CN116173919A - 一种碳汇型农村生活污水资源化吸附材料及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳汇型农村生活污水资源化吸附材料及应用。它包含碳纤维基底层、梭织布基材层、吸水无纺布层、网格玻璃纤维层和粘胶层。碳纤维基底层安置于该吸附材料的最外层,其内连接有梭织布基材层,碳纤维基底层与梭织布基材层共同构成该吸附材料骨架结构;吸水无纺布层固定在梭织布基材层与网格玻璃纤维层之间,网格玻璃纤维层安置于吸附材料最表层。本发明制备得到的吸附材料成本较低廉,能够快速吸附悬浮的菌藻共生物实现挂膜,挂膜启动速度快;生物亲和性好,挂膜后附着性较强,菌藻等微生物不易凋落,生物产量高;菌藻生物膜层达到一定厚度时易于刮取采收,采收后的菌藻副产物可制成生物质肥料或土壤改良剂等碳汇产品。
Description
技术领域
本发明涉及农村污水资源化技术领域,涉及一种吸附材料,具体涉及一种碳汇型农村生活污水资源化吸附材料及应用,用于农村生活污水资源化处理。
背景技术
针对我国农村生活污水资源化,一种专用于碳汇型农村生活污水资源化技术及装置。该装置针对农村生活污水资源化的同时实现协同“减污降碳”,污水依次进入输入单元、生物固碳单元、物理净化单元、植物培育单元进行净化处理,主要由光电能源单元提供所需的电源,由探头实时获取数据并在数据信息管理中心完成动态管理,由智能控制与决策单元进行参数模拟,智能控制系统流速,由在线远程人机交互监控界面实现对装置的远程监控及操作。通过将生物处理技术、水培种植技术、绿色发电技术、智能控制关键技术系统集成,可既做到降低成本、节约用地、长效稳定运行的同时实现资源化利用,达到低碳净水协同固碳产能的效果。在上述技术装置中,生物固碳单元的菌藻共生系统作为核心部件起着将污水中氮磷营养物质进行连续式固碳及污水协同净化作用。
微藻的培养模式可分为悬浮式培养及固定化(包埋法、生物膜法)培养两种培养方式。微藻的贴壁式培养是基于生物膜原理的一种固定化(生物膜法)培养方式,该方法的核心原理是在固体表面上形成一层微藻薄膜,并向支撑基质材料提供少量培养基,为附着的微藻细胞生长提供营养和水分。这种附着的微藻培养系统,培养的微藻培养密度高,对提升微藻产量具有很大的优势,并且,收获时可直接刮取微藻生物膜,使得收获方便。微藻贴壁式培养除了受光照、CO2浓度、营养、pH值和温度等影响因素的影响外,贴壁式培养的微藻生长状况和成本还受到挂摸载体材料的影响。纸、棉制品等由于良好的附着性能被广泛地应用在各类附着培养装置上,但这些材料耐久性很差,需要进行频繁的更换,不利于藻类商业化生产。未来规模化的附着培养体系中急需一种兼具良好附着性和耐久性的载体材料。
发明内容
本发明提供了一种碳汇型农村生活污水资源化吸附材料及应用。
本发明采用以下技术方案:
本发明公开了一种碳汇型农村生活污水资源化吸附材料,其特征在于包括碳纤维基底层、梭织布基材层、吸水无纺布层、网格玻璃纤维层和粘胶层,它们之间均通过粘胶层5进行胶粘连接;所述碳纤维基底层1安置于该吸附材料的最外层,其内表面连接有梭织布基材层2,碳纤维基底层与梭织布基材层共同构成该吸附材料骨架结构;吸水无纺布层3固定在梭织布基材层2与网格玻璃纤维层4之间,网格玻璃纤维层安置于吸附材料最表层;所述吸附材料为多层复合柔性布材料;其中
所述碳纤维基底层为常见的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布,使吸附材料更耐用,抗压强度为3400-3500MPa,具有吸光的作用;
所述梭织布层由一层经线和一层纬线编织而成;梭织布基材层由聚丙烯-聚乙烯复合纤维3-5份、聚乙烯醇缩甲醛纤维1-2份编织而成的纺织品;
所述吸水无纺布层内部由涤纶短丝纤维6-9份、壳聚糖纤维2-3份和海藻纤维1-3份经水刺、整理后形成的非编织层,具有吸水储水作用,水分可以保持在该层,并沿该层向吸附材料的网格玻璃纤维层流动,壳聚糖纤维和海藻纤维生物亲和性强,为藻类等微生物挂膜后提供附着性;
所述网格玻璃纤维层,掺杂有重量百分数1.2-2.0%的二氧化硅光扩散剂,扩散剂颗粒平均粒径为3-5μm,能使吸附材料表面具有良好的导光作用。网格尺寸为100-200μm,网格深度为15-30μm,可在毛细力的作用下将吸水无纺布层流动水中的营养物质供给材料上的藻类生物,与光滑表面相比,网格玻璃纤维层粗糙的表面增加了菌藻微生物与吸附材料间的有效接触面积,孔洞和裂缝等对已附着的菌藻微生物起着屏蔽保护作用,能够使它们免受水力剪切力的冲刷;
所述粘胶层可为聚氨酯胶粘剂。
本发明进一步公开了碳汇型农村生活污水资源化吸附材料吸附菌藻共生物成膜的方法,其特征在于按如下的步骤进行:
(1)菌藻共生物初步培养
1)在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在12000-15000r/min转速下离心去掉上层清液,得到菌藻混合制剂;所述的菌种原料指的是硝化细菌、芽孢杆菌、光合细菌;所述微藻原料:小球藻、栅藻;所述固碳菌剂组成为:硝化细菌5-15份、芽孢杆菌4-8份、光合细菌1-2份、小球藻5-15份、栅藻2-5份,其菌种原料与微藻原料重量份数比为1:0.28-2;
2)利用BG11作为标准的培养基,在温度为26-33℃、pH为7.5-8.5、光暗比3:1交替条件下,将菌藻混合制剂与培养基混合进行3-5天扩大化培养;当其悬浮液吸光度OD685达到0.6-0.8后,即可被用作吸附材料附膜的菌藻共生物。
(2)吸附材料的准备
将权利要求1所述的吸附材料浸泡在拟净化的农村生活污水中,浸泡15-20h,然后用超纯水冲洗3-5遍,之后二次浸泡6-8h,用超纯水冲洗后,置于自然环境中干燥;得到准备后的吸附材料。
(3)吸附菌藻共生物成膜
将步骤(2)准备的吸附材料反复2-4次浸渍在步骤(1)培养的菌藻共生物中,浸渍法可减少接种物溶液的蒸发,并保证吸附材料上菌藻生物形成致密且均匀的附膜层。浸渍后每天在网格玻璃纤维层4表层喷淋BG11标准培养基,培养基可深入吸附材料的吸水无纺布层3,保证吸附材料的湿润性,培养6-8天后,在吸附材料的网格玻璃纤维层4表层形成菌藻生物膜层6;吸附材料和菌藻生物膜层6共同组成固碳菌藻生物膜11,菌藻生物膜层6的微藻附着量为33.2-47.6g/m2。
本发明同时也公开了上述方法制备的基于吸附材料吸附菌藻共生物成膜后,在用于农村生活污水氮磷营养物质资源化协同固碳减排方面的应用。实验结果显示:本发明制备的基于吸附材料吸附菌藻共生物成膜,表面布满致密菌藻生物膜层的吸附材料用于农村生活污水资源化,能够起到资源化利用污水中氮磷营养物质并固碳减排的作用。其应用更详细的描述如下:
碳汇型农村生活污水资源化装置置于一定的光照环境(3500Lux-4000Lux)和碳源浓度(体积分数0.03%-0.04%)下,将吸附材料吸附菌藻共生物成膜后的吸附材料—固碳菌藻生物膜11以蛇形垂直固定在碳汇型农村生活污水资源化装置生物固碳单元的传送转轴10上;下方的传送转轴10与固碳菌藻生物膜11均淹没于折流池7的液面下,在传送转轴10的带动下层固碳菌藻生物膜11转出水面,吸附材料的吸水无纺布层3可滞留污水形成营养层液,同时折流池7中的污水以一定流速流动,“水动膜动”的状态使固碳菌藻生物膜11多次吸收污水中的氮磷营养物质,并固定二氧化碳形成菌藻生物质,经过固碳净水后,菌藻生物膜层6的微藻产量可达108.6-182.3g/m2,附着速率可达10-15g/m2·d。
特别地,菌藻生物膜层6在生长至设定厚度时,由自动采收器12将固碳菌藻生物膜11的菌藻生物膜层刮下,菌藻生物质由采收器收集槽收集至微藻离心机中,粗糙的网格玻璃纤维层4表层附着残留的部分菌藻生物为下一次的接种物。将进行扩大化培养后的菌藻混合制剂以体积比1:20比例加入到未经杀菌的折流池7取出的污水中进行驯化处理,之后加入到驯化藻液箱13中,设定喷淋时间一般为采收后8h内,自控计量阀14启闭自动喷淋菌藻液,继续进行连续式固碳及污水协同净化反应。
其中所述的扩大化培养后的菌藻混合制剂以及吸附材料吸附菌藻共生物成膜的方法如下:
(1)菌藻共生物初步培养
1)在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在12000r/min转速下离心去掉上层清液,得到菌藻混合制剂;所述的菌种原料指的是硝化细菌、芽孢杆菌、光合细菌;所述微藻原料:小球藻、栅藻;所述的菌藻混合制剂的组成:硝化细菌5份、芽孢杆菌4份、光合细菌1份、小球藻5份、栅藻2份,其菌种原料与微藻原料重量份数比为1:0.7;
2)利用BG11作为标准的培养基,在温度为26℃、pH为7.5、光暗比3:1交替条件下,将菌藻混合制剂与培养基混合进行3天扩大化培养,即为所述的扩大化培养后的菌藻混合制剂;当其悬浮液吸光度OD685达到0.6后,即可被用作吸附材料附膜的菌藻共生物。
(2)吸附材料的准备
将权利要求1所述的吸附材料浸泡在碳汇型农村生活污水资源化装置折流池7取出的污水中,浸泡15-20h,然后用超纯水冲洗3-5遍,之后二次浸泡6-8h,用超纯水冲洗后,置于自然环境中干燥。
(3)吸附菌藻共生物成膜
将步骤(2)准备的吸附材料反复3次浸渍在步骤(1)培养的菌藻共生物中,浸渍后每天在网格玻璃纤维层4表层喷淋BG11标准培养基,培养6天后,在吸附材料的网格玻璃纤维层4表层形成菌藻生物膜层6。吸附材料和菌藻生物膜层6共同组成固碳菌藻生物膜11,菌藻生物膜层6的微藻附着量为42.5g/m2。
本发明公开的碳汇型农村生活污水资源化吸附材料及应用与现有技术相比所具有的积极效果在于:
1、本发明提供的碳汇型农村生活污水资源化吸附材料及应用,专门用于碳汇型农村生活污水资源化技术及生物固碳单元。
2、本发明制备得到的吸附材料成本较低廉,能够快速吸附悬浮的菌藻共生物实现挂膜,挂膜启动速度快;生物亲和性好,挂膜后附着性较强,菌藻等微生物不易凋落,生物产量高;菌藻生物膜层达到一定厚度时易于刮取采收,采收后的菌藻副产物可制成生物质肥料或土壤改良剂等碳汇产品。
3、本发明制备的吸附材料比表面积大,导光性强,布水、布气性能好,水气交换充分;适应性强,耐冲击负荷;耐久性强,可重复使用。吸附材料吸附悬浮菌藻后挂膜得到的固碳菌藻生物膜能高效利用农村生活污水中的氮磷营养物质,兼具固碳和净水的功能。
附图说明
图1 为本发明吸附材料的结构示意图;
图2 为本发明吸附材料吸附微藻成膜示意图;
图3 为本发明吸附材料吸附微藻成膜的应用;
图4 某农村生活污水处理改造工艺流程图;
其中:1碳纤维基底层;2梭织布基材层;3吸水无纺布层;4网格玻璃纤维层;
5粘胶层;6菌藻生物膜层;7折流池;8支撑架;9传送电机;
10传送转轴;11固碳菌藻生物膜;12自动采收器;13驯化藻液箱;
14自控计量阀;15喷淋管。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明,本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外,实施方案应理解为说明性的,而非限制本发明的范围,本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言,在不背离本发明实质和范围的前提下,对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。其中所述聚丙烯腈基碳纤维布、聚丙烯-聚乙烯复合纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、涤纶短丝纤维、壳聚糖纤维、海藻纤维、无碱玻璃纤维、二氧化硅光扩散剂等原料均有市售。
另外本发明所用的菌种原料指的是硝化细菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌,硝化细菌为硝化杆菌、硝化球菌、硝化螺旋菌中的一种或几种,可采用市售产品。所述芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌,可采用市售产品,可采用中国普通微生物菌种保藏管理中心编码为CGMCC1.9083枯草芽孢杆菌的菌种。所述光合细菌为红假单胞菌,可采用市售产品,也可采用中国农业微生物菌种保藏管理中心编码为ACCC 10650沼泽红假单胞菌的菌种。
本发明所用的微藻原料指的是小球藻和栅藻:所述的小球藻为蛋白核小球藻,可采用市售产品,可采用中国科学院野生生物种质库淡水藻种库市售的编号为FACHB-1227的小球藻,也可采用上海光语生物科技有限公司的编号为GY-D26的蛋白核小球藻。所述的栅藻为斜生栅藻,可采用市售产品,可采用中国科学院野生生物种质库淡水藻种库市售的编号为FACHB-416、FACHB-417中任意一种。
实施例1
如图1所示为本发明吸附材料的结构示意图,所述吸附材料包含碳纤维基底层1、梭织布基材层2、吸水无纺布层3、网格玻璃纤维层4和粘胶层5;所述碳纤维基底层1安置于该吸附材料的最外层,其内表面连接有梭织布基材层2,碳纤维基底层1与梭织布基材层2共同构成该吸附材料骨架结构;所述吸水无纺布层3固定在梭织布基材层2与网格玻璃纤维层4之间,所述网格玻璃纤维层4安置于吸附材料最表层;所述碳纤维基底层1、梭织布基材层2、吸水无纺布层3、网格玻璃纤维层4之间均通过粘胶层5进行胶粘结合连接。
如图2所示为本发明吸附材料吸附微藻成膜示意图,该吸附材料使用时,在网格玻璃纤维层4表层吸附菌藻共生物,形成菌藻生物膜层6,可挂载在旋转反应器转轴上进行固碳净水。
实施例2(常规方法)
吸附材料的制备方法:
(1)取聚丙烯-聚乙烯复合纤维3份、聚乙烯醇缩甲醛纤维1份编织成梭织布基材层2;
(2)取涤纶短丝纤维6份、壳聚糖纤维2份和海藻纤维1份经水刺、整理后形成吸水无纺布层3;
(3)在无碱玻璃纤维内掺杂有重量百分数1.2%的二氧化硅光扩散剂,制成网格尺寸100μm、网格深度15μm的网格玻璃纤维层4,所述扩散剂颗粒平均粒径为5μm。
(4)将市售的聚丙烯腈基碳纤维布作为碳纤维基底层1,使用聚氨酯胶粘剂按图1所示结构将步骤(1)-(3)制备成的梭织布基材层2、吸水无纺布层3、网格玻璃纤维层4依次粘合,制成本发明吸附材料。
实施例3
北方某农村生活污水处理站,采用地埋式A2/O+人工湿地处理工艺,处理规模为300m3/d。在实际运转过程中发现在冬季水温低于十摄氏度时,人工湿地对污水处理的效果会明显降低,水温低于四摄氏度以下时,人工湿地中的硝化作用趋于停滞,使得出水中氨氮、总氮、总磷等指标无法满足相关地方标准要求。为减少投资并降低施工难度,可从原有沉淀池出水处直接接入本发明装置的进水口,快速替代原有的人工湿地单元,且污水在装置内部实现循环利用,不外排。具体实施过程见图4。
结合图2,该农村生活污水处理站升级改造的碳汇型农村生活污水资源化装置的吸附材料吸附菌藻共生物成膜步骤如下:
(1)菌藻共生物初步培养
1)在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在12000r/min转速下离心去掉上层清液,得到菌藻混合制剂;所述的菌藻混合制剂主要包含硝化细菌(硝化杆菌)5份、芽孢杆菌(CGMCC 1.9083枯草芽孢杆菌)4份、光合细菌(ACCC 10650沼泽红假单胞菌)1份、小球藻(FACHB-1227小球藻)5份、栅藻(FACHB-417斜生栅藻)2份,其菌种原料与微藻原料重量份数比为1:0.7;
2)利用BG11作为标准的培养基,在温度为26℃、pH为7.5、光暗比3:1交替条件下,将菌藻混合制剂与培养基混合进行3天扩大化培养;当其悬浮液吸光度OD685达到0.6后,即可被用作吸附材料附膜的菌藻共生物。
(2)吸附材料的准备
将吸附材料浸泡在从碳汇型农村生活污水资源化装置折流池7里取出的农村生活污水中,浸泡15h,然后用超纯水冲洗4遍,之后二次浸泡6h,用超纯水冲洗后,置于自然环境中干燥。
(3)吸附菌藻共生物成膜
将步骤(2)准备的吸附材料反复4次浸渍在步骤(1)培养的菌藻共生物中,使吸附材料吸附菌藻共生物,形成致密且均匀的附膜层。浸渍后每天在网格玻璃纤维层4表层喷淋BG11标准培养基,培养基可深入吸附材料的吸水无纺布层3,保证吸附材料的湿润性,培养6天后,在吸附材料的网格玻璃纤维层4表层形成菌藻生物膜层6。吸附材料和菌藻生物膜层6共同组成固碳菌藻生物膜11,菌藻生物膜层6的微藻附着量为33.2g/m2。
下面结合图3,对本发明的应用做进一步说明:
碳汇型农村生活污水资源化装置置于一定的4000Lux光照环境和体积分数0.036%碳源浓度下,将按上述步骤(1)-(3)吸附菌藻共生物成膜后的吸附材料—固碳菌藻生物膜11以蛇形垂直固定在碳汇型农村生活污水资源化装置生物固碳单元的传送转轴10上;下方的传送转轴10与固碳菌藻生物膜11均淹没于折流池7的液面下,由支撑架8上架有的传送电机9带动传送转轴10转动,进而使下层淹没在折流池7液面下的固碳菌藻生物膜11转出水面,吸附材料的吸水无纺布层可滞留污水形成营养层液,同时折流池7中的污水以一定流速流动,“水动膜动”的状态可使固碳菌藻生物膜11表面的菌藻生物膜层6多次吸收污水中的氮磷营养物质,并固定二氧化碳形成菌藻生物质,经过固碳净水后,菌藻生物膜层6的微藻产量可达162.3g/m2,附着速率可达12.6g/m2·d。
菌藻生物膜层在生长至一定厚度时,由15%坡度自动采收器12将固碳菌藻生物膜11的菌藻生物膜层刮下,菌藻生物质由采收器收集槽收集至微藻离心机中,粗糙的网格玻璃纤维层4表层附着残留的部分菌藻生物可为下一次的菌藻共生接种物。将进行3天扩大化培养后的菌藻混合制剂以体积比1:20比例加入到未经杀菌的折流池7取出的污水中进行驯化处理,之后加入到驯化藻液箱13中,设定喷淋时间为采收后5h,通过自控计量阀14启闭由喷淋管15自动喷淋出菌藻液,继续进行连续式固碳及污水协同净化反应。其中所述的菌藻混合制剂及扩大化培养为:1)在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在12000r/min转速下离心去掉上层清液,得到菌藻混合制剂;所述的菌藻混合制剂主要包含硝化细菌(硝化杆菌)5份、芽孢杆菌(CGMCC 1.9083枯草芽孢杆菌)4份、光合细菌(ACCC10650沼泽红假单胞菌)1份、小球藻(FACHB-1227小球藻)5份、栅藻(FACHB-417斜生栅藻)2份,其菌种原料与微藻原料重量份数比为1:0.7;
2)利用BG11作为标准的培养基,在温度为26℃、pH为7.5、光暗比3:1交替条件下,将菌藻混合制剂与培养基混合进行3天扩大化培养。
实施例4
对比实验,步骤如下:
(1)将经预处理后的农村生活污水以0.5m3/h的流量通入折流池中,投入扩大化培养后的菌藻混合制剂进行悬浮菌藻生物反应净水和固碳,反应7d后在折流池中取混合液,经离心后取上清液检测其氮磷含量;
(2)将经预处理后的农村生活污水以0.5m3/h的流量通入折流池中,挂载本发明的吸附材料吸附菌藻共生物成膜后的吸附材料—固碳菌藻生物膜在传送转轴上,同样反应7d后在池中取混合液,经离心后取上清液检测其氮磷含量。
其中,所述的菌藻混合制剂及扩大化培养为:在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在12000r/min转速下离心去掉上层清液,得到菌藻混合制剂;所述的菌藻混合制剂主要包含硝化细菌(硝化螺旋菌)5份、芽孢杆菌(CGMCC 1.9083枯草芽孢杆菌)4份、光合细菌(ACCC 10650沼泽红假单胞菌)1份、小球藻(GY-D26蛋白核小球藻)5份、栅藻(FACHB-416斜生栅藻)2份,其菌种原料与微藻原料重量份数比为1:0.7;之后利用市售的BG11标准培养基,在温度为26℃、pH为7.5、光暗比3:1交替条件下,将菌藻混合制剂与培养基混合进行3天扩大化培养。所述的菌藻共生物为:扩大化培养的菌藻混合制剂悬浮液吸光度OD685达到0.7时。
所述固碳菌藻生物膜制备方法为:将吸附材料浸泡在农村生活污水中,浸泡15h,然后用超纯水冲洗4遍,之后二次浸泡6h,用超纯水冲洗后,置于自然环境中干燥。之后将准备好的的吸附材料反复3次浸渍在菌藻共生物中,浸渍后每天在网格玻璃纤维层4表层喷淋BG11标准培养基,培养6天后,即得到固碳菌藻生物膜。
通过进行比较,各对照组固氮除磷率如下表:
结论:
(1)本发明的固碳除磷率优于对照组。
(2)此外,本发明吸附材料可易于获得的副产物,并制成生物质肥料或土壤改良剂等碳汇产品资源化利用,能够产生一定的经济效益。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式,其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种碳汇型农村生活污水资源化吸附材料,其特征在于包括碳纤维基底层、梭织布基材层、吸水无纺布层、网格玻璃纤维层和粘胶层,它们之间均通过粘胶层(5)进行胶粘连接;所述碳纤维基底层(1)安置于该吸附材料的最外层,其内表面连接有梭织布基材层(2),碳纤维基底层与梭织布基材层共同构成该吸附材料骨架结构;吸水无纺布层(3)固定在梭织布基材层(2)与网格玻璃纤维层(4)之间,网格玻璃纤维层(4)安置于吸附材料最表层;所述吸附材料为多层复合柔性布材料;其中
碳纤维基底层为聚丙烯腈基碳纤维布;梭织布基材层由聚丙烯-聚乙烯复合纤维3-5份、聚乙烯醇缩甲醛纤维1-2份编织而成的纺织品;
吸水无纺布层内部由涤纶短丝纤维6-9份、壳聚糖纤维2-3份和海藻纤维1-3份经水刺、整理后形成的非编织层;
所述网格玻璃纤维层,掺杂有重量百分数1.2-2.0%的二氧化硅光扩散剂,扩散剂颗粒平均粒径为3-5μm,网格尺寸为100-200μm,网格深度为15-30μm。
2.采用权利要求1所述碳汇型农村生活污水资源化吸附材料吸附菌藻共生物成膜的方法,其特征在于按如下的步骤进行:
(1)菌藻共生物初步培养
1)在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在无菌操作条件下,将菌种原料与微藻原料进行混合,在12000-15000r/min转速下离心去掉上层清液,得到菌藻混合制剂;所述的菌种原料指的是硝化细菌、芽孢杆菌、光合细菌;所述微藻原料:小球藻、栅藻;所述固碳菌剂组成为:硝化细菌5-15份、芽孢杆菌4-8份、光合细菌1-2份、小球藻5-15份、栅藻2-5份,其菌种原料与微藻原料重量份数比为1:0.28-2;
2)利用BG11作为标准的培养基,在温度为26-33℃、pH为7.5-8.5、光暗比3:1交替条件下,将菌藻混合制剂与培养基混合进行3-5天扩大化培养;当其悬浮液吸光度OD685达到0.6-0.8后,即可被用作吸附材料附膜的菌藻共生物;
(2)吸附材料的准备
将权利要求1所述的吸附材料浸泡在拟净化的农村生活污水中,浸泡15-20h,然后用超纯水冲洗3-5遍,之后二次浸泡6-8h,用超纯水冲洗后,置于自然环境中干燥;
(3)吸附菌藻共生物成膜
将步骤(2)准备的吸附材料反复2-4次浸渍在步骤(1)培养的菌藻共生物中,浸渍后每天在网格玻璃纤维层(4)表层喷淋BG11标准培养基,培养基可深入吸附材料的吸水无纺布层(3),保证吸附材料的湿润性,培养6-8天后,在吸附材料的网格玻璃纤维层(4)表层形成菌藻生物膜层(6);吸附材料和菌藻生物膜层(6)共同组成固碳菌藻生物膜(11),菌藻生物膜层(6)的微藻附着量为33.2-47.6g/m2。
3.采用权利要求2所述方法制备的基于吸附材料吸附菌藻共生物成膜后,在用于农村生活污水氮磷营养物质资源化协同固碳减排方面的应用。
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