在污水处理上的应用。
本发明还保护一种污水处理方法，采用所述生物净水颗粒，抛洒在待处理污水中。
进一步的，将所述生物净水颗粒装载于多孔密封袋中，抛入待处理污水中；处理完成后回收所述密封袋，并进行生物净水颗粒的回收。
有益效果：本发明提供的污泥回收利用方法，以污泥为主要原料，解决了污泥的回收处理问题。
进一步的，通过污水和污泥混合进行菌种的筛分、筛选，可以快速获得对目标污水处理效果极佳的菌株。
再则，本发明利用镁盐、铁盐对污泥热解进行改性，获得的改性污泥具有更好的微生物负载效果，进一步提高生物净水颗粒的品质。
本发明还提供一种污水处理方法，采用污水自身作为诱导源获得生物净水颗粒，具有极强的针对性，从而可以高效地处理污水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例提供的样品投放当日照片；
图2是本发明一个实施例提供的样品投放2日照片；
图3是本发明一个实施例提供的样品投放5日照片。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
实施例中采用的污水主要来源是城市生活废水、农田废水和工厂偷排废水，水体中的有机物在氧化分解的状态下，耗氧速率明显高出复氧速率，使得水体内的缺氧现象越来越明显，而水体中的厌氧微生物在发生分解状态下会产生硫化氢、甲烷或氨气等恶臭污染物，时间一长将会导致水体发黑及发臭等现象明显。不同时间不同位置取得的污水成分有偏差，对多个批次的污水进行初步分析，得到污水样本中化学需氧量(COD)为700～800mg/L、溶解氧(OD)0.5～1mg/L、氨氮(NH3-H)6～8mg/L，污水静置后，上层的好氧消化沉淀和下层的厌氧发酵为污泥提供了来源。
实施例1
一种污泥回收利用方法，具体如下：
1、利用污泥和污水进行菌种筛分
(1)菌株的富集
取250ml的锥形瓶，加入90ml已灭菌的富集培养基，再加入待处理污水的河底底泥和污水各10ml，置于180r/min恒温振荡培养箱中，30℃条件下培养2d后，倒掉上清液，加入已灭菌的富集培养基再次富集，重复相同过程反复富集6次，以获得高浓度菌株富集液。
(2)菌株的分离
在无菌条件下，用10倍稀释法，将菌株富集液均匀涂布于放线菌平板培养基、LB平板培养基和真菌平板培养基上，用密封胶密封后，将平板倒置，放入30℃恒温培养箱中。每隔12h观察梯度平板上的菌落形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株用划线法(三线法)接种于新的平板培养基上，多次划线分离进行纯化培养。直至镜检后，菌体特征、个体形态均匀单一为止。
将纯化后得到的菌株，接种于相对应的平板培养基上，生长至菌落形态清晰可见时，于4℃冷藏保存。
(3)菌株的初筛
将上述筛选出的菌株分别从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，用无菌透气封口膜封口后，置于恒温摇床培养箱(30℃)中，每组3个平行，并以不接入菌株的黑臭水为对照。3d后离心(5000r/min，10min)，测定上清液COD、NH3-N的去除率。选择对黑臭水有较明显改善效果的菌株，控制去除率大于等于80％。
(4)菌株的复筛
将初筛得到的菌株从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，置于30℃恒温震荡培养箱中。3d后离心，测定上清液COD、NH3-N及臭阈值的去除率。综合筛选对黑臭水水质具有良好改善能力的菌株，并进行冷冻保藏。缺少的菌种可用商业菌种代替。
其中，COD是指化学需氧量。
NH3-N采用纳氏试剂比色法，采用氯化铵配制氨氮标准溶液1.00mg/L，再稀释成0.010mg/L的氨氮标准使用液，配制标准曲线。水样测定：取一定的体积V的水样，经过前处理后，显色，通过标准曲线，计算氨氮的质量m；
即可计算结果：氨氮(N，ml/L)＝1000x(m/V)
臭阈值的计算方法如下：
用无臭水稀释水样，直到闻出最低可辩别臭气的浓度，表示臭的阀限。通常情况下，至少5人，最好10人或者更多，可取得精度较高的结果，可用于邻甲酚或正丁醇测试嗅辨员的嗅觉敏感度。
(5)菌株发酵
对筛选出的菌株进行发酵，包括：
第一步：菌种活化。用三线法将冻存管中保藏的菌株接种于固体培养基，使菌株恢复活性，并观察是否与杂菌；
第二步：制备种子液。从平板上挑取生长良好的单菌落接种于液体培养基中，制备发酵种子液；
第三步：扩培。将种子液接种于种子发酵罐，进行二级扩大培养，得到发酵悬浮液，采用30L塑料桶分装，用记号笔标清菌液编号，并于阴凉处存放。
2、采用污泥和Mg/Fe盐共热解得到改性生物炭
(A)污泥生物炭:将污泥脱水后在80℃下烘干至恒重，然后研磨粉碎过100目筛，取适量粉碎的污泥5g放入装有500mL去离子水的烧杯中；
(B)在装有污泥的烧杯中加入15.23g MgCl2·6H2O和6.77g FeCl3·6H2O，在60℃水浴中连续搅拌；
(C)搅拌过程中，缓慢加入0.1M NaOH和0.5M NaCO3溶液，直至体系pH值为10.0，然后将烧杯在60℃水浴4h。
(D)将干燥的混合物转移到砂浆中，彻底粉碎，通过100目筛网，然后放入700℃的管式电阻炉中以10℃/min的速率升温，在氮气的保护下保温2小时；
(E)冷却至室温后取出粉碎、过100目筛,超纯水洗涤经80℃烘干后得到改性生物炭。
3、材料包埋
将从污泥中培养的优势菌群的发酵悬浮液，以及改性生物炭，利用聚乙烯醇和海藻酸钠实现二者的结合。具体步骤如下：
首先，将海藻酸钠按5g/L的比例加入上述聚乙烯醇中，获得的酯化混合物在115℃下灭菌30-60min。然后，将发酵悬浮液按100ml：10ml的比例接种到上述酯化混合物中，同时将改性生物炭按0.3g/ml的发酵悬浮液的量，加入发酵悬浮液中，按2：10的比例加入无菌氯化钙(0.1M)中，在4℃下交联16-24小时，再用无菌生理盐水浸泡2～3次，在30℃下摇动24h，转速为150rpm。孵育后，用无菌超纯水洗三次，得到生物净水颗粒。
实施例2
一种污泥回收利用方法，具体如下：
1、利用污泥和污水进行菌种筛分
(1)菌株的富集
取250ml的锥形瓶，加入90ml已灭菌的富集培养基，再加入待处理污水的河底底泥和污水各10ml，置于180r/min恒温振荡培养箱中，30℃条件下培养2d后，倒掉上清液，加入已灭菌的富集培养基再次富集，重复相同过程反复富集6次，以获得高浓度菌株富集液。
(2)菌株的分离
在无菌条件下，用10倍稀释法，将菌株富集液均匀涂布于放线菌平板培养基、LB平板培养基和真菌平板培养基上，用密封胶密封后，将平板倒置，放入30℃恒温培养箱中。每隔12h观察梯度平板上的菌落形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株用划线法(三线法)接种于新的平板培养基上，多次划线分离进行纯化培养。直至镜检后，菌体特征、个体形态均匀单一为止。
将纯化后得到的菌株，接种于相对应的平板培养基上，生长至菌落形态清晰可见时，于4℃冷藏保存。
(3)菌株的初筛
将上述筛选出的菌株分别从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，用无菌透气封口膜封口后，置于恒温摇床培养箱(30℃)中，每组3个平行，并以不接入菌株的黑臭水为对照。3d后离心(5000r/min，10min)，测定上清液COD、NH3-N的去除率。选择对黑臭水有较明显改善效果的菌株，控制去除率大于等于80％。
(4)菌株的复筛
将初筛得到的菌株从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，置于30℃恒温震荡培养箱中。3d后离心，测定上清液COD、NH3-N及臭阈值的去除率。综合筛选对黑臭水水质具有良好改善能力的菌株，并进行冷冻保藏。缺少的菌种可用商业菌种代替。
其中，COD是指化学需氧量。
NH3-N采用纳氏试剂比色法，采用氯化铵配制氨氮标准溶液1.00mg/L，再稀释成0.010mg/L的氨氮标准使用液，配制标准曲线。水样测定：取一定的体积V的水样，经过前处理后，显色，通过标准曲线，计算氨氮的质量m；
即可计算结果：氨氮(N，ml/L)＝1000x(m/V)
臭阈值的计算方法如下：
用无臭水稀释水样，直到闻出最低可辩别臭气的浓度，表示臭的阀限。通常情况下，至少5人，最好10人或者更多，可取得精度较高的结果，可用于邻甲酚或正丁醇测试嗅辨员的嗅觉敏感度。
(5)菌株发酵
对筛选出的菌株进行发酵，包括：
第一步：菌种活化。用三线法将冻存管中保藏的菌株接种于固体培养基，使菌株恢复活性，并观察是否与杂菌；
第二步：制备种子液。从平板上挑取生长良好的单菌落接种于液体培养基中，制备发酵种子液；
第三步：扩培。将种子液接种于种子发酵罐，进行二级扩大培养，得到发酵悬浮液，采用30L塑料桶分装，用记号笔标清菌液编号，并于阴凉处存放。
2、采用污泥和Mg/Fe盐共热解得到改性生物炭
(A)污泥生物炭:将污泥脱水后在80℃下烘干至恒重，然后研磨粉碎过100目筛，取适量粉碎的污泥5g放入装有500mL去离子水的烧杯中；
(B)在装有污泥的烧杯中加18.2g MgCl2·6H2O和8.5g FeCl3·6H2O，在60℃水浴中连续搅拌；
(C)搅拌过程中，缓慢加入0.1M NaOH和0.5M NaCO3溶液，直至体系pH值为9.0，然后将烧杯在60℃水浴4h。
(D)将干燥的混合物转移到砂浆中，彻底粉碎，通过100目筛网，然后放入800℃的管式电阻炉中以10℃/min的速率升温，在氮气的保护下保温1小时；
(E)冷却至室温后取出粉碎、过100目筛，超纯水洗涤经80℃烘干后得到改性生物炭。
3、材料包埋
将从污泥中培养的优势菌群的发酵悬浮液，以及改性生物炭，利用聚乙烯醇和海藻酸钠实现二者的结合。具体步骤如下：
首先，将海藻酸钠按4g/L的比例加入上述聚乙烯醇中，获得的酯化混合物在120℃下灭菌30-60min。然后，将发酵悬浮液按100ml：10ml的比例接种到上述酯化混合物中，同时将改性生物炭按0.5g/ml的发酵悬浮液的量，加入发酵悬浮液中，按1：10的比例加入无菌氯化钙(0.1M)中，在4℃下交联16-24小时，再用无菌生理盐水浸泡2～3次，在30℃下摇动24h，转速为150rpm。孵育后，用无菌超纯水洗三次，得到生物净水颗粒。
实施例3
一种污泥回收利用方法，具体如下：
1、利用污泥和污水进行菌种筛分
(1)菌株的富集
取250ml的锥形瓶，加入90ml已灭菌的富集培养基，再加入待处理污水的河底底泥和污水各10ml，置于180r/min恒温振荡培养箱中，30℃条件下培养2d后，倒掉上清液，加入已灭菌的富集培养基再次富集，重复相同过程反复富集6次，以获得高浓度菌株富集液。
(2)菌株的分离
在无菌条件下，用10倍稀释法，将菌株富集液均匀涂布于放线菌平板培养基、LB平板培养基和真菌平板培养基上，用密封胶密封后，将平板倒置，放入30℃恒温培养箱中。每隔12h观察梯度平板上的菌落形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株用划线法(三线法)接种于新的平板培养基上，多次划线分离进行纯化培养。直至镜检后，菌体特征、个体形态均匀单一为止。
将纯化后得到的菌株，接种于相对应的平板培养基上，生长至菌落形态清晰可见时，于4℃冷藏保存。
(3)菌株的初筛
将上述筛选出的菌株分别从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，用无菌透气封口膜封口后，置于恒温摇床培养箱(30℃)中，每组3个平行，并以不接入菌株的黑臭水为对照。3d后离心(5000r/min，10min)，测定上清液COD、NH3-N的去除率。选择对黑臭水有较明显改善效果的菌株，控制去除率大于等于80％。
(4)菌株的复筛
将初筛得到的菌株从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，置于30℃恒温震荡培养箱中。3d后离心，测定上清液COD、NH3-N及臭阈值的去除率。综合筛选对黑臭水水质具有良好改善能力的菌株，并进行冷冻保藏。缺少的菌种可用商业菌种代替。
其中，COD是指化学需氧量。
NH3-N采用纳氏试剂比色法，采用氯化铵配制氨氮标准溶液1.00mg/L，再稀释成0.010mg/L的氨氮标准使用液，配制标准曲线。水样测定：取一定的体积V的水样，经过前处理后，显色，通过标准曲线，计算氨氮的质量m；
即可计算结果：氨氮(N，ml/L)＝1000x(m/V)
臭阈值的计算方法如下：
用无臭水稀释水样，直到闻出最低可辩别臭气的浓度，表示臭的阀限。通常情况下，至少5人，最好10人或者更多，可取得精度较高的结果，可用于邻甲酚或正丁醇测试嗅辨员的嗅觉敏感度。
(5)菌株发酵
对筛选出的菌株进行发酵，包括：
第一步：菌种活化。用三线法将冻存管中保藏的菌株接种于固体培养基，使菌株恢复活性，并观察是否与杂菌；
第二步：制备种子液。从平板上挑取生长良好的单菌落接种于液体培养基中，制备发酵种子液；
第三步：扩培。将种子液接种于种子发酵罐，进行二级扩大培养，得到发酵悬浮液，采用30L塑料桶分装，用记号笔标清菌液编号，并于阴凉处存放。
2、采用污泥和Mg/Fe盐共热解得到改性生物炭
(A)污泥生物炭:将污泥脱水后在80℃下烘干至恒重，然后研磨粉碎过100目筛，取适量粉碎的污泥4g放入装有500mL去离子水的烧杯中；
(B)在装有污泥的烧杯中加入12.5g MgCl2·6H2O和8.5g FeCl3·6H2O，在60℃水浴中连续搅拌；
(C)搅拌过程中，缓慢加入0.1M NaOH和0.5M NaCO3溶液，直至体系pH值为10.0，然后将烧杯在60℃水浴4h。
(D)将干燥的混合物转移到砂浆中，彻底粉碎，通过100目筛网，然后放入750℃的管式电阻炉中以10℃/min的速率升温，在氮气的保护下保温2小时；
(E)冷却至室温后取出粉碎、过100目筛,超纯水洗涤经80℃烘干后得到改性生物炭。
3、材料包埋
将从污泥中培养的优势菌群的发酵悬浮液，以及改性生物炭，利用聚乙烯醇和海藻酸钠实现二者的结合。具体步骤如下：
首先，将海藻酸钠按7g/L的比例加入上述聚乙烯醇中，获得的酯化混合物在115℃下灭菌30-60min。然后，将发酵悬浮液按100ml：15ml的比例接种到上述酯化混合物中，同时将改性生物炭按0.1g/ml的发酵悬浮液的量，加入发酵悬浮液中，按3：10的比例加入无菌氯化钙(0.1M)中，在4℃下交联16-24小时，再用无菌生理盐水浸泡2～3次，在30℃下摇动24h，转速为150rpm。孵育后，用无菌超纯水洗三次，得到生物净水颗粒。
实施例4
一种污泥回收利用方法，具体如下：
1、利用污泥和污水进行菌种筛分
(1)菌株的富集
取250ml的锥形瓶，加入90ml已灭菌的富集培养基，再加入待处理污水的河底底泥和污水各10ml，置于180r/min恒温振荡培养箱中，30℃条件下培养2d后，倒掉上清液，加入已灭菌的富集培养基再次富集，重复相同过程反复富集6次，以获得高浓度菌株富集液。
(2)菌株的分离
在无菌条件下，用10倍稀释法，将菌株富集液均匀涂布于放线菌平板培养基、LB平板培养基和真菌平板培养基上，用密封胶密封后，将平板倒置，放入30℃恒温培养箱中。每隔12h观察梯度平板上的菌落形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株用划线法(三线法)接种于新的平板培养基上，多次划线分离进行纯化培养。直至镜检后，菌体特征、个体形态均匀单一为止。
将纯化后得到的菌株，接种于相对应的平板培养基上，生长至菌落形态清晰可见时，于4℃冷藏保存。
(3)菌株的初筛
将上述筛选出的菌株分别从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，用无菌透气封口膜封口后，置于恒温摇床培养箱(30℃)中，每组3个平行，并以不接入菌株的黑臭水为对照。3d后离心(5000r/min，10min)，测定上清液COD、NH3-N的去除率。选择对黑臭水有较明显改善效果的菌株，控制去除率大于等于80％。
(4)菌株的复筛
将初筛得到的菌株从平板上挑取1环接入盛有100ml污水的锥形瓶中，置于30℃恒温震荡培养箱中。3d后离心，测定上清液COD、NH3-N及臭阈值的去除率。综合筛选对黑臭水水质具有良好改善能力的菌株，并进行冷冻保藏。缺少的菌种可用商业菌种代替。
其中，COD是指化学需氧量。
NH3-N采用纳氏试剂比色法，采用氯化铵配制氨氮标准溶液1.00mg/L，再稀释成0.010mg/L的氨氮标准使用液，配制标准曲线。水样测定：取一定的体积V的水样，经过前处理后，显色，通过标准曲线，计算氨氮的质量m；
即可计算结果：氨氮(N，ml/L)＝1000x(m/V)
臭阈值的计算方法如下：
用无臭水稀释水样，直到闻出最低可辩别臭气的浓度，表示臭的阀限。通常情况下，至少5人，最好10人或者更多，可取得精度较高的结果，可用于邻甲酚或正丁醇测试嗅辨员的嗅觉敏感度。
(5)菌株发酵
对筛选出的菌株进行发酵，包括：
第一步：菌种活化。用三线法将冻存管中保藏的菌株接种于固体培养基，使菌株恢复活性，并观察是否与杂菌；
第二步：制备种子液。从平板上挑取生长良好的单菌落接种于液体培养基中，制备发酵种子液；
第三步：扩培。将种子液接种于种子发酵罐，进行二级扩大培养，得到发酵悬浮液，采用30L塑料桶分装，用记号笔标清菌液编号，并于阴凉处存放。
2、采用污泥和Mg/Fe盐共热解得到改性生物炭
(A)污泥生物炭:将污泥脱水后在80℃下烘干至恒重，然后研磨粉碎过100目筛，取适量粉碎的污泥5g放入装有500mL去离子水的烧杯中；
(B)在装有污泥的烧杯中加入16g MgCl2·6H2O和7g FeCl3·6H2O，在60℃水浴中连续搅拌；
(C)搅拌过程中，缓慢加入0.1M NaOH和0.5M NaCO3溶液，直至体系pH值为10.0，然后将烧杯在60℃水浴4h。
(D)将干燥的混合物转移到砂浆中，彻底粉碎，通过100目筛网，然后放入700℃的管式电阻炉中以10℃/min的速率升温，在氮气的保护下保温2小时；
(E)冷却至室温后取出粉碎、过100目筛,超纯水洗涤经80℃烘干后得到改性生物炭。
3、材料包埋
将从污泥中培养的优势菌群的发酵悬浮液，以及改性生物炭，利用聚乙烯醇和海藻酸钠实现二者的结合。具体步骤如下：
首先，将海藻酸钠按5g/L的比例加入上述聚乙烯醇中，获得的酯化混合物在115℃下灭菌30-60min。然后，将发酵悬浮液按100ml：5ml的比例接种到上述酯化混合物中，同时将改性生物炭按0.4g/ml的发酵悬浮液的量，加入发酵悬浮液中，按3∶10的比例加入无菌氯化钙(0.1M)中，在4℃下交联16-24小时，再用无菌生理盐水浸泡2～3次，在30℃下摇动24h，转速为150rpm。孵育后，用无菌超纯水洗三次，得到生物净水颗粒。
性能检测
1、将实施例1制备得到生物净水颗粒用无菌生理盐水进行梯度稀释，震荡培养72h后检测单位活菌数，10-5梯度稀释，单位活菌数大于4.00亿/g，继续稀释得到的活菌数见表1。
表1活菌数检测结果表
序号 稀释倍数 单位活菌数(亿/g)
1 10<sup>-5</sup>梯度稀释 ＞4.00
2 10<sup>-6</sup>梯度稀释 1.98
3 10<sup>-7</sup>梯度稀释 2.01
4 10<sup>-8</sup>梯度稀释 2.00
进一步检测发现，该生物净水颗粒含有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、人参地杆菌、蜡样芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌。
2、将实施例1制备得到生物净水颗粒进行抑菌试验。方法为取1g样品用100ml无菌水进行100倍稀释，加入已灭菌的玻璃珠，25℃震荡2h待用。在营养琼脂培养基上使用副溶血弧菌、哈维氏弧菌培养液进行涂布，每种弧菌分别做3个平行。向每个平板上标记位置滴加100微升样品稀释液，30℃静置培养72h，观察样品的抑菌效果，结果见表2。
表2抑菌测试结果表
序号 弧菌编号 抑菌圈直径(mm)
1 副溶血弧菌#1 15
2 副溶血弧菌#2 13
3 副溶血弧菌#3 13
4 哈维氏弧菌#1 16
5 哈维氏弧菌#2 15
6 哈维氏弧菌#3 13
从表2可以看出，样品在副溶血弧菌、哈维氏弧菌上抑菌效果明显，具有较强的抑制作用。
3、抑制铜绿微囊藻试验
将铜绿微囊藻用BG11培养基进行培养，培养7d后进行实验。每10ml铜绿微囊藻添加2ml稀释至4％的样品悬浮液，用分光光度计测试藻液4倍稀释液在440nm和680nm波长的吸收值，进而计算铜绿微囊藻细胞密度。每组做3个平行。对照组不加制备的生物净水颗粒，以无菌水代替。
实验发现，实施例1制备的生物净水颗粒，投放当日藻液为黄绿色，几乎不透明，如图1所示；2日后藻液呈黄褐色，有一定透明度，如图2所示；5日后藻液呈淡褐色，透明度较高，如图3所示。
藻液细胞浓度的测试结果见表3，从表3中可以看出，本发明制备的生物净水颗粒5日后对铜绿微囊藻的抑制率达70-90％，具有显著的抑制效果。
表3藻液细胞浓度的测试结果表
序号 测定波长 铜绿微囊藻细胞密度(亿/L)
D0 440nm和680nm 39.8-59.1
D2 440nm和680nm 23.2-40.2
D5 440nm和680nm 7.2-17.9
对比例1
参照实施例1，区别仅在于改性生物炭的制备方法，本例不加入MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O，其余同实施例1，获得对比样品1。
参照上述抑制铜绿微囊藻试验，发现5日后对铜绿微囊藻的抑制率为32-49％。
对比例2
参照实施例1，区别仅在于，不包含菌株发酵过程，即将复筛的菌株接种到培养液中制成菌株悬浮液使用，以替代发酵悬浮液，其余同实施例1，获得对比样品2。
参照上述抑制铜绿微囊藻试验，发现5日后对铜绿微囊藻的抑制率为17-22％。
对比例3
参照实施例1，区别仅在于不进行菌种筛分，即直接采用市售的商业复合菌种，与改性生物炭进行负载包埋。商业复合菌种是由漳州云集生物科技有限公司提供天然复合微生物菌群，包括地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等有益微生物。包埋方法同实施例1，得到对比样品2。
参照上述抑制铜绿微囊藻试验，发现5日后对铜绿微囊藻的抑制率为58-63％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种污泥回收利用方法，其特征在于：包括：
菌种筛分：将污泥与待处理污水混合，加入富集培养基恒温培养一段时间，然后去除上清液，再次加入富集培养基，如此重复若干次，获得菌株富集液；
菌株分离：将所述菌株富集液均匀涂布于平板培养基上，进行恒温培养，定期观察平板培养基上的菌落形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株分别进行分离和纯化培养，得到多个纯化后的菌株，备用；
菌株筛选：将所述纯化后的菌株，分别接入盛有待处理污水的容器中，定期测试污染物的去除率，筛选去除率大于等于80％的菌株；
菌株发酵：将筛选的菌株接种于固体培养基，并观察是否与杂菌；从中挑取生长良好的单菌落接种于液体培养基中，制备发酵种子液；将发酵种子液接种于种子发酵罐，进行二级扩大培养，得到发酵悬浮液；
获得改性生物炭：将所述污泥与镁盐、铁盐混合，加热并搅拌，之后加入碱性试剂调节pH值为9-10，继续加热并保温反应，产物干燥后粉碎过筛网，然后进行高温煅烧，冷却得到改性生物炭；
材料包埋：首先将海藻酸钠和聚乙烯醇混合、灭菌，得到酯化混合物，然后将发酵悬浮液接种到所述酯化混合物中，同时将所述改性生物炭加入所述酯化混合物中，加入氯化钙进行交联反应，得到生物净水颗粒。
2.根据权利要求1所述污泥回收利用方法，其特征在于：菌种筛分过程中，恒温培养的温度为25-30℃，每次培养1-2d，然后去除上清液，再次加入富集培养基，如此重复若4-10次，获得菌株富集液。
3.根据权利要求1所述污泥回收利用方法，其特征在于：菌株分离过程中，恒温培养的温度为25-30℃，每隔10-24h观察形态，挑选菌落分散生长良好，颜色、形态不同的菌株，用划线法接种于新的平板培养基上，多次划线分离进行纯化培养，得到多个纯化后的菌株，备用。
4.根据权利要求1所述污泥回收利用方法，其特征在于：菌株筛选过程中，所述污染物的去除率包括上清液中的COD、NH3-N、臭阈值和色阈值的去除率中至少一种；
任选的，获得改性生物炭过程中，污泥与镁盐、铁盐混合的质量比为：4-5:10-20:5-10；混合后加入碱性试剂调节pH值为9-10，高温煅烧的温度为700-800℃，在保护性气氛中进行，保温时间为1-2小时；
任选的，材料包埋过程中，首先将海藻酸钠按4-8g/L的比例加入到所述聚乙烯醇中，在100-130℃下灭菌30-60min，得到酯化混合物；然后将所述发酵悬浮液按100ml：5-15ml的比例接种到所述酯化混合物中，同时将改性生物炭加入所述酯化混合物中，所述改性生物炭的加量：所述酯化混合物＝0.1-0.5g/ml；之后加入氯化钙进行交联反应，所述氯化钙的加量：所述酯化混合物＝1-3g：10g，在0-5℃下交联16-24小时，反应后用无菌生理盐水浸泡，再在25-30℃下孵育20-24h，孵育过程中摇动的转速为100-300rpm，孵育结束后洗涤，得到生物净水颗粒。
5.一种生物净水颗粒，采用权利要求2-4任一项所述污泥回收利用方法制备得到。
6.根据权利要求5所述生物净水颗粒，其特征在于：所述生物净水颗粒用无菌生理盐水进行梯度稀释，震荡培养72h后检测单位活菌数，10-5梯度稀释，单位活菌数大于4.00亿/g。
7.根据权利要求5或6所述生物净水颗粒，其特征在于：所述生物净水颗粒含有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、人参地杆菌、蜡样芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的至少一种。
8.权利要求5-7任一项所述生物净水颗粒在污水处理上的应用。
9.一种污水处理方法，其特征在于：采用权利要求5-7任一项所述生物净水颗粒，抛洒在待处理污水中。
10.根据权利要求9所述污水处理方法，其特征在于：将所述生物净水颗粒装载于多孔密封袋中，抛入待处理污水中；处理完成后回收所述密封袋，并进行生物净水颗粒的回收。
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