CN115321677A - 一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法与应用 - Google Patents
一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115321677A CN115321677A CN202210917755.2A CN202210917755A CN115321677A CN 115321677 A CN115321677 A CN 115321677A CN 202210917755 A CN202210917755 A CN 202210917755A CN 115321677 A CN115321677 A CN 115321677A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microspheres
- anaerobic
- anaerobic ammonium
- polymer
- embedded
- 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.)
- Granted
Links
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 50
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- PDNNQADNLPRFPG-UHFFFAOYSA-N N.[O] Chemical compound N.[O] PDNNQADNLPRFPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 16
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims description 32
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 23
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 23
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 22
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 19
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 18
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine hydrochloride Chemical compound Cl.ON WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 9
- HDTRYLNUVZCQOY-UHFFFAOYSA-N α-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(O)C(O)C(O)C(CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HDTRYLNUVZCQOY-WSWWMNSNSA-N Trehalose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-WSWWMNSNSA-N 0.000 claims description 8
- HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHSA-N alpha,alpha-trehalose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 8
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 7
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 238000009280 upflow anaerobic sludge blanket technology Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 claims description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 125000002344 aminooxy group Chemical group [H]N([H])O[*] 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 37
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 abstract description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 abstract description 2
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- -1 organic matters Chemical compound 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N ON=O.ON=O.ON=O.N Chemical compound ON=O.ON=O.ON=O.N JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001453382 Nitrosomonadales Species 0.000 description 1
- CVTZKFWZDBJAHE-UHFFFAOYSA-N [N].N Chemical class [N].N CVTZKFWZDBJAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002289 effect on microbe Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2846—Anaerobic digestion processes using upflow anaerobic sludge blanket [UASB] reactors
-
- 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
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2806—Anaerobic processes using solid supports for microorganisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法与应用，通过对厌氧氨氧菌进行定向培养驯化，加入到聚丙烯酸中使其凝固得到成型的生物活性微球，再利用相转化在微球表面形成聚合物膜；本发明所得到的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球耐冲击性提高，经活化后可用于高盐废水处理，对于废水中总氮有良好的去除效果，脱氮率达到98.75％％以上，脱氮效果稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法，以及在高盐废水处理中的应用，属于水处理技术领域。
背景技术
厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，ANAMMOX)技术由荷兰的Mulder等人在试验探究中发现，是一种新型生物脱氮技术。具有全程自养脱氮、高效率脱氮、产泥率低等众多优点。厌氧氨氧化反应是在厌氧或缺氧状态下，NH4 +-N与NO2 --N以1：1.32的比例进行反应，生成氮气进而去除氮的过程。对比传统硝化、反硝化工艺，该反应几乎无外加有机碳源，可节省50％的曝气量、60％的能量、30％的反应时间以及90％的运行费用，处理费用仅为0.75欧元/kg N，远低于传统生物脱氮工艺(2-5欧元/kg N)。随着水处理行业的进一步发展，传统水处理技术必将转型，以厌氧氨氧化技术为主要研究对象的可持续水处理技术将成为业界现在以及未来的热点。
高盐废水是指总含盐质量分数至少1％的废水，这类废水来源丰富，常含有较多有机物质和营养物质。针对这类废水目前主要采用物化处理法和生化处理法去除。但物化处理法的成本高，且操作过程要求较为严苛。与传统的生物脱氮工艺相比，厌氧氨氧化工艺容积负荷高、运行效率高、污泥产量少，然而，随着研究的深入，厌氧氨氧化工艺也暴露了一些固有的缺陷。例如，在高负荷下，大量颗粒污泥发生上浮(密度降低)，导致污泥严重流失；高负荷需在低进水浓度和高进水流量下实现，加上反应本身产生大量气体，要求颗粒需能抵抗较高的表面流速；处理废水(或反应基质)具有毒性，可能对菌群和反应产生抑制，高盐废水带来的高渗透压环境会使厌氧氨氧菌脱水破裂，失去活性，从而失去处理废水中氮的能力。
相比于游离微生物，细菌固定化具有活性高、固液易分离、易回收、能维持较高生物量、可重复利用等优点。且细菌经过固定化后耐冲击性强，在高浓度氨氮/高盐条件下能降低对微生物的抑制作用。通过包埋法对微生物进行固定最为常见，通过选用对微生物无毒性、传质性能好、不易被分解的高分子材料，可以实现细菌的高效固定。包埋后在表面涂覆一层聚合物膜，可进一步增加微球的耐冲击性，从而达到对废水的有效处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法，通过对厌氧氨氧菌进行定向培养驯化，加入到聚丙烯酸中使其凝固得到成型的生物活性微球，再利用相转化在微球表面形成聚合物膜。该方法所得到的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球经活化后可用于高盐废水处理，对于废水中总氮有良好的去除效果。
本发明的技术方案如下：
一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)取厌氧氨氧化颗粒污泥，用K2HPO4/KH2PO4缓冲液(pH＝7.2)冲洗污泥(以去除污泥中的氨氮、有机物、亚硝酸盐及硝酸盐等)，通过搅拌破碎得到游离状态的厌氧氨氧化菌后将其投入到UASB反应器内，反应器初始进水包含：NH4Cl(0.38g/L)，NaNO2(0.65g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(5g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7～8(优选7.5)；其中，所述微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)，溶剂为水；所述微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)，溶剂为水；此后进水中NaCl的浓度逐步提高至30g/L，此培养过程是一个驯化培养过程，连续运行60天，将厌氧氨氧化菌进行脱水浓缩；
(2)配制丙烯酸的水溶液，充入N2以排除氧气，加入亚硫酸氢钠和过硫酸铵，在40～80℃下反应6～12h，之后冷却至室温，向体系中加入硫酸镁超声溶解后，加入步骤(1)驯化得到的厌氧氨氧化菌，搅拌均匀后，倒入球形模具(直径5mm)内，1～6h后将成型的球形生物活性微球取出；
所述丙烯酸的水溶液中，丙烯酸的体积占溶剂水体积的5％～15％；
所述丙烯酸的水溶液与厌氧氨氧化菌的体积质量比为50～105：1mL/g；
所述丙烯酸与亚硫酸氢钠的体积质量比为5～20：1mL/g；
所述丙烯酸与过硫酸铵的体积质量比为5～20：1mL/g；
所述丙烯酸与硫酸镁的体积质量比为10～100：1mL/g；
(3)向DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中加入聚砜，搅拌溶解后超声除泡，静置得到聚砜铸膜液；将步骤(2)制备得到的球形生物活性微球先置于聚砜铸膜液中(5～15s)，再取出置于去离子水中(10～30min)，通过相转化在微球表面形成一层聚合物膜，重复此过程1～5次，得到所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球；
所述DMF与聚砜的体积质量比为4～8：1mL/g。
本发明涉及上述制备方法制得的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球。将所得厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球置于UASB反应器中活化两周，后续即可用于高盐废水的处理。
与现有技术相比，本发明的实质性优点：
(1)利用水溶性聚合物聚丙烯酸作为厌氧氨氧菌的包埋材料，制备成具有弹性的生物活性微球，不易在相互碰撞中产生破损，能维持较高生物量，有效延长了微球的使用寿命；
(2)微球外表面的聚合物层可以起到一定的避光作用，有利于厌氧氨氧菌的生长；
(3)聚合物层可以起到一定的过滤作用，对于内部的厌氧氨氧菌起到保护作用。
本发明厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球耐冲击性提高，经活化后可用于高盐废水处理，对于废水中总氮有良好的去除效果，脱氮率达到98.75％以上，脱氮效果稳定。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明加以详细描述，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离本发明内容和范围内，变化实施都应包含在本发明的技术范围内。
实施例1：
厌氧氨氧菌驯化：取厌氧氨氧化颗粒污泥，用K2HPO4/KH2PO4(pH＝7.2)缓冲液冲洗污泥以去除污泥中的氨氮、有机物、亚硝酸盐及硝酸盐等，通过搅拌破碎得到游离状态的厌氧氨氧化菌后将其投入到UASB反应器内，反应器初始进水包含：NH4Cl(0.38g/L)，NaNO2(0.65g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(5g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7.5左右。其中微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)；微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)。此后进水中NaCl的浓度逐步提高至30g/L，连续运行60天，将厌氧氨氧化菌进行脱水浓缩。
向100mL去离子水中添加5mL丙烯酸，充入氮气30min以去除其中的氧气，加入1.0g过硫酸铵和1.0g亚硫酸氢钠，60℃反应6h，冷却至室温后，加入0.5g硫酸镁超声溶解，加入1g厌氧氨氧菌，充氮气并搅拌均匀后，倒入球形模具(直径5mm)内，成型后取出。取2.5854g聚砜于20mL DMF中，搅拌溶解后超声除泡，静置后得到聚砜铸膜液，将成型的微球浸渍于铸膜液中5s，再迅速取出置于去离子水中10min，通过相转化在表面形成一层聚合物膜，重复此过程3次，得到所述基于厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球，置于反应器中活化两周(活化就是将包埋后的微球在反应器中培养，让菌恢复活性，进水与驯化过程相同，NaCl浓度为30g/L)。
人工配制亚硝酸盐氮和氨氮比例为1.32：1，总氮含量400mg/L、含盐量30g/L的废水，具体组成为：NH4Cl(0.65g/L)，NaNO2(1.12g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(30g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7.5左右。其中微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)；微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)。
反应器稳定运行后，出水总氮浓度为5mg/L以下，脱氮率达到98.75％以上，脱氮效果稳定。
实施例2：
厌氧氨氧菌驯化：取厌氧氨氧化颗粒污泥，用K2HPO4/KH2PO4(pH＝7.2)缓冲液冲洗污泥以去除污泥中的氨氮、有机物、亚硝酸盐及硝酸盐等，通过搅拌破碎得到游离状态的厌氧氨氧化菌后将其投入到UASB反应器内，反应器初始进水包含：NH4Cl(0.38g/L)，NaNO2(0.65g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(5g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7.5左右。其中微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)；微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)。此后进水中NaCl的浓度逐步提高至30g/L，连续运行60天，将厌氧氨氧化菌进行脱水浓缩。
向100mL去离子水中添加5mL丙烯酸，充入氮气30min以去除其中的氧气，加入1.0g过硫酸铵和1.0g亚硫酸氢钠，60℃反应6h，冷却至室温后，加入0.5g硫酸镁超声溶解，加入1g厌氧氨氧菌，充氮气并搅拌均匀后，倒入球形模具(直径5mm)内，成型后取出。取3.6114g聚砜于20mL DMF中，搅拌溶解后超声除泡，静置后得到聚砜铸膜液，将成型的微球浸渍于铸膜液中5s，再迅速取出置于去离子水中10min，通过相转化在表面形成一层聚合物膜，重复此过程3次，得到所述基于厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球，置于反应器中活化两周(进水与驯化过程相同，NaCl浓度为30g/L)。
人工配制亚硝酸盐氮和氨氮比例为1.32：1，总氮含量400mg/L、含盐量40g/L的废水，具体组成为：NH4Cl(0.65g/L)，NaNO2(1.12g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(40g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7.5左右。其中微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)；微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)。
反应器稳定运行后，出水总氮浓度为10mg/L以下，脱氮率达到97.5％以上，脱氮效果稳定。
实施例3：
厌氧氨氧菌驯化：取厌氧氨氧化颗粒污泥，用K2HPO4/KH2PO4(pH＝7.2)缓冲液冲洗污泥以去除污泥中的氨氮、有机物、亚硝酸盐及硝酸盐等，通过搅拌破碎得到游离状态的厌氧氨氧化菌后将其投入到UASB反应器内，反应器初始进水包含：NH4Cl(0.38g/L)，NaNO2(0.65g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(5g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7.5左右。其中微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)；微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)。此后进水中NaCl的浓度逐步提高至30g/L，连续运行60天，将厌氧氨氧化菌进行脱水浓缩。
向100mL去离子水中添加5mL丙烯酸，充入氮气30min以去除其中的氧气，加入1.0g过硫酸铵和1.0g亚硫酸氢钠，60℃反应6h，冷却至室温后，加入0.5g硫酸镁超声溶解，加入1g厌氧氨氧菌，充氮气并搅拌均匀后，倒入球形模具(直径5mm)内，成型后取出，得到厌氧氨氧菌包埋生物活性微球。置于反应器中活化两周(进水与驯化过程相同，NaCl浓度为30g/L)。
人工配制亚硝酸盐氮和氨氮比例为1.32：1，总氮含量400mg/L、含盐量40g/L的废水，具体组成为：NH4Cl(0.65g/L)，NaNO2(1.12g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(40g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7.5左右。其中微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)；微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)。
反应器稳定运行后，由于没有聚合物外层，脱氮率仅为84％。
Claims (10)
1.一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取厌氧氨氧化颗粒污泥，用K2HPO4/KH2PO4缓冲液冲洗污泥，通过搅拌破碎得到游离状态的厌氧氨氧化菌后将其投入到UASB反应器内，反应器初始进水包含：NH4Cl(0.38g/L)，NaNO2(0.65g/L)，NaHCO3(0.4g/L)，MgSO4·7H2O(0.3g/L)，CaCl2·2H2O(0.18g/L)，NaCl(5g/L)，微量元素溶液I(1mL/L)，微量元素溶液II(1mL/L)，海藻糖(0.06g/L)，盐酸羟胺(5g/L)，调节pH至7～8(优选7.5)；其中，所述微量元素溶液I的组成：FeSO4·7H2O(5g/L)，EDTA(5g/L)，溶剂为水；所述微量元素溶液II的组成：EDTA(5g/L)，H3BO3(0.011g/L)，MnCl2·4H2O(0.99g/L)，CuSO4·5H2O(0.25g/L)，ZnSO4·7H2O(0.43g/L)，NiCl2·6H2O(0.19g/L)，Na2MoO4·2H2O(0.22g/L)，CoCl2·6H2O(0.24g/L)，NaSeO4·10H2O(0.21g/L)，溶剂为水；此后进水中NaCl的浓度逐步提高至30g/L，此培养过程是一个驯化培养过程，连续运行60天，将厌氧氨氧化菌进行脱水浓缩；
(2)配制丙烯酸的水溶液，充入N2以排除氧气，加入亚硫酸氢钠和过硫酸铵，在40～80℃下反应6～12h，之后冷却至室温，向体系中加入硫酸镁超声溶解后，加入步骤(1)驯化得到的厌氧氨氧化菌，搅拌均匀后，倒入球形模具内，1～6h后将成型的球形生物活性微球取出；
(3)向DMF中加入聚砜，搅拌溶解后超声除泡，静置得到聚砜铸膜液；将步骤(2)制备得到的球形生物活性微球先置于聚砜铸膜液中，再取出置于去离子水中，通过相转化在微球表面形成一层聚合物膜，得到所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球。
2.如权利要求1所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丙烯酸的水溶液中，丙烯酸的体积占溶剂水体积的5％～15％。
3.如权利要求1所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丙烯酸的水溶液与厌氧氨氧化菌的体积质量比为50～105：1mL/g。
4.如权利要求1所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丙烯酸与亚硫酸氢钠的体积质量比为5～20：1mL/g。
5.如权利要求1所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丙烯酸与过硫酸铵的体积质量比为5～20：1mL/g。
6.如权利要求1所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丙烯酸与硫酸镁的体积质量比为10～100：1mL/g。
7.如权利要求1所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述球形生物活性微球先置于聚砜铸膜液中5～15s，再取出置于去离子水中10～30min，通过相转化在微球表面形成一层聚合物膜，重复此过程1～5次。
8.如权利要求1所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述DMF与聚砜的体积质量比为4～8：1mL/g。
9.如权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球。
10.如权利要求9所述的厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球在高盐废水的处理中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210917755.2A CN115321677B (zh) | 2022-08-01 | 2022-08-01 | 一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210917755.2A CN115321677B (zh) | 2022-08-01 | 2022-08-01 | 一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115321677A true CN115321677A (zh) | 2022-11-11 |
| CN115321677B CN115321677B (zh) | 2024-01-16 |
Family
ID=83918904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210917755.2A Active CN115321677B (zh) | 2022-08-01 | 2022-08-01 | 一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115321677B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102181421A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-09-14 | 中山大学 | 一种利用聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭包埋强化厌氧氨氧化微生物活性的方法 |
| CN105861479A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-17 | 北京工业大学 | 一种共固定化厌氧氨氧化菌-短程硝化细菌的方法及其应用 |
| CN107034208A (zh) * | 2017-05-21 | 2017-08-11 | 北京工业大学 | 一种厌氧氨氧化污泥包埋凝胶小球的制备方法 |
-
2022
- 2022-08-01 CN CN202210917755.2A patent/CN115321677B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102181421A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-09-14 | 中山大学 | 一种利用聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭包埋强化厌氧氨氧化微生物活性的方法 |
| CN105861479A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-17 | 北京工业大学 | 一种共固定化厌氧氨氧化菌-短程硝化细菌的方法及其应用 |
| CN107034208A (zh) * | 2017-05-21 | 2017-08-11 | 北京工业大学 | 一种厌氧氨氧化污泥包埋凝胶小球的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115321677B (zh) | 2024-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106542655B (zh) | 一种高效脱氮微生物菌剂快速挂膜方法 | |
| Wang et al. | A review of biomass immobilization in anammox and partial nitrification/anammox systems: Advances, issues, and future perspectives | |
| CN102041291B (zh) | 一种反硝化菌的筛选方法 | |
| CN110092470B (zh) | 一种基于短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化固定化小球snad工艺快速启动方法 | |
| CN107473371B (zh) | 一种利用吸附氨氮材料强化sbr实现稳定亚硝化的方法 | |
| CN106635923B (zh) | 一种适用于废水处理的高密度耐盐反硝化菌剂制备方法 | |
| CN110228911B (zh) | 一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置 | |
| CN110092482B (zh) | 一种基于固定化小球实现同步pnd-dnra处理含碳、氮废水的方法 | |
| CN106745713B (zh) | 一种厌氧氨氧化反应器的快速启动方法 | |
| CN112142199A (zh) | 一种提高一体式部分反硝化-厌氧氨氧化耦合脱氮性能的装置及方法 | |
| CN113562846A (zh) | 一种反硝化高效碳源及其加工工艺 | |
| CN106635947B (zh) | 一种耐盐脱氮菌剂异步驯化培养方法 | |
| CN106495314A (zh) | 好氧耐盐反硝化菌内循环挂膜方法与反硝化反应器 | |
| CN111410303B (zh) | 反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥快速形成方法 | |
| CN110723812B (zh) | 一种提高厌氧氨氧化颗粒抗pH冲击能力的方法 | |
| WO2020097994A1 (zh) | 一株兼具异养硝化和好氧反硝化功能鞘氨醇杆菌及其应用 | |
| CN107253761B (zh) | 一种基于灭活污泥的厌氧氨氧化快速强化启动方法 | |
| CN115321677B (zh) | 一种厌氧氨氧菌包埋聚合物生物活性微球及其制备方法与应用 | |
| CN108117154B (zh) | 一种耐受喹啉的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养方法 | |
| CN107904225B (zh) | 一种包埋嗜冷反硝化菌的微生物凝胶球及其制备方法 | |
| CN116395861A (zh) | 活性自维持液体反硝化含菌材料及其制法与应用 | |
| CN112358041B (zh) | 一种同步反硝化脱氮和产甲烷除cod的颗粒污泥培养方法 | |
| CN115650520A (zh) | 一种显影废液的生物处理方法 | |
| CN213895337U (zh) | 一种提高反硝化-厌氧氨氧化耦合脱氮性能的装置 | |
| CN111484134B (zh) | 一种反硝化脱氮包埋生物环状活性填料制备及应用 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |