CN114807110B - 一种水处理用微生物固定化颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水处理用微生物固定化颗粒及其制备方法；属于污水治理技术领域；其制备步骤包括：制备复合菌液：将丁香假单胞菌发酵液、薰衣草灰链霉菌发酵液、丙酮丁醇梭菌发酵液混合均匀后移入反应瓶中，恒温发酵培养，得到复合菌液；制备包埋剂：将改性海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇置于去离子水中加热溶解，混合均匀，冷却，得到包埋剂；制备微生物固定化颗粒：将包埋剂与复合菌液混合均匀，再缓慢加入交联剂，固化，洗涤，得到微生物固定化颗粒。该微生物固定化颗粒具有较高的力学性能以及优良的传质性能，其对污水中重金属离子、COD、NO2 ‑‑N、NO3 ‑‑N与氨氮具有较高的去除率。

Description

一种水处理用微生物固定化颗粒及其制备方法
技术领域
本发明属于污水治理技术领域，具体涉及一种水处理用微生物固定化颗粒及其制备方法。
背景技术
由于我国经济快速发展、城市化进程加快，大量营养元素氮磷进入湖泊等水体，导致诸许多湖泊以及城市景观水体严重的富营养化；面对着日益严峻的水污染形势，我国采取了诸多措施对污水进行有效处理。一般情况下，城市生活污水中含有大量的有机物，可生化性能好，有毒有害物质少，适合于生化处理。生化处理不仅经济、安全，而且处理的污染物阈值低、COD去除率高、残留少、无二次污染，有较好的应用前景。微生物是污水生物处理过程的核心，制约着污水处理的效果，因此，对微生物进行驯化进而处理污水是目前研究的热点。
微生物固定化技术，因其具有提高菌体利用率、简化处理工艺、提高对难降解有机物处理效率的优势而广受青睐。然而，在以往的微生物固定化技术中，存在固定化颗粒使用寿命短、重复利用率低的问题，因此，寻求更为成熟稳定的微生物固定化方法，推动其在地下水污染处理方面更为深入和广泛的应用，成为目前亟需解决的问题。
现有技术如公开号CN 105647903 A公开了一种水处理用微生物固定化颗粒及其制备方法；其制备方法为：将包埋剂、辅助载体和菌悬液混匀得物料1；再加入引发剂、交联剂、添加剂、加速剂溶解得物料2；将物料2填入管内，凝固后，取出物料切割即得。该微生物固定化颗粒，具有良好的生物活性及化学稳定性、利于微生物固定、繁殖，对工业废水中污染物去除率高，且重复利用率高、使用寿命长。本发明的制备方法简单便捷，易操作，适于工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较高力学性能以及优良传质性能的微生物固定化颗粒，其对污水中重金属离子、COD、NO2 --N、NO3 --N与氨氮具有较高的去除率，以解决净化污水的技术问题。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种水处理用微生物固定化颗粒，以包埋剂为载体；所述包埋剂中固定有复合菌；
上述包埋剂由海藻酸钠、改性海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇中的至少一种制得；
上述改性海藻酸钠由1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛改性海藻酸钠。
本发明采用1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛改性海藻酸钠制得海藻酸钠，将其与明胶、聚乙烯醇复合制得包埋剂，并与复合菌液交联固化制得微生物固定化颗粒，其具有优良的力学性能与传质性能；除此之外，将该微生物固定化颗粒用于污水处理中，其具有优良的重金属吸附性能，以及较高的COD、NO2 --N、NO3 --N与氨氮去除率，以达到较好的污水净化性能。
根据本发明一实施例，包埋剂由改性海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇制得。
根据本发明一实施例，复合菌包括丁香假单胞菌、薰衣草灰链霉菌、铜绿假单胞菌、蜡样芽孢杆菌、丙酮丁醇梭菌中的至少一种。
根据本发明一实施例，复合菌包括丁香假单胞菌、薰衣草灰链霉菌、丙酮丁醇梭菌。
本发明还公开了一种微生物固定化颗粒在水处理中的用途。
进一步地，根据本发明一实施例，微生物固定化颗粒在提高污水中COD去除率、氨氮去除率、重金属离子去除率中的用途。
本发明还公开了一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，包括以下步骤：
制备复合菌液：将丁香假单胞菌发酵液、薰衣草灰链霉菌发酵液、丙酮丁醇梭菌发酵液与去离子水混合均匀后移入反应瓶中，恒温发酵培养，得到复合菌液；
制备包埋剂：将改性海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇置于去离子水中加热溶解，混合均匀，冷却，得到包埋剂；
制备微生物固定化颗粒：将包埋剂与复合菌液混合均匀，再缓慢加入交联剂，固化，洗涤，得到微生物固定化颗粒。
根据本发明一实施例，制备复合菌液中，按重量份计，丁香假单胞菌发酵液为3.5~7.5份、薰衣草灰链霉菌发酵液为4.5~7.5份、丙酮丁醇梭菌发酵液为3~6份、去离子水为50~70份。
进一步地，根据本发明一实施例，丁香假单胞菌发酵液的制备方法为：将3~5%接种量的丁香假单胞菌接种至琼脂斜面培养基上，在30~35℃下做一级斜面培养，然后接种至三角瓶中做振荡二级液体培养，培养时间为24~48h，即得。
进一步地，根据本发明一实施例，薰衣草灰链霉菌发酵液的制备方法为：将4.5~7.5%接种量的薰衣草灰链霉菌接种至琼脂斜面培养基上，在25~32℃下做一级斜面培养，然后接种至三角瓶中做振荡二级液体培养，培养时间为24~48h，即得。
进一步地，根据本发明一实施例，丙酮丁醇梭菌发酵液的制备方法为：接种量为3~6％的丙酮丁醇梭菌接种至琼脂斜面培养基上，在32~35℃下做一级斜面培养，然后接种至三角瓶中做振荡二级液体培养，培养时间为24~48h，即得。
根据本发明一实施例，制备包埋剂中，按重量份计，改性海藻酸钠为2~5份、明胶为0.75~1.8份、聚乙烯醇为2.5~7.5份、去离子水为50~80份。
根据本发明一实施例，包埋剂与复合菌液的体积比为3~6：1；所述交联剂的体积分数为包埋剂与复合菌液总体积的2~5倍。
根据本发明一实施例，改性海藻酸钠的制备方法为：将海藻酸钠、1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛依次加入水/乙醇溶液中，再加入盐酸催化，搅拌混合均匀，加热进行反应，沉淀、透析、冷冻干燥，得到改性海藻酸钠。
根据本发明一实施例，改性海藻酸钠的制备中，按重量份计，海藻酸钠为3.5~7.5份、1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛为2.5~5.5份、75~90份水/乙醇溶液（水与乙醇的体积比为3~6:2~4）、盐酸为0.5~1.5份，其中盐酸的浓度为2~5mol/L。
根据本发明一实施例，改性海藻酸钠的制备中，加热温度为40~60℃，反应时间为8~12h。
根据本发明一实施例，交联剂包括氯化钙、壳聚糖、氢氧化钙、氧化钙、硼酸溶液中的至少一种。
本发明由于采用1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛改性海藻酸钠制得海藻酸钠，将其与明胶、聚乙烯醇复合制得包埋剂，并与复合菌液交联固化制得微生物固定化颗粒，其具有优良的力学性能与传质性能；除此之外，将该微生物固定化颗粒用于污水处理中，其具有优良的重金属吸附性能，以及较高的COD、NO2 --N、NO3 --N与氨氮去除率，以达到较好的污水净化性能。因此，本发明是一种具有较高力学性能以及优良传质性能的微生物固定化颗粒，其对污水中重金属离子、COD、NO2 --N、NO3 --N与氨氮具有较高的去除率。
附图说明
图1为实施例1中海藻酸钠改性前后的红外光谱图；
图2为实施例2中微生物固定化颗粒表面的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
本发明所用丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）、丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）均购自上海联迈生物工程有限公司；薰衣草灰链霉菌（Streptomyces lavenduligriseus）购自上海泽叶生物科技有限公司；
为了进一步提高污水中COD和氨氮的去除率，采取的优选措施还包括：在复合菌液的发酵过程中添加1~3重量份β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇混合物进行复配，其中β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇的重量比为1：0.45~0.75，其可能提高复合菌的生物活性，能进一步去除污水中的COD和氨氮，以达到更好的生态净化与修复的效果。
需要说明的是，在本发明的优选实施例中，丁香假单胞菌发酵液的制备方法为：将4.5%接种量的丁香假单胞菌接种至琼脂斜面培养基上，在32℃下做一级斜面培养，然后接种至三角瓶中做振荡二级液体培养，培养时间为48h，即得。
需要说明的是，在本发明的优选实施例中，薰衣草灰链霉菌发酵液的制备方法为：将5.5%接种量的薰衣草灰链霉菌接种至琼脂斜面培养基上，在30℃下做一级斜面培养，然后接种至三角瓶中做振荡二级液体培养，培养时间为48h，即得。
需要说明的是，在本发明的优选实施例中，丙酮丁醇梭菌发酵液的制备方法为：接种量为2.5％的丙酮丁醇梭菌接种至琼脂斜面培养基上，在33℃下做一级斜面培养，然后接种至三角瓶中做振荡二级液体培养，培养时间为48h，即得。
需要说明的是，在本发明的优选实施例中，复合菌液的制备方法为：按重量份计，将3.5~7.5份丁香假单胞菌发酵液、4.5~7.5份薰衣草灰链霉菌发酵液、3~6份丙酮丁醇梭菌发酵液与50~70份去离子水混合均匀后移入反应瓶中，在28~35℃下恒温发酵培养24~48h，得到复合菌液。
需要说明的是，在本发明的优选实施例中，包埋剂的制备方法为：按重量份计，将2~5份改性海藻酸钠、0.75~1.8份明胶、2.5~7.5份聚乙烯醇置于50~80份去离子水中加热至70~90℃溶解，并混合均匀，冷却至30~35℃，得到包埋剂。
需要说明的是，在本发明的优选实施例中，水处理用微生物固定化颗粒的制备方法为：将包埋剂与复合菌液混合均匀，其中包埋剂与复合菌液的体积比为3~6：1，再缓慢加入交联剂，且交联剂的体积分数为包埋剂与复合菌液总体积的2~5倍，在室温下固化12~16h，用生理盐水洗涤3~5次，干燥至恒重，得到微生物固定化颗粒。
本发明中改性海藻酸钠的合成路线如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
一种改性海藻酸钠的制备方法为：按重量份计，将5.5份海藻酸钠、3.5份1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛依次加入80份水/乙醇溶液（水与乙醇的体积比为3:4）中，再加入1份浓度为2.5mol/L的盐酸催化，搅拌混合均匀，加热至50℃反应10h，然后经甲醇沉淀、透析、冷冻干燥，得到改性海藻酸钠。
实施例2：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，包括以下步骤：
制备复合菌液：复合菌液的制备方法为：按重量份计，将4.5份丁香假单胞菌发酵液、6.5份薰衣草灰链霉菌发酵液、3份丙酮丁醇梭菌发酵液与60份去离子水混合均匀后移入反应瓶中，在32℃下恒温发酵培养24h，得到复合菌液；
制备包埋剂：将2.5份实施例1中的改性海藻酸钠、1.25份明胶、3.5份聚乙烯醇置于70份去离子水中加热至75℃溶解，并混合均匀，冷却至32℃，得到包埋剂；
制备微生物固定化颗粒：将包埋剂与复合菌液混合均匀，其中包埋剂与复合菌液的体积比为4：1，再缓慢加入4%CaCl2饱和硼酸溶液，且交联剂的体积分数为包埋剂与复合菌液总体积的3.5倍，在室温下固化12h，用生理盐水洗涤4次，干燥至恒重，得到微生物固定化颗粒。
实施例3：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，与实施例2不同的是：制备复合菌液中，按重量份计，将6.5份丁香假单胞菌发酵液、4.5份薰衣草灰链霉菌发酵液、4.5份丙酮丁醇梭菌发酵液与65份去离子水混合均匀后移入反应瓶中，在32℃下恒温发酵培养24h，得到复合菌液。
实施例4：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，与实施例2不同的是：将实施例1中的改性海藻酸钠替换为海藻酸钠。
实施例5：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，与实施例2不同的是：将包埋剂与复合菌液混合均匀，其中包埋剂与复合菌液的体积比为5：1，再缓慢加入交联剂，且交联剂的体积分数为包埋剂与复合菌液总体积的3倍，在室温下固化16h，用生理盐水洗涤5次，干燥至恒重，得到微生物固定化颗粒。
实施例6：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，与实施例2不同的是：制备复合菌液中，按重量份计，将4.5份丁香假单胞菌发酵液、6.5份薰衣草灰链霉菌发酵液、3份丙酮丁醇梭菌发酵液、1.5份β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇混合物，其中β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇的重量比为1：0.5，与60份去离子水混合均匀后移入反应瓶中，在32℃下恒温发酵培养24h，得到复合菌液。
实施例7：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，与实施例4不同的是：在复合菌液中添加1.5份β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇混合物，其中β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇的重量比为1：0.5。
实施例8：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，与实施例6不同的是：制备复合菌液中，按重量份计，将4.5份丁香假单胞菌发酵液、6.5份薰衣草灰链霉菌发酵液、3份丙酮丁醇梭菌发酵液、1.5份β-羟基-β-甲基丁酸钙与60份去离子水混合均匀后移入反应瓶中，在32℃下恒温发酵培养24h，得到复合菌液。
实施例9：
一种水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，与实施例6不同的是：制备复合菌液中，按重量份计，将4.5份丁香假单胞菌发酵液、6.5份薰衣草灰链霉菌发酵液、3份丙酮丁醇梭菌发酵液、1.5份赤藓糖醇与60份去离子水混合均匀后移入反应瓶中，在32℃下恒温发酵培养24h，得到复合菌液。
实施例10：
1. 红外光谱表征
采取Nicolet 6700傅立叶变换红外光谱仪，测试海藻酸钠改性前后的红外光谱图。
图1为实施例1中海藻酸钠改性前后的红外光谱图；由图1可以看出，相对于未改性海藻酸钠，改性海藻酸钠在3025cm-1附近出现苯环的伸缩振动；在1620cm-1附近出现N-H键的弯曲振动；在1252cm-1附近出现海藻酸钠没有的C-O键的伸缩振动峰；在1160cm-1附近出现C-N的伸缩振动峰，由此可知，1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛与海藻酸钠发生缩醛化反应制得改性海藻酸钠。
2. 微生物固定化颗粒内部形貌测试
采用JSM-7001F型热场发射扫描电子显微镜对实施例2中制得的微生物固定化颗粒进行形貌表征。
图2为实施例2中微生物固定化颗粒表面的SEM图；由图2可以看出，颗粒表面具有较多的褶皱，其有利于微生物的附着与富集，进而达到净化污水的目的。
3. 固定化颗粒的机械强度与传质性能
（1）机械强度测试：将制得的固定化颗粒分别取出大小形状相近的20粒，置于天平上。在小球上面放一个载玻片，天平归零，然后慢慢地压载玻片，观察小球直至变形且不能恢复为准，读出微球所能承受的最大质量Ｍi，然后换算成压力Fi（mN）。单个小球的机械强度（用压力表示）为Fi=10Mi/20，分别测量3组取平均值。
（2）传质性能：从每组制得的固定化小球中分别选取形态完好，粒径均一的小球20粒，浸入红墨水中（50mL水中加入0.2mL红墨水），间隔30s取球剖开观察红墨水渗透情况，用数字1-5定性描述小球传质性能，数字越大代表传质性能越好。
表1 微生物固定化颗粒的机械强度与传质性能
Figure 21160DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以看出，实施例2、实施例3与实施例5中微生物固定化颗粒的机械强度高于220mN，传质性能高于4，对比实施例2与实施例4，实施例2中微生物固定化颗粒的机械强度高于实施例4，传质性能也优于实施例4，说明采用1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛改性海藻酸钠制得改性海藻酸钠，将其作为微生物固定化颗粒的成分，其提高了固定化颗粒的力学性能与传质性能，以达到更好的水处理效果。
4. 固定化颗粒重金属离子的吸附性能
采用原子吸收分光光度计进行测试污水中铅、镉的含量；其中使用1200μg/mL铅或镉标准溶液配制成含铅或镉浓度为0、0.5、1.5、3、6、9、12mg/L的标准溶液，用原子吸收分光光度计测定其吸光度，画出标准曲线。
模拟重金属污水配制：
（1）铅溶液：称取无水硝酸铅1.6g，0.25%硝酸溶解定容至1000容量瓶，使用去离子水稀释至所需的各种浓度；
（2）镉溶液：称取0.55g金属镉，加15mL盐酸（1:1）溶解后，使用1:100盐酸定容至500mL容量瓶，使用去离子水稀释至所需的各种浓度。
（3）重金属吸附率与吸附量：取形状大小相似的25粒固定化小球投加到盛有100mL重金属浓度为100mg/L，pH=5的锥形瓶中。将锥形瓶置于恒温振荡培养箱中，设置温度25℃，振动速率为200r/min，在此条件下振荡吸附2h后，用原子吸收分光光度计测定溶液中重金属浓度。
单位小球吸附率的计算公式为：a=（C0-C）/C0
式中：a为单位小球吸附率，%；C0为重金属离子初始浓度，mg/L；C为吸附平衡后重金属离子浓度，mg/L。
表2 微生物固定化颗粒对重金属离子的吸附率
Figure DEST_PATH_IMAGE003
由表2可以看出，实施例2、实施例3与实施例5中微生物固定化颗粒的Pb2+的吸附率高于81.5%、Cd2+的吸附率高于70%，对比实施例2与实施例4，实施例2中微生物固定化颗粒的Pb2+与Cd2+的吸附率均高于实施例4，说明采用1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛改性海藻酸钠制得改性海藻酸钠，将其作为微生物固定化颗粒的成分，其提高了固定化颗粒对污水中重金属离子的吸附率；实施例6中微生物固定化颗粒的Pb2+的吸附率高于86%、Cd2+的吸附率高于72.5%，对比实施例2、实施例6、实施例8与实施例9，实施例6中微生物固定化颗粒的Pb2+与Cd2+的吸附率均高于实施例2、实施例8与实施例9，说明在制备微生物固定化颗粒的过程中添加β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇混合物，进一步提高了微生物固定化颗粒对重金属离子的吸附性能，可能是因为复合菌具有更为优良的生物活性，且较好的生长在小球表面与孔隙内部，更利于吸附重金属离子。
5. 污水中COD的去除性能测试
将微生物固定化颗粒与生活污水添加至250mL装有经过驯化后的活性污泥(MLSS＝2500～3000mg/L)的容器中，其中微生物固定化颗粒的添加量为12g/L，生活污水中的COD浓度为327mg/L，然后在32℃、200r/min的摇床上培养，将不添加微生物固定化颗粒的试验组作为对照组，采用重铬酸钾法测定培养24h后的COD值，做平行3次，取平均值。
表3 微生物固定化颗粒对污水中COD的去除效果
Figure 767662DEST_PATH_IMAGE004
由表3可以看出，实施例2、实施例3与实施例5中微生物固定化颗粒对污水中COD的去除率高于78%，远高于对照组；对比实施例2与实施例4，实施例2中微生物固定化颗粒对污水中COD的去除率均高于实施例4，说明采用1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛改性海藻酸钠制得改性海藻酸钠，将其作为微生物固定化颗粒的成分，其提高了固定化颗粒对污水中COD的去除率；实施例6中微生物固定化颗粒对污水中COD的去除率高于90%，对比实施例2、实施例6、实施例8与实施例9，实施例6中微生物固定化颗粒对污水中COD的去除率明显高于实施例2、实施例8与实施例9，说明在制备微生物固定化颗粒的过程中添加β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇混合物，进一步提高了微生物固定化颗粒对COD的去除率。
6. 污水中TN的去除性能测试
采集生活污水，桶内装入经过驯化后的活性污泥，使得桶内MLSS在2500mg/L~3000mg/L。然后添加微生物固定化颗粒，其中微生物固定化颗粒在生活污水中的添加量为12g/L。在室温条件下先进行厌氧处理，然后用増氧泵对好氧组进行曝气，时间各为4h，溶解氧仪对桶内进行实时监测，好氧时溶解氧在2.5mg/L左右，厌氧在0.5mg/L左右，将不添加微生态制剂的作为对照组。采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定生活污水中的NO2 --N、NO3 --N的含量，采用絮凝沉淀-纳氏试剂分光光度法测定生活污水中的氨氮量，计算其去除率。
表4 生活污水中NO2 --N、NO3 --N与氨氮的含量
Figure DEST_PATH_IMAGE005
经处理后测定污水中厌氧后NO2 --N、厌氧后NO3 --N与曝气后氨氮的去除率；
表5 微生物固定化颗粒对污水中NO2 --N、NO3 --N与氨氮的去除效果
Figure 672033DEST_PATH_IMAGE006
由表5可以看出，实施例2、实施例3与实施例5中微生物固定化颗粒对污水中NO2 --N的去除率高于82.5%、NO3 --N的去除率高于82.5%、氨氮的去除率高于85%，远高于对照组；对比实施例2与实施例4，实施例2中微生物固定化颗粒对污水中NO2 --N、NO3 --N与氨氮的去除率均高于实施例4，说明采用1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛改性海藻酸钠制得改性海藻酸钠，将其作为微生物固定化颗粒的成分，其提高了固定化颗粒对污水中NO2 --N、NO3 --N与氨氮的去除率；实施例6中微生物固定化颗粒对污水中NO2 --N的去除率高于91%、NO3 --N的去除率高于94%、氨氮的去除率高于89%，对比实施例2、实施例6、实施例8与实施例9，实施例6中微生物固定化颗粒对污水中NO2 --N、NO3 --N与氨氮的去除率明显高于实施例2、实施例8与实施例9，说明在制备微生物固定化颗粒的过程中添加β-羟基-β-甲基丁酸钙和赤藓糖醇混合物，进一步提高了微生物固定化颗粒对污水中NO2 --N、NO3 --N与氨氮的去除率。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水处理用微生物固定化颗粒，以包埋剂为载体；所述包埋剂中固定有复合菌；
所述水处理用微生物固定化颗粒的制备方法，包括：
将2.5份改性海藻酸钠、1.25份明胶、3.5份聚乙烯醇置于70份去离子水中加热至75℃溶解，并混合均匀，冷却至32℃，得到包埋剂；
将包埋剂与复合菌液混合均匀，其中包埋剂与复合菌液的体积比为4：1，再缓慢加入4%CaCl2饱和硼酸溶液，且4%CaCl2饱和硼酸溶液的体积分数为包埋剂与复合菌液总体积的3.5倍，在室温下固化12h，用生理盐水洗涤4次，干燥至恒重，得到微生物固定化颗粒；
所述改性海藻酸钠的制备方法为：按重量份计，将5.5份海藻酸钠、3.5份1-[2-(1H-吲哚-3-基)-乙基]-2,5-二甲基-1H-吡咯-3-甲醛依次加入80份水/乙醇溶液中，水与乙醇的体积比为3：4，再加入1份浓度为2.5mol/L的盐酸催化，搅拌混合均匀，加热至50℃反应10h，然后经甲醇沉淀、透析、冷冻干燥，得到改性海藻酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种水处理用微生物固定化颗粒，其特征是：所述复合菌液包括丁香假单胞菌、薰衣草灰链霉菌、丙酮丁醇梭菌。
3.一种污水处理方法，使用权利要求1所述的一种水处理用微生物固定化颗粒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116022911B (zh) * 2022-12-28 2023-08-22 物产中大(桐庐)水处理有限公司 一种提高低碳源污水生物除磷脱氮效率的方法
CN116286779B (zh) * 2023-02-07 2024-01-05 浙江省舟山市水产研究所 一种大棚对虾养殖水环境微生物净化方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102977223A (zh) * 2011-09-07 2013-03-20 江南大学 大茴香醛改性海藻酸钠及其凝胶微球的制备方法
CN107686162A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 南京霖恒彦水处理技术有限公司 一种高效的除磷脱氮生物材料的制备方法及技术
CN108770919A (zh) * 2018-06-07 2018-11-09 山东港源海洋生物工程有限公司 一种改性海藻酸钠水果保鲜剂及其制备方法
CN114409100A (zh) * 2022-02-08 2022-04-29 北京建工资源循环利用投资有限公司 一种利用复合菌与骨料载体结合净化污染水体的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102977223A (zh) * 2011-09-07 2013-03-20 江南大学 大茴香醛改性海藻酸钠及其凝胶微球的制备方法
CN107686162A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 南京霖恒彦水处理技术有限公司 一种高效的除磷脱氮生物材料的制备方法及技术
CN108770919A (zh) * 2018-06-07 2018-11-09 山东港源海洋生物工程有限公司 一种改性海藻酸钠水果保鲜剂及其制备方法
CN114409100A (zh) * 2022-02-08 2022-04-29 北京建工资源循环利用投资有限公司 一种利用复合菌与骨料载体结合净化污染水体的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Semisynthesis of a Controlled Stimuli-Responsive Alginate Hydrogel.;Ariel W Chan et al.;《Biomacromolecules.》;20090509;第10卷(第3期);609-616 *
大茴香醛改性海藻酸钠凝胶的制备及释药性能;吴敏 等;《化学研究与应用》;20120315;第24卷(第3期);400-403 *
海藻酸钠的疏水改性及其性能的研究;吴敏;《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技I辑）》;20120715;B016-507 *

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