CN116716284A - 一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用 - Google Patents

一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用，本发明的固定化微生物颗粒制备方法包括以下步骤：首先将生物碳依次浸泡于碱性溶液和金属盐溶液中进行改性处理，得到改性生物碳，然后将所述改性生物碳与细菌菌液混合处理，获得固定化的细菌小球；在加热条件下将聚乙烯醇溶液和海藻酸钠溶液混合，得到混合溶液，经冷却后再加入所述固定化的细菌小球，得到混合物，最后将所述混合物滴入含CaCl2的硼酸溶液中，经交联后即得。本发明采用了先吸附后交联耦合的固定化方式，有效提高了微生物负载量和结合稳定性，对促进微生物在污水处理中的应用具有重要意义。

Description

一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用。
背景技术
光合细菌(Photosynthetic Bacteria，以下简称PSB)是以光为能源、以CO2或有机物为碳源、以硫化氢等为供氢体进行自养或异养的一类原核微生物的总称，广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊和江海等处，具有固氮、产氢、固碳和脱硫等多种生理生化功能，在自然界的物质循环中起着非常重要的作用。由于这种优异的固氮能力，自上世纪70年代光合细菌就被广泛用于城市污水、啤酒厂废水、柠檬酸废水、糖厂废水等处理，相关研究表明光合细菌在去除环境污染物具有较高的效率，其中化学需氧量(COD)和总氮(TN)去除率分别可以达到90％和60％，此外，由于光合细菌本身无毒且富含单细胞蛋白(SCP)，因此也可以作为鸡、牛和鱼饲料的补充，或作为细菌肥料。然而在应用初期，通常是直接采用加菌液的方式进行除氮处理，这种方式通常难以保证细胞活性并达到理想的除氮效果。
相关技术中，微生物固定逐渐被人们所关注，微生物固定的方法有很多，比如化学法、吸附法、包埋法和层层自组装法及静电纺丝法。其中化学方法是利用微生物之间或微生物与载体间通过化学键相连，其优点结合力强，微生物高度密集且不易从载体上脱附；不过该方法使用的化学试剂对微生物有毒害作用，导致微生物活性降低且成本高。吸附法是通过微生物与载体间通过范德华力、离子键等弱相互作用相连，操作也简单，对微生物无毒害作用，载体可以再生，但是其结合力较弱，微生物很容易从载体脱离出来，不利于在流动水体中使用。层层自组装法，通过静电作用力将特定材料一层层交替沉积在微生物上，但是该方法稳定性差，制作周期长，在生物脱氮中应用较少。静电纺丝法微生物与聚合物溶液的混合液在高压静电场下形成纳米纤维，其特点是操作简单，但是制成的纳米纤维比纳米纤维强度较低，产量低。而包埋法是通过微生物被截留在水不溶性的凝胶聚合物中，达到固定化微生物的目的，如申请号为201410717114.8的专利中就有提到采用包埋法制备固定化微生物颗粒，具体为先制备好载体颗粒，再通过包埋层混合细菌培养，最终制得细菌载体颗粒，该方法虽然一定程度上能够有效提高细菌负载量和抗冲击性能，但是实际在应用过程中，这种包埋方法获得的细菌载体颗粒的活性较低，且无法充分利用颗粒载体内部空间。
因此，仍需寻求一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用，采用该方法制得的固定化微生物颗粒相对于常规固定化颗粒细菌负载量更高、除氮效果更优。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用，其能够有效提高微生物的负载量，且制备方法简便、成本低，制备过程无毒性污染物产生，对环境、工作人员安全。
本发明的第一方面，提供了一种固定化微生物颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将生物碳依次浸泡于碱性溶液和金属盐溶液中进行改性处理，得到改性生物碳；
步骤S2、将所述改性生物碳与细菌菌液混合处理，获得固定化的细菌小球；
步骤S3、在加热条件下将聚乙烯醇溶液和海藻酸钠溶液混合，得到混合溶液，冷却后再加入所述固定化的细菌小球，得到混合物，然后将所述混合物滴入含CaCl2的硼酸溶液中，经交联后，即得固定化微生物颗粒。
根据本发明实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
(1)本发明中采用碱性溶液对生物碳进行预改性，一方面其能够减少总酸性含氧官能团数量，提高微生物存活率，这主要是由于酸性官能团有一定的抗菌作用，溶液中酸释放会导致细菌活力下降，因此减少酸性含氧官能团数量能够提高微生物(如非嗜酸光合细菌)的存活率；另一方面能够增加碱性含氧官能团数量，进而增大微生物的吸附作用。
(2)在生物碳表面负载金属离子(如镁离子)可以活化生物碳的孔结构及其表面官能团，提高改性生物碳的吸附能力，此外，金属离子可以通过离子交换或络合反应被吸附，与羟基等官能团形成金属衍生物沉积在生物碳表面，在生物碳表面形成表面粗糙的固体膜，更有助于细菌吸附。
(3)采用碱性溶液预改性后的生物碳再经金属离子改性不仅能够很大程度的保留对微生物吸附能力，还能够增加生物碳表面粗糙度，增大生物碳在水中拦截微生物的能力，提高微生物的负载量。
(4)在发明中采用了先吸附后交联耦合的固定化方式，其有助于提高固定化的稳定性，给细菌提供稳定环境，增强细菌与载体之间的作用力，此外，还能够充分利用颗粒内部空间，提高固定化颗粒的微生物负载量。
(5)本发明固定化微生物颗粒的制备方法简单、成本低，且条件温和，有助于在提升细菌负载量的同时维持细胞活性。
在本发明的一些实施方式中，所述生物碳的平均粒度为0.15mm～0.5mm；具体的，所述生物碳的平均粒度可以为0.15mm。径粒越小，颗粒表面的粗糙程度越大，孔隙越多，微生物对颗粒的负载能力增强
在本发明的一些实施方式中，所述孔隙率范围是50％-70％。
在本发明的一些实施方式中，所述生物碳每克的总表面积为500～1000m2。
在本发明的一些实施方式中，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸氢钠溶液、氨水溶液、氢氧化钙溶液中的至少一种。
具体的，所述碱性溶液可以为NaOH溶液。
在本发明的一些实施方式中，所述碱性溶液的浓度为0.8～1.5mol/L，其浓度过高可能会导致加快生物炭的热解和降低其比表面积，过低可能会导致改性效果不佳。
在本发明的一些实施方式中，所述金属盐溶液选自氯化镁溶液、氯化锌、氯化铝溶液中的至少一种；
具体的，所述金属盐溶液可以为氯化镁溶液。
镁离子的交换能力强，且氯化镁的性质稳定，同时氯化镁的脱色效果有利于促进生物炭表面的杂质去除，提高生物炭的纯度。
在本发明的一些实施方式中，所述金属盐溶液的浓度为0.4～0.6mol/L。
在本发明中，金属盐浓度过高会导致表面形态和微结构产生不良影响，饱和生物炭吸附位点，降低稳定性，而过低可能导致改性效果不明显。
在本发明的一些实施方式中，所述细菌菌液的浓度为0.5×109～1.2×109CFU/mL。
在本发明的一些实施方式中，所述细菌为非嗜酸菌。由于本发明的改性生物碳中增加碱性含氧官能团数量，而相应的酸性含氧官能团数量减少，因此，对于嗜酸菌的适用性会低于非嗜酸菌。
在本发明的一些实施方式中，所述细菌为光合细菌。
具体的，所述光合细菌包括枯草芽胞杆菌、疏水戈登氏菌、沼泽红假单胞菌中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述混合处理的时间为1.5～4h。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述加热的温度为80～100℃。具体的，所述加热的温度可以为90～100℃。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述聚乙烯醇溶液的质量分数为7～8％，具体的，所述聚乙烯醇溶液的质量分数可以为8％。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述海藻酸钠溶液的质量分数为2～3％；具体的，所述海藻酸钠溶液的质量分数可以为3％。
在本发明的一些实施方式中，所述海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液的溶剂为水。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液的质量混合比为(6～9)：(1～4)。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述聚乙烯醇溶液和海藻酸钠溶液的质量混合比为(6～8)：(2～4)。
具体的，步骤S3中，所述聚乙烯醇溶液和海藻酸钠溶液的质量混合比可以为8：2。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述混合溶液与固定化的细菌小球的质量比为2～3：1。具体的，所述混合溶液与固定化的细菌小球的质量比可以为2.5：1。
在本发明的一些实施方式中，所述冷却后的温度为20～35℃。具体的，所述冷却后的温度可以为22～28℃。
冷却后的温度不能太高或太低，否者易导致细菌小球中固定的细菌活性降低或死亡。
在本发明的一些实施方式中，所述含CaCl2的硼酸溶液中CaCl2的质量分数为1.8～2.2％。
具体的，所述CaCl2的质量分数可以为2％。
在本发明的一些实施方式中，所述含CaCl2的硼酸溶液为含1.8～2.2％ CaCl2的饱和硼酸溶液。
具体的，所述含CaCl2的硼酸溶液可以为含2％CaCl2的饱和硼酸溶液。
采用含CaCl2的饱和硼酸溶液作为交联剂，其硼酸溶液中的硼离子可以与多羟基化合物中的羟基发生反应，形成交联结构，进而增加材料的强度、硬度和稳定性。
本发明的第二方面，提供了一种固定化微生物颗粒，其采用上述第一方面的制备方法制得。
根据本发明实施例的固定化微生物颗粒，至少具有如下有益效果：本发明的固定化微生物颗粒具有较大的微生物负载量，且缓释效果优异。
在本发明的一些实施方式中，所述固定化微生物颗粒的粒径为2～10mm。
本发明的第三方面，提供了第二方面的固定化微生物颗粒在污水处理中的应用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明固定化光合细菌颗粒的制备流程图。
图2为本发明固定化光合细菌制作浸泡过程图。
图3为本发明以不同聚乙烯醇和海藻酸钠比例制得的固定化微生物颗粒。
图4为本发明不同聚乙烯醇和海藻酸钠比例对细菌释放的影响统计图，其中字母不同代表存在显著差异。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的实施方案中，生物碳购买于国药集团化学试剂有限公司，产品名为颗粒活性炭，货号为10006719，其生物碳的平均粒径约为0.15mm。
在本发明的实施方案中，所述室温为22℃～28℃。
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。
实施例1
本实施例提供了一种枯草芽胞杆菌固定化颗粒的制备过程，其制备流程图参照图1所示，具体步骤如下。
1、枯草芽胞杆菌的培养
(1)将保存有枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis，菌株编号为CICC 25064)的冻存管放在室温环境下解冻，取出冻存管中的一颗瓷珠，置于培养基平板中，使瓷珠与培养基充分接触把接种枯草芽胞杆菌后的培养基放入培养箱中培养3～5天，获得活化的枯草芽胞杆菌，其中培养基的具体培养成分为：牛肉蛋白胨5g，蛋白胨10.0g，酵母粉5.0g，NaCl 10.0g，琼脂15.0g，蒸馏水1.0L，pH为7.0，培养温度均为30℃。
(2)采用接种环刮取上述活化后的枯草芽胞杆菌接种在液体培养基(与上述培养基的区别在于未添加琼脂)中，并放置在的30℃培养箱中，培养3～5天，即得枯草芽胞杆菌菌液，培养好的菌种可以直接放在阳台光照保存。
2、光合细菌的固定化方法
(1)首先取生物碳浸泡于1mol/L的NaOH溶液中，12h后过滤并用蒸馏水淋洗生物碳至中性，于70℃条件下烘干，得到NaOH改性后的生物碳，然后再将NaOH改性后的生物碳浸泡于50mL的0.5mol/L的MgCl2溶液浸泡12h，过滤后于70℃条件下烘干，即得改性生物碳。
(2)将上述改性后生物碳浸泡在细菌浓度约为1×109CFU/mL的枯草芽胞杆菌菌液中处理2h，使细菌充分吸附于改性后生物碳中，得到固定化的细菌小球，具体如图2所示。
(3)在90～100℃加热条件下，分别将质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液以8：2的质量比混合，然后冷却至室温，得到海藻酸钠和聚乙烯醇的混合溶液，然后冷却至室温，得到海藻酸钠和聚乙烯醇的混合溶液，然后将上述混合溶液与固定化的细菌小球以2.5：1的质量比充分混合，并用无菌注射器将其滴入到质量分数为2％的CaCl2的饱和硼酸溶液中，交联成3～4mm左右的固定化微生物颗粒即可。
实施例2
本实施例提供了一种疏水戈登氏菌固定化颗粒的制备过程。
1、疏水戈登氏菌的培养
(1)将保存有疏水戈登氏菌(Gordonia hydrophobica，菌种编号24205)的冻存管放在室温环境下解冻，取出冻存管中的一颗瓷珠，置于胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板中，使瓷珠与培养基充分接触把接种枯草芽胞杆菌后的培养基放入培养箱中培养3～5天，获得活化的疏水戈登氏菌。其中胰蛋白胨大豆琼脂培养基的成分为胰蛋白胨15.0g，大豆胨5.0g，氯化钠5.0g，琼脂13.0g，蒸馏水1.0L，pH值7.3±0.2，培养温度均为30℃。
(2)采用接种环刮取上述活化好的疏水戈登氏菌接种在胰蛋白胨大豆液体培养基中，并放置在的30℃培养箱中，培养3～5天，即得疏水戈登氏菌菌液，培养好的菌种可以直接放在阳台光照保存。
2、光合细菌的固定化方法
(1)首先取生物碳浸泡于1mol/L的NaOH溶液中，12h后过滤并用蒸馏水淋洗生物碳至中性，于70℃条件下烘干，得到NaOH改性后的生物碳，然后再将NaOH改性后的生物碳浸泡于50mL的0.5mol/L的MgCl2溶液浸泡12h，过滤后于70℃条件下烘干，即得改性生物碳。
(2)将上述改性后生物碳浸泡在细菌浓度约为1×109CFU/mL的枯草芽胞杆菌菌液中处理2h，使细菌充分吸附于改性后生物碳中，得到固定化的细菌小球。
(3)在90～100℃加热条件下，分别将质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液以8：2的质量比混合，然后冷却至室温，得到海藻酸钠和聚乙烯醇的混合溶液，然后将上述混合溶液与固定化的细菌小球以2.5：1的质量比充分混合，并用无菌注射器将其滴入到质量分数为2％的CaCl2的饱和硼酸溶液中，交联成3～4mm左右的固定化微生物颗粒即可。
实施例3
本实施例提供了一种沼泽红假单胞菌固定化颗粒的制备过程。
1、沼泽红假单胞菌的培养
(1)将保存有沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris，菌种编号23812)的冻存管放在室温环境下解冻，取出冻存管中的一颗瓷珠，置于胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板中，使瓷珠与培养基充分接触把接种枯草芽胞杆菌后的培养基放入培养箱中培养3～5天，获得活化的沼泽红假单胞菌。其中胰蛋白胨大豆琼脂培养基的成分为胰蛋白胨15.0g，大豆胨5.0g，氯化钠5.0g，琼脂13.0g，蒸馏水1.0L，ph7.3±0.2。培养温度均为30℃。
(2)采用接种环刮取上述活化好的沼泽红假单胞菌接种在胰蛋白胨大豆液体培养基中，并放置在的30℃培养箱中，培养3～5天，即得沼泽红假单胞菌菌液，培养好的菌种可以直接放在阳台光照保存。
2、光合细菌的固定化方法
(1)首先取生物碳浸泡于1mol/L的NaOH溶液中，12h后过滤并用蒸馏水淋洗生物碳至中性，于70℃条件下烘干，得到NaOH改性后的生物碳，然后再将NaOH改性后的生物碳浸泡于50mL的0.5mol/L的MgCl2溶液浸泡12h，过滤后于70℃条件下烘干，即得改性生物碳。
(2)将上述改性后生物碳浸泡在细菌浓度约为1×109CFU/mL的枯草芽胞杆菌菌液中处理2h，使细菌充分吸附于改性后生物碳中，得到固定化的细菌小球。
(3)在90～100℃加热条件下，分别将质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液以8：2的质量比混合，然后冷却至室温，得到海藻酸钠和聚乙烯醇的混合溶液，然后冷却至室温，得到海藻酸钠和聚乙烯醇的混合溶液，然后将上述混合溶液与与固定化的细菌小球以2.5：1的质量比充分混合，并用无菌注射器将其滴入到质量分数为2％的CaCl2的饱和硼酸溶液中，交联成3～4mm左右的固定化微生物颗粒即可。
实施例4
本实施例提供了一种市售光合细菌固定化颗粒的制备过程。
1、光合细菌的获取
本实施例中使用的光合细菌为海大夫百诺生物科技有限公司生产的光合细菌原液，其具有氧化、氮化、硝化、反硝化、解磷、硫化及固氮等作用。
2、光合细菌的固定化方法
(1)首先取生物碳浸泡于1mol/L的NaOH溶液中，12h后过滤并用蒸馏水淋洗生物碳至中性，于70℃条件下烘干，得到NaOH改性后的生物碳，然后再将NaOH改性后的生物碳浸泡于50mL的0.5mol/L的MgCl2溶液浸泡12h，过滤后于70℃条件下烘干，即得改性生物碳。
(2)将上述改性后生物碳浸泡在细菌浓度约为1×109CFU/mL的光合细菌原液中处理2h，使细菌充分吸附于改性后生物碳中，得到固定化的细菌小球。
(3)在90～100℃加热条件下，分别将质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液以8：2的质量比混合，然后冷却至室温，得到海藻酸钠和聚乙烯醇的混合溶液，然后冷却至室温，得到海藻酸钠和聚乙烯醇的混合溶液，然后将上述混合溶液与固定化的细菌小球以2.5：1的质量比充分混合，并用无菌注射器将其滴入到质量分数为2％的CaCl2的饱和硼酸溶液中，交联成3～4mm左右的固定化微生物颗粒即可。
实施例5
本实施例提供了一种沼泽红假单胞菌固定化颗粒及其制备方法，其与实施例3的区别在于制备过程中质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液是以7：3的质量比混合，其余条件均相同。
实施例6
本实施例提供了一种沼泽红假单胞菌固定化颗粒及其制备方法，其与实施例3的区别在于制备过程中质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液是以6：4的质量比混合，其余条件均相同。
实施例7
本实施例提供了一种沼泽红假单胞菌固定化颗粒及其制备方法，其与实施例3的区别在于制备过程中质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液是以9：1的质量比混合，其余条件均相同。
对比例1
本对比例提供了一种沼泽红假单胞菌固定化颗粒及其制备方法，其与实施例3的区别在于制备过程中质量分数为3％的海藻酸钠溶液和质量分数为8％的聚乙烯醇溶液是以1：1的质量比混合，其余条件均相同。
检测例：细菌释放量检测
本检测例分别对实施例1和实施例5～7制得的固定化微生物颗粒(如图3所示)进行细菌释放量检测，具体检测方法参考麦氏比浊法。
具体检测结果如图4所示，从检测结果可以看出当聚乙烯醇溶液与海藻酸钠溶液的质量分数比为8：2时能够获得最高的细菌释放浓度，达到0.45×108CFU/mL，而当聚乙烯醇溶液与海藻酸钠溶液的质量比为7：3时，其释放的细菌浓度最低，约为0.37×108CFU/mL，推测与聚乙烯醇和海藻酸钠的溶解能力、凝胶成型能力有关。
聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)在水中都有很好的溶解性，而且它们在一定程度上也是相关的，根据这一特性，本发明使用不同的比例的PVA和SA来优化它们的相关性性和溶解性，相互性和溶解性的提高有助于在制造过程中均切混合两种物质。
其次，PVA和SA在合适的条件下可以成型凝胶，对固定化颗粒的稳定性至关重要。本发明发现高比例的PVA可能会增强凝胶形状形成能力，提高固定化颗粒的稳定性，而高比例的SA能够一定程度上增加凝胶的弹性和柔和性，因此，在选择比例时需要权衡凝胶的强度和柔和性，PVA和SA的添加含量和比例过高或过度对固定化细菌均具有一定的影响。
此外，PVA和SA的添加含量和比例的选择还可能对固定化颗粒的结构和孔隙度产生影响，高比例的PVA可能导向致密的结构和比较小的孔隙度，而高比例的SA可能会增加颗粒的孔隙度和表面积。因此，选择比例时还需要考虑所需的结构特征和表面特征。
最后，PVA和SA的添加含量还会影响固定化颗粒成型效果，当聚乙烯醇溶液与海藻酸钠溶液的质量比为(6～9)：(1～4)时，固定化微生物颗粒具有相对最高的成球率，成球效果也最好，而低于该范围虽然能获得一定的细胞负载量，但易出现连尾、小球中空等情况(如对比例1)，连尾影响美观性，且会降低固定化细菌小球的稳定性，不利于活性细菌的负载。
综上所述，本发明提供了一种固定化微生物颗粒及其制备方法与应用，在本发明的固定化微生物过程中首先采用碱性溶液对生物碳进行预改性，其有助于减少羟基和总酸性含氧官能团数量，提高微生物存活率，然后在此基础上进一步进行了金属离子改性，由于金属离子可以通过离子交换或络合反应被吸附，这在一定程度上增加了生物碳表面粗糙度，有助于增加微生物的负载量。
其次，本发明采用了先吸附后交联耦合的固定化方式，通过先将微生物固定在改性活性碳中，再进行交联耦合，其有助于提高固定化的稳定性，给细菌提供稳定环境，增强细菌与载体之间的作用力，此外，还能够充分利用颗粒内部空间，提高固定化颗粒的微生物负载量。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种固定化微生物颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将生物碳依次浸泡于碱性溶液和金属盐溶液中进行改性处理，得到改性生物碳；
步骤S2、将所述改性生物碳与细菌菌液混合处理，获得固定化的细菌小球；
步骤S3、在加热条件下将聚乙烯醇溶液和海藻酸钠溶液混合，得到混合溶液，冷却后再加入所述固定化的细菌小球，得到混合物，然后将所述混合物滴入含CaCl2的硼酸溶液中，经交联后，即得固定化微生物颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸氢钠溶液、氨水溶液、氢氧化钙溶液中的至少一种；优选地，所述碱性溶液的浓度为0.8～1.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液选自氯化镁溶液、氯化锌、氯化铝溶液中的至少一种；优选地，所述金属盐溶液的浓度为0.4～0.6mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述细菌菌液的浓度为0.5×109～1.2×109CFU/mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述细菌为非嗜酸菌，
优选地，所述非嗜酸菌包括非嗜酸光合细菌；
优选地，所述非嗜酸光合细菌包括枯草芽胞杆菌、疏水戈登氏菌、沼泽红假单胞菌中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合处理的时间为1.5～4h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的质量分数为7～8％，所述海藻酸钠溶液的质量分数为2～3％；
优选地，所述海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液的质量混合比为(6～9)：(1～4)。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液与固定化的细菌小球的质量比为2～3：1。
9.一种固定化微生物颗粒，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述的制备方法制得。
10.如权利要求9所述的固定化微生物颗粒在污水处理中的应用。
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