CN115557601A - 生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井 - Google Patents
生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115557601A CN115557601A CN202211390541.0A CN202211390541A CN115557601A CN 115557601 A CN115557601 A CN 115557601A CN 202211390541 A CN202211390541 A CN 202211390541A CN 115557601 A CN115557601 A CN 115557601A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- bioreactor
- biomass
- microspheres
- sodium alginate
- 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
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 171
- QSNSCYSYFYORTR-UHFFFAOYSA-N 4-chloroaniline Chemical compound NC1=CC=C(Cl)C=C1 QSNSCYSYFYORTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 49
- 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 34
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 34
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 33
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 25
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 25
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 24
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 19
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 17
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 8
- 239000012880 LB liquid culture medium Substances 0.000 claims description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 3
- 238000003501 co-culture Methods 0.000 claims description 3
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 11
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 9
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 8
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 8
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 5
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 5
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 4
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 241000588626 Acinetobacter baumannii Species 0.000 description 2
- 108091093088 Amplicon Proteins 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 230000003413 degradative effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012165 high-throughput sequencing Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
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
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
-
- 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
- C02F2003/001—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- 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
- C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate
-
- 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
Abstract
本发明公开了一种生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井，属于地下水处理技术领域。该生物质微球由功能菌负载于载体上，且负载有功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋而得；功能菌包括对氯苯胺降解菌；载体包括多孔生物碳；包埋剂包括海藻酸钠以及可与海藻酸钠交联的物质。该生物质微球能够提高功能菌的抗干扰能力，降低微生物流失，有效去除对氯苯胺。填充有上述生物质微球的生物反应器及其应用的地下井，不但具有较高的对氯苯胺去除效果，而且还能防止系统堵塞及井外生物淤积，降低二次污染风险，减少维护成本，并有利于后续材料回收。
Description
技术领域
本发明涉及地下水处理技术领域，具体而言，涉及一种生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井。
背景技术
以对氯苯胺(p-Chloroaniline)为代表的持久性有机污染物存在于自然环境中而无法被有效降解，由于其高毒性、低降解性及高扩散性，长期积累会对生态环境造成潜在威胁。这些持久性有机污染物被广泛应用于农药、染料、塑料、防腐剂及药物等工业生产领域，因此工业废水是其主要污染源之一。有机污染物伴随废水排放进入自然环境，并在水体中广泛存在。
针对地下水中存在的有机污染物，常采用地下循环井修复技术进行地下水原位修复。其主要原理是依靠泵的作用使井内外形成水位差，从而维持循环井周围的三维循环流，在此基础上结合生物修复、井中气提、化学氧化等技术，极大地拓宽了循环井技术的适用范围。生物修复法因其具有环保、经济、实用等特点而被广泛运用于有机污染修复中。
现有研究往往采用生物膜反应器作为井内反应器，利用微生物定殖在载体表面形成膜状生物污泥以去除污染物。然而生物膜反应器存在一定弊端，如载体材料及环境条件会影响生物膜的形成，不适宜的载体材料可能导致挂膜难、易脱落等问题，而苛刻的环境条件会抑制膜的形成；在反应器运行过程中，水流冲击及载体材料间相互碰撞也会导致膜的脱落，进而影响出水水质，造成二次污染；同时泥水混合物可能堵塞泵回路，增加系统维护成本。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种生物质微球，其能够提高功能菌的抗干扰能力，降低微生物流失，有效去除对氯苯胺。
本发明的目的之二在于提供一种上述生物质微球的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种上述填充有上述生物质微球的生物反应器，有利于解决上述技术问题。
本发明的目的之四在于提供一种上述生物质微球或生物反应器的应用。
本发明的目的之五在于提供一种设有上述生物反应器的地下井。
本申请可这样实现：
第一方面，本申请提供了一种生物质微球，其由功能菌负载于载体上，且负载有功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋而得；
功能菌包括对氯苯胺降解菌；载体包括多孔生物碳；包埋剂包括海藻酸钠以及可与海藻酸钠交联的物质。
在可选的实施方式中，可与海藻酸钠交联的物质为含Ca2+的物质。
在可选的实施方式中，可与海藻酸钠交联的物质为CaCl2。
在可选的实施方式中，生物质微球的粒径为2-4mm。
第二方面，本申请提供如前述实施方式的生物质微球的制备方法，包括以下步骤：将包埋剂对负载有功能菌的载体进行包埋。
在可选的实施方式中，包埋包括：将负载有功能菌的载体与包埋剂混合，并使交联剂发生交联反应。
在可选的实施方式中，将功能菌的菌液加入培养基中与载体共培养，得到第一混合液；将第一混合液与海藻酸钠溶液混合，得到第二混合液；将第二混合液与CaCl2溶液混合，交联。
在可选的实施方式中，共培养所用的培养基为LB液体培养基。
在可选的实施方式中，每10-40mL LB液体培养基中接种1-5mL的菌液，所述菌液的吸光度为OD600＝1-1.5。
在可选的实施方式中，LB液体培养基与载体的比例为10-40mL:0.1-2g。
在可选的实施方式中，第一混合液与海藻酸钠溶液的比例为1:2-4，海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量浓度为1-3％。
在可选的实施方式中，第二混合液与CaCl2溶液的比例为1-3:10，CaCl2溶液中CaCl2的质量浓度为2-5％。
在可选的实施方式中，共培养是于30-37℃、130-170r/min的条件下进行24-48h。
在可选的实施方式中，还包括：将包埋后的材料进行清洗和干燥。
第三方面，本申请提供一种生物反应器，其内部填充有前述实施方式的生物质微球。
在可选的实施方式中，生物反应器包括反应器壳体，反应器壳体的内部形成反应腔室；反应器壳体的相对的两端分别为进水端和出水端，出水端设有顶盖；
沿水流方向，反应腔室内设置有多块可拆卸式滤水件，最靠近进水端的滤水件至顶盖之间的反应腔室内填充有生物质微球。
在可选的实施方式中，滤水件的厚度方向设有多个滤水孔，滤水孔的直径小于生物质微球的粒径。
在可选的实施方式中，生物反应器还包括显示器以及传感器；
传感器的传感部位于反应腔室内并与显示器电信号连接；
传感器包括pH传感器、溶解氧传感器以及温度传感器中的至少一种。
在可选的实施方式中，生物反应器还包括提升泵、取样管以及阀门；
反应器壳体上开设有至少一个取样口，每个取样口均连接有一根取样管，取样管上设有提升泵和阀门。
在可选的实施方式中，反应器壳体的上部、中部和下部均设有取样口。
在可选的实施方式中，进水端和出水端分别连接有进水管和出水管，进水管和出水管均设有过滤件。
第四方面，本申请提供如前述实施方式的生物质微球或前述实施方式任一项的生物反应器在去除对氯苯胺污染物中的应用。
在可选的实施方式中，生物质微球或生物反应器用于除去水体污染物中的对氯苯胺。
第五方面，本申请提供一种地下井，其内部设有前述实施方式任一项的生物反应器。
在可选的实施方式中，地下井呈立式，按由下至上的方向，地下井具有进水区、处理区以及出水区；
生物反应器设置于处理区内，进水区与处理区之间由第一封隔件隔开，处理区与出水区之间由第二封隔件隔开；第一封隔件设有第一通孔，第二封隔件设有第二通孔；
生物反应器的进水管穿过第二通孔并伸入进水区内，生物反应器的出水管穿过第二通孔并伸入出水区内；
在可选的实施方式中，进水区和出水区分别设有第一滤水管和第二滤水管。
在可选的实施方式中，伸入出水区的出水管的端部设有布水器。
在可选的实施方式中，进水管的位于处理区内的部分还连接有抽水泵和流量计。
在可选的实施方式中，进水区连接有供氧器。
本申请的有益效果包括：
本申请以多孔生物炭为载体材料，海藻酸钠及可与海藻酸钠交联的物质为包埋剂，以驯化所得降解菌为工程菌，通过包埋法制得生物质微球材料。上述多孔生物炭的孔隙结构丰富、比表面积大、官能团数量多，可为微生物提供大量的附着位点。海藻酸钠为天然多糖，不会对生态环境及微生物造成毒害作用，此外其成球条件温和、传质性佳，可作为一种良好的包埋原料。该具有包埋结构的生物质微球能够提高功能菌的抗干扰能力，降低微生物流失，有效去除对氯苯胺。
本申请提供的生物反应器结构简单，不但具有较高的对氯苯胺去除效果，而且还能防止系统堵塞，降低二次污染风险，减少维护成本，并有利于后续材料回收。
本申请通过将生物修复技术与地下水循环井修复技术相耦合，一方面通过循环井将地下水中污染物汇集至井内，提高微生物对污染物的捕获程度，一方面利用生物质微球吸附并去除对水体中的污染物。两者相互结合，有效修复地下水污染，改善地下水水质，同时防止二次污染、减少维护成本并且利于后续材料回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请提供的生物反应器的结构示意图；
图2为图1生物反应器中滤水件的俯视图；
图3为本申请中地下井的结构示意图；
图4为本申请中生物质微球的作用机理图；
图5为本申请试验例中不同材料对污染物的降解效率结果图；
图6为本申请试验例中不同污染程度下生物质微球的修复结果图。
图标：1-顶盖；2-滤网；3-pH传感器；4-溶解氧传感器；5-温度传感器；6-显示器；7-提升泵；8-阀门；9-第一取样口；10-第二取样口；11-第三取样口；12-滤水件；13-生物质微球；14-滤水孔；15-卡口；16-第一滤水管；17-第二滤水管；18-第一封隔件；19-第二封隔件；20-抽水泵；21-流量计；22-生物反应器；23-布水器；24-鼓风机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
请一并参照图1至图4，下面对本申请提供的生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井进行具体说明。
本申请提出一种生物质微球13，其制备原料包括功能菌、载体以及包埋剂。
该生物质微球13由功能菌负载于载体上，且负载有功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋而得。
本申请中，功能菌包括对氯苯胺降解菌(好氧菌)。
该对氯苯胺降解菌是以活性污泥为菌种来源，使用富集培养基对其进行多轮耐受性驯化，得到能够在一定浓度对氯苯胺下存活的菌种，再使用添加少量额外碳源的无机盐培养基对菌种进行多轮降解性驯化，逐步提高对氯苯胺浓度，最终得到具备一定污染物降解能力的菌群作为生物质微球13中的功能菌。
具体的，上述活性污泥来自成都市第四污水处理厂。
富集培养基的成分如下：(NH4)2SO4 2g/L、MgSO4·7H2O 0.2g/L、CaCl2·2H2O0.01g/L、FeSO4·7H2O 0.001g/L、NaHPO4·12H2O 1.5g/L、KH2PO41.5g/L、胰蛋白胨0.5g/L、葡萄糖0.5g/L。
多轮耐受性驯化的过程和条件如下：分5次进行，对氯苯胺浓度按0.05mmol/L、0.2mmol/L、0.8mmol/L、2.0mmol/L和4.0mmol/L依次增加。具体过程如下：将1-3mL活性污泥加入至50mL对氯苯胺浓度为0.05mmol/L的富集培养基中，置于摇床30-37℃、130-170r/min条件下培养3-5天，待培养基浑浊；将1-3mL浑浊培养液接种至50mL新鲜的含0.2mmol/L对氯苯胺的富集培养基中，相同条件下培养3-5天，待培养基浑浊后继续接种至新鲜培养基中，如此重复，直至对氯苯胺浓度增加至4.0mmol/L，完成耐受性驯化，并将在4.0mmol/L对氯苯胺浓度下变浑浊的培养液作为降解性驯化的接种液。
无机盐培养基(添加少量额外碳源)的成分如下：(NH4)2SO4 2g/L、MgSO4·7H2O0.2g/L、CaCl2·2H2O 0.01g/L、FeSO4·7H2O 0.001g/L、NaHPO4·12H2O 1.5g/L、KH2PO41.5g/L以及葡萄糖0.5g/L。
多轮降解性驯化的过程和条件如下：分3次进行，对氯苯胺浓度按0.8mmol/L、1.0mmol/L和1.2mmol/L依次增加。具体过程如下：将1-3mL接种液加入至50mL对氯苯胺浓度为0.8mmol/L的无机盐培养基中，至于摇床30-37℃、130-170rpm条件下培养5-7天，待培养基浑浊；将1-3mL浑浊培养液接种至50mL新鲜的含1.0mmol/L对氯苯胺的无机盐培养基中，相同条件下培养5-7天，待培养基浑浊后继续接种至含1.2mmol/L对氯苯胺的无机盐培养基中，将此浓度下的浑浊培养液作为驯化所得菌群，保藏备用。
所得的菌群能够耐浓度为0.25-2mmol/L的对氯苯胺。
经过16S扩增子高通量测序，所得菌群主要由Methylophilus sp.TWE2(约占60％)、Escherichia coli(约占4.6％)及Acinetobacter baumannii(约占3.3％)组成。
本申请所用的载体包括多孔生物碳，如可以通过秸秆等材料焚烧后所得。
在具体使用时，该载体可呈粉末状，其粒径≤0.5mm，比表面积为6-13m2·g-1，总孔容为0.010-0.026cm3·g-1。
本申请所用的包埋剂可包括海藻酸钠以及可与海藻酸钠交联的物质。
其中，可与海藻酸钠交联的物质为含有多价阳离子(如Ca2+或Sr2+等)的物质，优选为含Ca2+的物质，如CaCl2等。
本申请所用的海藻酸钠为一种线性高分子，有三个链段通过糖苷键连接而成，分子每个结构单元中有两个仲羟基，这些仲羟基都具有醇羟基的反应性能。当有Ca2+或Sr2+等阳离子存在时，其结构单元上的Na+即可二价阳离子发生离子交换反应，使结构单元堆积形成交联网络结构。
作为参考地，本申请提供的生物质微球13的粒径可以为2-4mm，如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm或4mm等，也可以为2-4mm范围内的其它任意值。
承上，本申请以多孔生物炭为载体材料，海藻酸钠及可与海藻酸钠交联的物质为包埋剂，以驯化所得降解菌为工程菌，通过包埋法制得生物质微球13材料。上述多孔生物炭的孔隙结构丰富、比表面积大、官能团数量多，可为微生物提供大量的附着位点。海藻酸钠为天然多糖，不会对生态环境及微生物造成毒害作用，此外其成球条件温和、传质性佳，可作为一种良好的包埋原料。该具有包埋结构的生物质微球13能够提高功能菌的抗干扰能力，降低微生物流失，有效去除对氯苯胺。
上述生物质微球13对对氯苯胺的降解机理如图4所示。该机理包括：首先，水体中对氯苯胺以分子形式被吸附至生物质微球表面，接着在传质作用下经海藻酸盐传递至微球内部，其内部含有负载功能菌的多孔生物炭，一部分对氯苯胺被吸附在多孔生物炭表面及孔隙，另一部分被微生物吸收，在酶的催化作用下发生一系列生化反应，从而矿化为二氧化碳、水等无机物并释放至外界环境，最终完成污染水体的修复过程。
相应地，本申请还提供了上述生物质微球13的制备方法，包括以下步骤：将包埋剂对负载有功能菌的载体进行包埋。
在操作时，将负载有功能菌的载体与包埋剂混合，并使交联剂发生交联反应。
具体的，可参照如下方式：
将功能菌的菌液加入培养基中与载体共培养，得到第一混合液；将第一混合液与海藻酸钠溶液混合，得到第二混合液；将第二混合液与CaCl2溶液混合，交联。
其中，共培养所用的培养基为LB液体培养基，示例性地，每10-40mL(如10mL、15mL、20mL、25mL、30mL、35mL或40mL等)LB液体培养基中可接种1-5mL(如1mL、2mL、3mL、4mL或5mL等)的菌液，菌液中功能菌的吸光度为OD600＝1-1.5。
上述LB培养基与载体的比例可以为10-40mL：0.1-2g，如10mL:0.1g、10mL:0.5g、10mL:1g、10mL:1.5g、10mL:2g、15mL:1g、15mL:1.5g、15mL:2g、20mL:1g、20mL:1.5g、20mL:2g、25mL:1g、25mL:1.5g、25mL:2g、30mL:1g、30mL:1.5g、30mL:2g、35mL:1g、35mL:1.5g、35mL:2g、40mL:1g、40mL:1.5g或40mL:2g等。
共培养可以于30-37℃(如30℃、32℃、35℃或37℃)、130-170r/min(如130r/min、150r/min或170r/min等)的条件下进行24-48h(如24h、30h、36h、42h或48h等)。
第一混合液与海藻酸钠溶液的比例可以为1:2-4(如1:2、1:2.5、1:3、1:3.5或1:4等)，海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量浓度可以为1-3％，如1％、1.5％、2％、2.5％或3％等，也可以为1-3％范围内的其它任意值。该海藻酸钠溶液可由海藻酸钠于超纯水中加热溶解而得。
第二混合液与CaCl2溶液的比例可以为1-3:10(如1:10、1.5:10、2:10、2.5:10或3:10等)，CaCl2溶液中CaCl2的质量浓度可以为2-5％，如2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，也可以为2-5％范围内的其它任意值。该CaCl2溶液可以由CaCl2溶解于超纯水中而得。
上述交联过程在室温下进行即可，交联时间可设置为12h。
交联结束后，将包埋后的材料用超纯水进行清洗(清洗次数可以为2-3遍)，随后干燥即可。
此外，请继续参照图1，本申请还提供了一种生物反应器22，其内部填充有上述生物质微球13。
该生物反应器22为固定化生物质填料的填充式反应器，相较于采用游离菌的传统污水治理方法，固定化微生物技术不仅增大了局部细胞密度，提高微生物代谢活性，并且有助于形成稳定的微环境，在一定程度上提升微生物的抗干扰能力，显著改善修复效果。此外，与生物膜反应器相比，采用固定化生物质填料不仅有效减少微生物流失，防止系统堵塞及井外生物淤积，还方便后续材料回收。并且，填充式反应器可以避免填料间相互碰撞，降低填料损耗，延长使用寿命。
需说明的是，上述“固定化”是指先将功能菌制备形成生物质微球13的形式，在该形式下，功能菌呈固定状态而不是游离状态。
作为参考地，本申请提供的生物反应器22包括反应器壳体，反应器壳体的内部形成反应腔室；反应器壳体的相对的两端分别为进水端和出水端，出水端设有顶盖1。
沿水流方向，反应腔室内设置有多块可拆卸式滤水件12，最靠近进水端的滤水件12至顶盖1之间的反应腔室内填充有生物质微球13(以作为反应介质)。
在一些实施方式中，上述生物反应器22为填充式生物反应器22，可采用有机玻璃制成。
该生物反应器22的上部和中部整体呈柱状，下部可设置成漏斗状，以利于将进水水流均匀地向上输送。
该述生物反应器22在使用过程中呈立式形式，其直径可以为120-160mm，高可以为160-200mm。
在该条件下，其内部所设置的可拆卸滤水件12的数量可以为3-7块，相应的，反应腔室被分为4-8层。需说明的是，在其它实施方式中，可拆卸滤水件12的数量也可根据需要设置为其它数量。
较佳地，每层反应腔室内，至少90％的空间均填充有上述生物质微球13。
示例性地，上述可拆卸滤水件12可以为滤水板，其材质可以为塑料材质。
如图2所示，上述滤水件12(滤水板)的厚度方向设有多个滤水孔14，每个滤水孔14的直径均小于生物质微球13的粒径。
作为参考地，上述滤水件12可通过伸缩式卡口15(参见图2)固定在反应器内部。使用完成后，可将其拆卸取出，进而方便填料(生物质微球13)回收。
进一步地，本申请提供的生物反应器22还包括显示器6以及传感器。
传感器的传感部位于反应腔室内并与显示器6电信号连接；传感器包括pH传感器3、溶解氧传感器4以及温度传感器5中的至少一种(优选同时设有pH传感器3、溶解氧传感器4以及温度传感器5)。
通过设置上述传感器，可实时监测反应器内部的水质情况。
需说明的是，上述各传感器的作用原理等可参照现有技术，在此不做过多赘述。
进一步地，本申请提供的生物反应器22还包括提升泵7、取样管以及阀门8。
反应器壳体上开设有至少一个取样口，每个取样口均连接有一根取样管，取样管上设有提升泵7和阀门8。
在一些优选的实施方式中，反应器壳体的上部、中部和下部均设有取样口(分别定义为第一取样口9、第二取样口10和第三取样口11)，以便于实时检测反应器内的工作状况。
进一步地，进水端和出水端分别可连接有进水管和出水管，进水管和出水管均设有过滤件。
示例性地，上述过滤件可以为滤网2(细筛)，其具体可通过橡皮管进行固定。
承上，上述生物反应器22结构简单，不但具有较高的对氯苯胺去除效果，而且还能防止系统堵塞，降低二次污染风险，减少维护成本，并有利于后续材料回收。
相应地，本申请提供了上述生物质微球13或生物反应器22在去除对氯苯胺污染物中的应用。
在一些优选的实施方式中，本申请提供的生物质微球13和生物反应器22可用于除去水体污染物中的对氯苯胺。
此外，请结合图3，本申请还提供了一种地下井，其内部设有上述生物反应器22。
该地下井呈立式，按由下至上的方向，地下井具有进水区、处理区以及出水区。
在一些实施方式中，地下井的材质可以为不锈钢。地下井的直径可以20-30cm，井长可以为40-50cm，进水区、处理区与出水区的长度比可以为2:6:1。
生物反应器22设置于处理区内，进水区与处理区之间由第一封隔件18隔开，处理区与出水区之间由第二封隔件19隔开；第一封隔件18设有第一通孔，第二封隔件19设有第二通孔。
生物反应器22的进水管穿过第二通孔并伸入进水区内，生物反应器22的出水管穿过第二通孔并伸入出水区内。
进一步地，进水区和出水区分别设有第一滤水管16和第二滤水管17，以控制进入地下井和流出地下井的水体的量。
伸入出水区的出水管的端部设有布水器23，以使其能够均匀地向出水区的各个方向布水。
进水管的位于处理区内的部分还连接有抽水泵20和流量计21，以控制进入生物反应器22的污水量，从而确保生物反应器22中的生物质微球13能够对污水进行充分降解。
进水区还连接有供氧器，例如可以为鼓风机24，以向进水区通入氧气，该部分氧气随污水进入生物反应器22内，从而为功能菌提供所需的氧气。
承上，上述地下井联合井内的生物反应器22，通过抽水泵20抽取经第一滤水管16流入井底(进水区)的含污地下水，将其输送至处理区的生物反应器22内，经过填充的含有功能菌的生物质微球13降解后，再从出水区的第二滤水管17流出，有效降低了目标污染物含量。
本申请通过以生物质微球13为填料，设计填充式生物反应器22，联合地下水循环井技术强化微生物修复，将生物修复技术与地下水循环井修复技术相耦合，一方面通过循环井将地下水中污染物汇集至井内，提高微生物对污染物的捕获程度，一方面利用生物质微球13吸附并去除对水体中的污染物。两者相互结合，有效修复地下水污染，改善地下水水质，同时防止二次污染、减少维护成本并且利于后续材料回收。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种生物质微球13，其经以下方法制备而得：
(1)功能菌的筛选
以活性污泥为菌种来源，使用富集培养基对其进行多轮耐受性驯化，得到能够在一定浓度对氯苯胺下存活的菌种，再使用添加少量额外碳源的无机盐培养基对菌种进行多轮降解性驯化，逐步提高对氯苯胺浓度，最终得到具备一定污染物降解能力的菌群。
其中，上述活性污泥来自成都市第四污水处理厂。
富集培养基的成分如下：(NH4)2SO4 2g/L、MgSO4·7H2O 0.2g/L、CaCl2·2H2O0.01g/L、FeSO4·7H2O 0.001g/L、NaHPO4·12H2O 1.5g/L、KH2PO4 1.5g/L、胰蛋白胨0.5g/L、葡萄糖0.5g/L。
多轮耐受性驯化的过程和条件如下：分5次进行，对氯苯胺浓度按0.05mmol/L、0.2mmol/L、0.8mmol/L、2.0mmol/L和4.0mmol/L依次增加。具体过程如下：将1-3mL活性污泥加入至50mL对氯苯胺浓度为0.05mmol/L的富集培养基中，置于摇床30-37℃、130-170r/min条件下培养3-5天，待培养基浑浊；将1-3mL浑浊培养液接种至50mL新鲜的含0.2mmol/L对氯苯胺的富集培养基中，相同条件下培养3-5天，待培养基浑浊后继续接种至新鲜培养基中，如此重复，直至对氯苯胺浓度增加至4.0mmol/L，完成耐受性驯化，并将在4.0mmol/L对氯苯胺浓度下变浑浊的培养液作为降解性驯化的接种液。
无机盐培养基(添加少量额外碳源)的成分如下：(NH4)2SO4 2g/L、MgSO4·7H2O0.2g/L、CaCl2·2H2O 0.01g/L、FeSO4·7H2O 0.001g/L、NaHPO4·12H2O 1.5g/L、KH2PO41.5g/L以及葡萄糖0.5g/L。
多轮降解性驯化的过程和条件如下：分3次进行，对氯苯胺浓度按0.8mmol/L、1.0mmol/L和1.2mmol/L依次增加。具体过程如下：将1-3mL接种液加入至50mL对氯苯胺浓度为0.8mmol/L的无机盐培养基中，至于摇床30-37℃、130-170rpm条件下培养5-7天，待培养基浑浊；将1-3mL浑浊培养液接种至50mL新鲜的含1.0mmol/L对氯苯胺的无机盐培养基中，相同条件下培养5-7天，待培养基浑浊后继续接种至含1.2mmol/L对氯苯胺的无机盐培养基中，将此浓度下的浑浊培养液作为驯化所得菌群，保藏备用。
所得的菌群能够耐浓度为0.2-4mmol/L的对氯苯胺。
上述功能菌的形态特征、理化特性、DNA序列如下：
经过16S扩增子高通量测序，所得菌群主要由Methylophilus sp.TWE2(约占60％)、Escherichia coli(约占4.6％)及Acinetobacter baumannii(约占3.3％)组成。
(2)菌液的制备
将保藏菌种于室温下解冻，以1.5mL接种量接种至50mL LB液体培养基中，37℃，150r/min条件下培养24h，得到活化菌液。上述菌液OD600为1.2。
(3)合成生物质微球13
往LB液体培养基中按比例加入菌液及多孔生物炭粉末(由秸秆焚烧而得，粒径≤0.5mm，比表面积为6-13m2·g-1，总孔容为0.010-0.026cm3·g-1)，于37℃、150r/min下共培养24h，得到第一混合液。其中，每25mL LB液体培养基中接种1mL的菌液以及0.3g的多孔生物炭粉末。
将海藻酸钠加入超纯水中加热溶解，得到质量分数为2％的海藻酸钠溶液。将无水氯化钙溶解于超纯水中，得到质量分数为3％的CaCl2溶液。将第一混合液与上述海藻酸钠溶液按体积比1:2充分混合均匀，得到第二混合液。然后使用1mL规格注射器将第二混合液滴入上述CaCl2溶液中(第二混合液与CaCl2溶液的体积比为1:10)，室温下交联12h。
交联完成后，取出并用超纯水清洗3遍，晾干。
所得的生物质微球13的粒径为2-4mm。所得的生物质微球13中，功能菌负载于载体上，且负载有功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋。
实施例2
本实施例提供一种生物反应器22。
该生物反应器22为填充式生物反应器22(立式)，其包括有机玻璃制成的反应器壳体，反应器壳体的内部形成反应腔室。反应器壳体的相对的两端分别为进水端和出水端，出水端设有顶盖1。生物反应器22的上部和中部整体呈柱状(直径为140mm，高为180mm)，下部设置成漏斗状。
沿水流方向，反应腔室内设置有6块可拆卸式的塑料滤水板，滤水板的厚度方向设有多个滤水孔14，每个滤水孔14的直径均小于生物质微球13的粒径。滤水板通过伸缩式卡口15固定在反应器内部。
最靠近进水端的滤水板至顶盖1之间的反应腔室内填满实施例1制得的生物质微球13。
该生物反应器22还包括显示器6、传感器、提升泵7、取样管以及阀门8。
传感器的传感部位于反应腔室内并与位于地面的显示器6电信号连接；传感器包括pH传感器3、溶解氧传感器4以及温度传感器5。
反应器壳体的上部、中部和下部均设有取样口，每个取样口均连接有一根取样管，取样管上设有提升泵7和阀门8，取样管的出口位于地面。
反应器的进水端和出水端分别连接有进水管和出水管，进水管和出水管均设有滤网2，滤网2通过橡皮管进行固定。
实施例3
本实施例提供一种地下井(循环井)。
该地下井呈立式，按由下至上的方向，地下井具有进水区、处理区以及出水区。该地下井的直径为25cm，井长为45cm，进水区长5cm，处理区长30cm，出水区长10cm。
处理区内设有实施例2提供的生物反应器22，进水区与处理区之间由第一封隔件18隔开，处理区与出水区之间由第二封隔件19隔开；第一封隔件18设有第一通孔，第二封隔件19设有第二通孔。
生物反应器22的进水管穿过第二通孔并伸入进水区内，生物反应器22的出水管穿过第二通孔并伸入出水区内。
地下井的进水区和出水区分别设有第一滤水管16和第二滤水管17，伸入出水区的出水管的端部设有布水器23。进水管的位于处理区内的部分还连接有抽水泵20和流量计21。进水区还连接有位于地面的鼓风机24。
试验例
在实验室条件下将表1所列各类修复材料加入含对氯苯胺的培养基中，经过7天培养后，通过测定对氯苯胺剩余浓度确定各材料的修复效果。
上述培养基组成：(NH4)2SO4 2g/L、MgSO4·7H2O 0.2g/L、CaCl2·2H2O 0.01g/L、FeSO4·7H2O 0.001g/L、NaHPO4·12H2O 1.5g/L、KH2PO4 1.5g/L以及葡萄糖0.5g/L。
试验过程中设置试验组和对照组1-6，其中，试验组在地下井模型中放置的生物反应器22由实施例2提供。对照组1-6与试验组的区别仅在于：将生物反应器22中的生物质微球13(填充介质)依次由表1中处理编号为B、SA、BC-B、SA-B、SA-BC的物料代替。各组别均处理等量的相同污染水体(含0.5mmol/L的对氯苯胺)，对各材料的降解效果进行评估，其结果如图5所示。
表1各修复材料修复效果实验采用的组别编号
由图5可以看出：以生物质微球13作为修复材料的效果最佳，能够较其它组别显著提高污染物去除率。
具体的，相较于直接向污染水体中投加降解菌，使用生物质微球13可显著提高污染物去除率，150h内游离菌可去除23％的污染物，而生物质微球13在相同时间内可去除高达78％的污染物，污染物去除效率提升55％。生物质微球13的污染物去除效果好，同时具备易回收的特点，具有较大的应用潜力。
进一步地，探讨生物质微球13在不同污染程度水体(污染物为对氯苯胺)中的使用效果，确定适用范围，处理编号如表2所示，其结果如图6所示。
表2效果评估实验采用的组别编号
| 处理编号 | 实验处理 |
| C1 | 初始污染物浓度0.25mmol/L |
| C2 | 初始污染物浓度0.5mmol/L |
| C3 | 初始污染物浓度1.0mmol/L |
| C4 | 初始污染物浓度1.5mmol/L |
| C5 | 初始污染物浓度2.0mmol/L |
由图6可以看出：在不同初始浓度条件下，生物质微球13的修复效果均随时间增加而提高。
初始污染物浓度为0.25mmol/L时，污染物去除率相对较高，5d内降解率达到49.7％；其余浓度条件间，材料的修复效果差异随时间增加而减小，4d后降解率趋于相近，5d时降解率大致为38.8-42.2％。
需说明的是，传统修复技术中使用的游离降解菌对外界环境敏感，污染物浓度的变化会大幅度影响修复效果，因此适用范围较窄，而本申请上述实验结果表明，本申请提供的生物质微球13的使用可以有效减弱污染物浓度变化对修复效果产生的影响，因此拓宽了修复范围，保证了修复效果的稳定。
综上所述，本申请通过以生物质微球13为填料，设计填充式生物反应器22，联合地下水循环井技术强化微生物修复，将生物修复技术与地下水循环井修复技术相耦合，一方面通过循环井将地下水中污染物汇集至井内，提高微生物对污染物的捕获程度，一方面利用生物质微球13吸附并去除对水体中的污染物。两者相互结合，有效修复地下水污染，改善地下水水质，同时防止二次污染、减少维护成本并且利于后续材料回收。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物质微球，其特征在于，所述生物质微球由功能菌负载于载体上，且负载有所述功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋而得；
所述功能菌包括对氯苯胺降解菌；所述载体包括多孔生物碳；所述包埋剂包括海藻酸钠以及可与海藻酸钠交联的物质；
优选地，可与海藻酸钠交联的物质为含Ca2+的物质；
更优地，可与海藻酸钠交联的物质为CaCl2；
优选地，所述生物质微球的粒径为2-4mm。
2.如权利要求1所述的生物质微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述包埋剂对负载有所述功能菌的载体进行包埋；
优选地，包埋包括：将负载有所述功能菌的载体与包埋剂混合，并使交联剂发生交联反应；
优选地，将所述功能菌的菌液加入培养基中与所述载体共培养，得到第一混合液；将所述第一混合液与海藻酸钠溶液混合，得到第二混合液；将所述第二混合液与CaCl2溶液混合，交联；
优选地，共培养所用的培养基为LB液体培养基；更优地，每10-40mL所述LB液体培养基中接种1-5mL的所述菌液，所述菌液的吸光度为OD600＝1-1.5；
优选地，所述LB液体培养基与所述载体的比例为10-40mL:0.1-2g；
优选地，所述第一混合液与所述海藻酸钠溶液的比例为1:2-4，所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量浓度为1-3％；
优选地，所述第二混合液与所述CaCl2溶液的比例为1-3:10，所述CaCl2溶液中CaCl2的质量浓度为2-5％；
优选地，共培养是于30-37℃、130-170r/min的条件下进行24-48h；
优选地，还包括：将包埋后的材料进行清洗和干燥。
3.一种生物反应器，其特征在于，所述生物反应器内填充有权利要求1所述的生物质微球。
4.根据权利要求3所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器包括反应器壳体，所述反应器壳体的内部形成反应腔室；所述反应器壳体的相对的两端分别为进水端和出水端，所述出水端设有顶盖；
沿水流方向，所述反应腔室内设置有多块可拆卸式滤水件，最靠近所述进水端的滤水件至所述顶盖之间的反应腔室内填充有所述生物质微球；
优选地，所述滤水件的厚度方向设有多个滤水孔，所述滤水孔的直径小于所述生物质微球的粒径。
5.根据权利要求4所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器还包括显示器以及传感器；
所述传感器的传感部位于所述反应腔室内并与所述显示器电信号连接；
所述传感器包括pH传感器、溶解氧传感器以及温度传感器中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器还包括提升泵、取样管以及阀门；
所述反应器壳体上开设有至少一个取样口，每个取样口均连接有一根取样管，所述取样管上设有提升泵和阀门；
优选地，所述反应器壳体的上部、中部和下部均设有所述取样口。
7.根据权利要求4所述的生物反应器，其特征在于，所述进水端和所述出水端分别连接有进水管和出水管，所述进水管和所述出水管均设有过滤件。
8.如权利要求1所述的生物质微球或权利要求3-7任一项所述的生物反应器在去除对氯苯胺污染物中的应用；
优选地，所述生物质微球或所述生物反应器用于除去水体污染物中的对氯苯胺。
9.一种地下井，其特征在于，所述地下井内设有权利要求3-7任一项所述的生物反应器。
10.根据权利要求9所述的地下井，其特征在于，所述地下井呈立式，按由下至上的方向，所述地下井具有进水区、处理区以及出水区；
所述生物反应器设置于所述处理区内，所述进水区与所述处理区之间由第一封隔件隔开，所述处理区与所述出水区之间由第二封隔件隔开；所述第一封隔件设有第一通孔，所述第二封隔件设有第二通孔；
所述生物反应器的进水管穿过所述第二通孔并伸入所述进水区内，所述生物反应器的出水管穿过所述第二通孔并伸入所述出水区内；
优选地，所述进水区和所述出水区分别设有第一滤水管和第二滤水管；
优选地，伸入所述出水区的所述出水管的端部设有布水器；
优选地，所述进水管的位于所述处理区内的部分还连接有抽水泵和流量计；
优选地，所述进水区连接有供氧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211390541.0A CN115557601A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211390541.0A CN115557601A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115557601A true CN115557601A (zh) | 2023-01-03 |
Family
ID=84767939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211390541.0A Pending CN115557601A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115557601A (zh) |
Citations (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE831168R (fr) * | 1974-01-29 | 1976-01-09 | Produit de condensation | |
| JPS6488452A (en) * | 1987-09-29 | 1989-04-03 | Konishiroku Photo Ind | Photographic processing agent with stability for long period processing and method for processing photographic sensitive material |
| JPH0889130A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-09 | Hajime Hanada | 浄化装置 |
| AU2001266505A1 (en) * | 2000-06-28 | 2002-01-08 | Astrazeneca Ab | Substituted quinazoline derivatives and their use as inhibitors |
| CA2660951A1 (en) * | 2006-08-23 | 2008-02-28 | Neurogen Corporation | Haloalkyl-substituted pyrimidinone derivatives |
| CN104673777A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-06-03 | 浙江至美环境科技有限公司 | 微生物微球及其制备方法和应用 |
| CN104876340A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-02 | 湖南艾布鲁环保科技有限公司 | 一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法 |
| CN104946620A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-09-30 | 南开大学 | 一种用于修复石油烃污染盐碱化土壤的微生物固定化菌剂及制备方法 |
| CN205204901U (zh) * | 2015-11-27 | 2016-05-04 | 贝尔芬格水处理技术（杭州）有限公司 | 可连续冲洗悬浮式生物滤床 |
| WO2016090074A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | Washington State University | Destruction of dense nonaqueous phase liquids (dnapls) using a time-release formulation |
| CN106032296A (zh) * | 2015-03-13 | 2016-10-19 | 轻工业环境保护研究所 | 一种用于修复地下水石油烃类污染的材料及其制备方法 |
| CN106047850A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-26 | 浙江清华长三角研究院 | 一种微生物固定化剂及其制备方法和应用 |
| CN106186306A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-07 | 河海大学 | 一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置及方法 |
| CN106520752A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-03-22 | 中北大学 | 生物炭固定化微生物的制备方法 |
| CN108085312A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-29 | 沈阳化工大学 | 一种环保型有机废水生物净化剂的制备方法 |
| CN108347925A (zh) * | 2015-10-14 | 2018-07-31 | 株式会社Curearth | 用于破坏微藻或苔藓的组合物 |
| CN109179559A (zh) * | 2018-01-17 | 2019-01-11 | 赵兴海 | 一种光催化材料催化降解芳胺废水的方法 |
| CN109956563A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-02 | 西南交通大学 | 一种高效好氧反硝化聚磷菌固定化小球的制备方法及其应用 |
| CN111646577A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-11 | 中科鼎实环境工程有限公司 | 处理污染地下水中VOCs和DNAPLs的循环井系统 |
| CN112875851A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-01 | 沈阳大学 | 一种碳纳米管促进好氧污泥颗粒化处理有机废水方法 |
| CN113698430A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-11-26 | 潍坊新绿化工有限公司 | 一种除草剂莎稗磷的制备方法 |
| CN113999838A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-02-01 | 华东理工大学 | 一种生物炭负载微生物材料土壤修复剂及其制备方法 |
| CN114214310A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-22 | 天津大学 | 一种改性生物炭固定化石油降解菌微球及其制备方法和应用 |
| CA3196300A1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-05-12 | Lisa MANUS | Oral hydrogel compositions and uses |
| US20220184441A1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-16 | Frs Group, Llc | Long-term fire retardant with magnesium sulfate and corrosion inhibitors and methods for making and using same |
| CN114716066A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 成都理工大学 | 一种可渗透反应墙耦合循环井系统及修复地下水的方法 |
-
2022
- 2022-11-08 CN CN202211390541.0A patent/CN115557601A/zh active Pending
Patent Citations (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE831168R (fr) * | 1974-01-29 | 1976-01-09 | Produit de condensation | |
| JPS6488452A (en) * | 1987-09-29 | 1989-04-03 | Konishiroku Photo Ind | Photographic processing agent with stability for long period processing and method for processing photographic sensitive material |
| JPH0889130A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-09 | Hajime Hanada | 浄化装置 |
| AU2001266505A1 (en) * | 2000-06-28 | 2002-01-08 | Astrazeneca Ab | Substituted quinazoline derivatives and their use as inhibitors |
| CA2660951A1 (en) * | 2006-08-23 | 2008-02-28 | Neurogen Corporation | Haloalkyl-substituted pyrimidinone derivatives |
| WO2016090074A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | Washington State University | Destruction of dense nonaqueous phase liquids (dnapls) using a time-release formulation |
| CN104673777A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-06-03 | 浙江至美环境科技有限公司 | 微生物微球及其制备方法和应用 |
| CN106032296A (zh) * | 2015-03-13 | 2016-10-19 | 轻工业环境保护研究所 | 一种用于修复地下水石油烃类污染的材料及其制备方法 |
| CN104946620A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-09-30 | 南开大学 | 一种用于修复石油烃污染盐碱化土壤的微生物固定化菌剂及制备方法 |
| CN104876340A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-02 | 湖南艾布鲁环保科技有限公司 | 一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙及其处理方法 |
| CN108347925A (zh) * | 2015-10-14 | 2018-07-31 | 株式会社Curearth | 用于破坏微藻或苔藓的组合物 |
| CN205204901U (zh) * | 2015-11-27 | 2016-05-04 | 贝尔芬格水处理技术（杭州）有限公司 | 可连续冲洗悬浮式生物滤床 |
| CN106047850A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-10-26 | 浙江清华长三角研究院 | 一种微生物固定化剂及其制备方法和应用 |
| CN106186306A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-07 | 河海大学 | 一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置及方法 |
| CN106520752A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-03-22 | 中北大学 | 生物炭固定化微生物的制备方法 |
| CN108085312A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-29 | 沈阳化工大学 | 一种环保型有机废水生物净化剂的制备方法 |
| CN109179559A (zh) * | 2018-01-17 | 2019-01-11 | 赵兴海 | 一种光催化材料催化降解芳胺废水的方法 |
| CN109956563A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-02 | 西南交通大学 | 一种高效好氧反硝化聚磷菌固定化小球的制备方法及其应用 |
| CN111646577A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-11 | 中科鼎实环境工程有限公司 | 处理污染地下水中VOCs和DNAPLs的循环井系统 |
| CA3196300A1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-05-12 | Lisa MANUS | Oral hydrogel compositions and uses |
| US20220184441A1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-16 | Frs Group, Llc | Long-term fire retardant with magnesium sulfate and corrosion inhibitors and methods for making and using same |
| CN112875851A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-01 | 沈阳大学 | 一种碳纳米管促进好氧污泥颗粒化处理有机废水方法 |
| CN113698430A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-11-26 | 潍坊新绿化工有限公司 | 一种除草剂莎稗磷的制备方法 |
| CN113999838A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-02-01 | 华东理工大学 | 一种生物炭负载微生物材料土壤修复剂及其制备方法 |
| CN114214310A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-22 | 天津大学 | 一种改性生物炭固定化石油降解菌微球及其制备方法和应用 |
| CN114716066A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 成都理工大学 | 一种可渗透反应墙耦合循环井系统及修复地下水的方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 乌锡康: "有机化工废水治理技术", 31 July 1999, 化学工业出版社, pages: 256 * |
| 李海翔;徐晓茵;梁郡;夏四清;: "氢基质自养微生物还原降解水中对氯硝基苯的研究", 环境科学学报, no. 10, 6 October 2012 (2012-10-06) * |
| 王朋等: "地下水循环井原位强化生物修复技术研究进展", 安全与环境工程, vol. 28, no. 3, 31 May 2021 (2021-05-31), pages 1 * |
| 闫江梅;王昭文;张鹏;张磊;李岳锋;李小虎;曾利辉;: "载体处理对Pt/C催化剂的选择性加氢性能影响", 广东化工, no. 16, 30 August 2017 (2017-08-30) * |
| 陈芳艳;梁林林;唐玉斌;毛莉;何军;: "一株菲降解菌的分离鉴定及其固定化条件研究", 环境科学与技术, no. 12, 10 December 2007 (2007-12-10) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Degradation of phenanthrene and fluoranthene in a slurry bioreactor using free and Ca-alginate-immobilized Sphingomonas pseudosanguinis and Pseudomonas stutzeri bacteria | |
| CN102849844B (zh) | 一种耦合生物反应器及其同时净化恶臭气体和废水的方法 | |
| CN101172732A (zh) | 化学与生物组合反应墙原位修复地下水的方法 | |
| Beni et al. | Design and optimization of a new reactor based on biofilm-ceramic for industrial wastewater treatment | |
| CN103880193A (zh) | 基于给水厂污泥构建垂直流人工湿地处理养殖废水的方法 | |
| CN109205928A (zh) | 一种深度处理渗滤液的方法及系统 | |
| CN201301254Y (zh) | 埋地式微动力污水处理装置 | |
| CN108295631B (zh) | 一种采用气升式填料生物反应器处理有机废气的方法 | |
| CN115557601A (zh) | 生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井 | |
| CN114853153B (zh) | 一种微生物联合prb修复系统及其在原位修复抗生素污染地下水中的应用 | |
| CN207619222U (zh) | 一种分散型污水的处理装置 | |
| CN109502933A (zh) | 一种含有聚丙烯酰胺废水的处理方法及系统 | |
| CN109111054A (zh) | 一种有机污染水体异位生态修复系统及生态修复方法 | |
| CN115140895A (zh) | 一种农村小流域水污染综合治理方法及其应用 | |
| CN214115256U (zh) | 一种农村生活污水无动力处理组合湿地一体化系统 | |
| Mudhoo et al. | Can ‘biodegradability’of adsorbents constitute an ‘Achilles’ heel’in real-world water purification? Perspectives and opportunities | |
| CN201010581Y (zh) | 一种曝气内循环型垃圾渗滤液两相处理反应器 | |
| CN210620520U (zh) | 一种城市河道污水生态修复系统 | |
| CN113087282A (zh) | 一种含有固载微生物填料的污水处理装置 | |
| Fitch et al. | Biological fixed-film systems | |
| CN218320981U (zh) | 一种dpbaf深度生物脱氮装置 | |
| CN105417897B (zh) | 难生化降解废水的处理系统 | |
| CN213112938U (zh) | 一种具有防堵塞功能的农村生活污水处理装置 | |
| CN207159028U (zh) | 一种用于处理废水的生物循环系统 | |
| CN211595380U (zh) | 一种有机污水固定化生物反应系统 |
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 |