CN109110928A - 一种生物填料上生物膜的培养方法 - Google Patents

一种生物填料上生物膜的培养方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物填料上生物膜的培养方法，属于生物膜培养技术领域。本发明微量赤霉素、黄腐酸作为一种优良的营养成分有促进微生物生长、促进细胞吸收、缓解废水污染以及修水体生物***的作用，微量金属元素是微生物的生长必须，且某些金属元素是生物酶的组成部分，可以刺激活性菌体的产酶性能，提高废水处理效率。本发明解决了针对目前生物膜成膜速度慢、废水处理效果差的问题。

Description

一种生物填料上生物膜的培养方法
技术领域
本发明属于生物膜培养技术领域，具体涉及一种生物填料上生物膜的培养方法。
背景技术
日趋严重的环境污染正威胁着人类赖以生存的水源水体。面对我国水资源现状，国家在出台更为切实可行的治污减排相关措施和法规之外，对于已受污染或者正面临污染的水资源进行修复更是重点。目前采用生物膜反应器处理废水时，由于废水中可能含有很高的盐分和各种有害物质，它们不仅在填料上的生物膜微生物体内大量积累，还会以微晶的形式附着在填料的表面，这样使生物膜以类似于结垢的形式牢固地附着在填料表面上，不容易脱落。含有死亡或衰老微生物的生物膜不能脱落，新的有活性微生物膜就不能生长，生物膜不能更新，生物膜的活性越来越小，处理效果越来越差。因此，研究开发出一种生物填料上生物膜的培养方法具有十分重要的意义。生物填料作为微生物赖以生长繁殖的载体，是生物膜水处理技术的核心之一，其材质组成和表面性能将直接影响填料表面微生物的附着、生长、繁殖和活性，决定着生物填料表面的生物量、生物膜的组成结构、紧实度等性质，进而影响微生物挂膜性能和污水降解效率。为改善填料的表面性能，提高挂膜速度和处理效率，研究者曾采用化学氧化-铁离子覆盖和化学氧化-表面接枝明胶2种化学改性方法对聚乙烯填料进行表面改性，并使用接触角、扫描电镜及X-射线光电子能谱等手段对改性前后的填料表面进行表征。结果表明，上述2种方法均可在不影响填料机械性能和老化性能的基础上，提高填料表面的粗糙度，改善其润湿性能和生物相容性，从而提高污水处理效能。除了生物量大小这个因素对处理效能产生影响之外，生物膜组成特性、微生物多样性以及生物活性更是废水处理效率高低的重要和本质影响因素。生物膜一般由微生物、胞外聚合物（EPS）及少量的无机物质构成。其中胞外聚合物在废水处理中具有很多重要的功能，比如将微生物固定在食物附近并形成生物膜，防止生物膜脱水和保护微生物受到有毒物质的侵入，胞外聚合物中存在着大量阴离子基团（羧基、羟基及硫酸根等），对不同类型金属离子表现出强烈的亲和性，并决定了生物膜许多重要的性能如厚度、密度、空隙、扩散率、强度、弹性、摩擦阻力、热导性以及代谢活性等。胞外聚合物通常由多糖、蛋白质及核酸等组成。近几年兴起的半导体处理技术，尤其是以太阳光为能源的TiO2处理技术，在水体污染治理中的应用受到了广泛的关注。TiO2负载于聚丙烯（PP）填料而制成复合填料，并通过曝气使填料处于流态，使复合填料得到充分的光照以提高其活性，有效弥补了传统单一技术的不足。将该填料用于微污染湖泊水的处理，取得了较好的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前生物膜成膜速度慢、废水处理效果差的问题，提供一种生物填料上生物膜的培养方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种生物填料上生物膜的培养方法，该培养方法包括如下步骤：
（1）取活性污泥振荡2~3h，静置4~5天，取上清液按1~3%的接种量接种至富集培养基中，于25~30℃、120r/min培养2~3天，离心，取上清液重复富集培养3~5次，得富集培养液，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：1000加入筛选培养基，得一级培养基，取富集培养液按3~5%的接种量接种至一级培养基，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，得一级培养物，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：500加入筛选培养基，得二级培养基，取一级培养物按3~5%的接种量接种至二级培养基，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，得二级培养物；
（2）加入质量分数为5%的苯酚水溶液的量按1g/L的梯度浓度增加，依次加入筛选培养基中，按相同的接种量接种，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，再进行培养3~4轮驯化，得最终驯化菌液，取最终驯化菌液涂布于固体筛选培养基，于28~33℃培养18~24h，挑取菌径最大的菌落划线接种至固体筛选培养基中，培养18~24h，重复划线培养2~3次，得纯化菌落，取纯化菌落按3~7%的接种量接种至富集培养基中，于25~30℃、120r/min、培养2~4天，离心，取沉淀，冷冻干燥，得干燥物；
（3）取干燥物按质量比50~60：1~5加入光催化剂混合，得接种基体物，取接种基体物按10~15%的接种量接种至生物填料中，于室温下进行微气泡曝气充氧2~3天，过废水处理反应器，控制溶解氧，反应器进水中含有活性营养物质，每天早晚换水，培养8~10天，得到生物膜，即实现生物膜的培养。
所述步骤（1）中筛选培养基为：按质量份数计，0.3~0.7份磷酸氢二钾、0.4~0.6份磷酸二氢钾、0.2~0.4份氯化钠、1~3份硝酸铵、0.1~0.3份硫酸镁、0.001~0.003份氯化钙、0.001~0.003份六水合氯化铁、1000份水，121℃灭菌20min；富集培养基为：按质量份数计，取4~7份牛肉膏、8~10份葡萄糖、1~3份蛋白胨、3~5份氯化钠、0.8~1.5份氯化铵、1000份水，121℃灭菌20min。
所述步骤（3）中生物填料的制备方法为：按质量份数计，取100~150份PP、50~60份二氧化钛粉末、4~6份聚乙二醇、15~20份硬脂酸、8~10份γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、2~5份白矿油、1~3份石蜡、7~15份活性炭、3~8份钡铁氧体、4~7份锶铁氧体、1~3份氢氧化钠、2~4份葡萄糖酸钠混合，于160~180℃混炼1~2min，升温至170~190℃注塑成型，得生物填料基体物，置于充磁机中磁化12~20min，即得生物填料。
所述步骤（3）中光催化剂：取硝酸铝按质量比1：8~12加入蒸馏水，搅拌混合1~2h，得液体a，取硝酸铒按质量比1：2~4：10~15加入硝酸钇、蒸馏水，搅拌混合30~40min，得液体b，取液体a按质量比1~3：2~5加入液体b，再加入液体a质量8~10倍的柠檬酸，于80~85℃搅拌混合2~3h，干燥，研磨粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，于1100~1200℃保温1~2h，冷却至室温，即得光催化剂。
所述步骤（3）中活性营养物质为：按质量份数计，取0.3~0.6份漆酶、8~12份羟基磷灰石、1~3份微量元素营养盐、0.01~0.04份赤霉素溶液、0.3~0.8份黄腐酸、2~5份氯化铵、6~9份海藻糖、0.05~0.15份磷酸二氢钠混合，即得活性营养物质。
所述微量元素营养盐：微量元素液：按质量份数计，取1~3份氯化钠、0.08~0.13份ZnSO4·7H2O、0.09~0.15份CaCl2、0.01~0.03份CuSO4·5H2O、0.4~0.7份MnSO4·H2O、0.2~0.6份FeSO4·7H2O、0.01~0.03份AlK(SO4)2·12H2O、3~6份MgSO4·7H2O、0.01~0.03份硼酸、1~3份NTA、1000份水，121℃灭菌30 min。
所述步骤（3）中溶解氧的量为：控制溶解氧7~9 mg/L；生物膜培养时间：培养8~10天。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以活性污泥为原料，对其进行驯化培养，得到高耐受废水污染物降解菌，生物填料基体具有较好的生物相容性，能够与降解菌高效结合，同时加入光催化剂，在收到可见光辐射时转化为紫外光，当光照射填料中TiO2晶体时，价带上的电子e-受到激发跃迁至导带，并在价带上留下电子空缺，在晶体内电场的作用下，部分电子与空穴重新复合，部分电子空穴对则被分离迁移至晶体表面，光生空穴具有强氧化能力，可以夺取H2O、有机分子的电子，引发含氧自由基链式生成反应，生成的自由基又进一步氧化分解有机污染物，生成CO2、H2O及小分子物质，另一方面，光生电子可以还原水中氧气引发自由基产生链式反应，生成自由基并氧化分解有机污染物，将活性菌负载于硅藻土中，生物膜成膜于载体内部，免于在TiO2 光催化所必须的紫外辐射，以及光催化所产生的羟基自由基的攻击，光催化降解产物中可生物降解部分立即被生物膜所降解，而不可生物降解部分则进一步被光催化氧化，提高了废水处理效率；
（2）本发明加入漆酶，其为含铜多酚氧化酶，具有较强的氧化还原能力，可以催化降解废水中的有机污染物，微量赤霉素、黄腐酸，其作为优良的营养成分有促进微生物生长、促进细胞吸收以及修水体生物***的作用，添加微量金属营养元素，是微生物的生长必须，且某些金属元素是生物酶的组成部分，可以刺激活性菌体胞外产酶性能，提高了生物膜的挂膜速率，从而提高废水处理效率。
具体实施方式
筛选培养基：按质量份数计，0.3~0.7份磷酸氢二钾、0.4~0.6份磷酸二氢钾、0.2~0.4份氯化钠、1~3份硝酸铵、0.1~0.3份硫酸镁、0.001~0.003份氯化钙、0.001~0.003份六水合氯化铁、1000份水，121℃灭菌20min。
富集培养基：按质量份数计，取4~7份牛肉膏、8~10份葡萄糖、1~3份蛋白胨、3~5份氯化钠、0.8~1.5份氯化铵、1000份水，121℃灭菌20min。
活性污泥：采集于化工厂氧化沟内，pH7.5~8.0。
活性营养物质：按质量份数计，取0.3~0.6份漆酶、8~12份羟基磷灰石、1~3份微量元素营养盐、0.01~0.04份赤霉素溶液、0.3~0.8份黄腐酸、2~5份氯化铵、6~9份海藻糖、0.05~0.15份磷酸二氢钠混合，即得活性营养物质。
微量元素营养盐：微量元素液：按质量份数计，取1~3份氯化钠、0.08~0.13份ZnSO4·7H2O、0.09~0.15份CaCl2、0.01~0.03份CuSO4·5H2O、0.4~0.7份MnSO4·H2O、0.2~0.6份FeSO4·7H2O、0.01~0.03份AlK(SO4)2·12H2O、3~6份MgSO4·7H2O、0.01~0.03份硼酸、1~3份NTA、1000份水，121℃灭菌30 min。
生物填料的制备方法：按质量份数计，取100~150份PP、50~60份二氧化钛粉末、4~6份聚乙二醇、15~20份硬脂酸、8~10份γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、2~5份白矿油、1~3份石蜡、7~15份活性炭、3~8份钡铁氧体、4~7份锶铁氧体、1~3份氢氧化钠、2~4份葡萄糖酸钠混合，于160~180℃混炼1~2min，升温至170~190℃注塑成型，得生物填料基体物，置于充磁机中磁化12~20min，即得生物填料。
光催化剂：取硝酸铝按质量比1：8~12加入蒸馏水，搅拌混合1~2h，得液体a，取硝酸铒按质量比1：2~4：10~15加入硝酸钇、蒸馏水，搅拌混合30~40min，得液体b，取液体a按质量比1~3：2~5加入液体b，再加入液体a质量8~10倍的柠檬酸，于80~85℃搅拌混合2~3h，干燥，研磨粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，于1100~1200℃保温1~2h，冷却至室温，即得光催化剂。
一种生物填料上生物膜的培养方法，包括如下步骤：
（1）取活性污泥振荡2~3h，静置4~5天，取上清液按1~3%的接种量接种至富集培养基中，于25~30℃、120r/min培养2~3天，离心，取上清液重复富集培养3~5次，得富集培养液，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：1000加入筛选培养基，得一级培养基，取富集培养液按3~5%的接种量接种至一级培养基，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，得一级培养物，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：500加入筛选培养基，得二级培养基，取一级培养物按3~5%的接种量接种至二级培养基，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，得二级培养物；
（2）加入质量分数为5%的苯酚水溶液的量按1g/L的梯度浓度增加，依次加入筛选培养基中，按相同的接种量接种，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，再进行培养3~4轮驯化，得最终驯化菌液，取最终驯化菌液涂布于固体筛选培养基，于28~33℃培养18~24h，挑取菌径最大的菌落划线接种至固体筛选培养基中，培养18~24h，重复划线培养2~3次，得纯化菌落，取纯化菌落按3~7%的接种量接种至富集培养基中，于25~30℃、120r/min、培养2~4天，离心，取沉淀，冷冻干燥，得干燥物；
（3）取干燥物按质量比50~60：1~5加入光催化剂混合，得接种基体物，取接种基体物按10~15%的接种量接种至生物填料中，于室温下进行微气泡曝气充氧2~3天，过废水处理反应器，控制溶解氧7~9 mg/L，反应器进水中含有活性营养物质，每天早晚换水，培养15~20天，得到生物膜，即实现生物膜的培养。
筛选培养基：按质量份数计，0.3份磷酸氢二钾、0.4份磷酸二氢钾、0.2份氯化钠、1份硝酸铵、0.1份硫酸镁、0.001份氯化钙、0.001份六水合氯化铁、1000份水，121℃灭菌20min。
富集培养基：按质量份数计，取4份牛肉膏、8份葡萄糖、1份蛋白胨、3份氯化钠、0.8份氯化铵、1000份水，121℃灭菌20min。
活性污泥：采集于化工厂氧化沟内，pH7.5。
活性营养物质：按质量份数计，取0.3份漆酶、8份羟基磷灰石、1份微量元素营养盐、0.01份赤霉素溶液、0.3份黄腐酸、2份氯化铵、6份海藻糖、0.05份磷酸二氢钠混合，即得活性营养物质。
微量元素营养盐：微量元素液：按质量份数计，取1份氯化钠、0.08份ZnSO4·7H2O、0.09份CaCl2、0.01份CuSO4·5H2O、0.4份MnSO4·H2O、0.2份FeSO4·7H2O、0.01份AlK(SO4)2·12H2O、3份MgSO4·7H2O、0.01份硼酸、1份NTA、1000份水，121℃灭菌30 min。
生物填料的制备方法：按质量份数计，取100份PP、50份二氧化钛粉末、4份聚乙二醇、15份硬脂酸、8份γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、2份白矿油、1份石蜡、7份活性炭、3份钡铁氧体、4份锶铁氧体、1份氢氧化钠、2份葡萄糖酸钠混合，于160℃混炼1min，升温至170℃注塑成型，得生物填料基体物，置于充磁机中磁化12min，即得生物填料。
光催化剂：取硝酸铝按质量比1：8加入蒸馏水，搅拌混合1h，得液体a，取硝酸铒按质量比1：2：10加入硝酸钇、蒸馏水，搅拌混合30min，得液体b，取液体a按质量比1：2加入液体b，再加入液体a质量8倍的柠檬酸，于80℃搅拌混合2h，干燥，研磨粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，于1100℃保温1h，冷却至室温，即得光催化剂。
一种生物填料上生物膜的培养方法，包括如下步骤：
（1）取活性污泥振荡2h，静置4天，取上清液按1%的接种量接种至富集培养基中，于25℃、120r/min培养2天，离心，取上清液重复富集培养3次，得富集培养液，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：1000加入筛选培养基，得一级培养基，取富集培养液按3%的接种量接种至一级培养基，于25℃、120r/min、避光培养1天，得一级培养物，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：500加入筛选培养基，得二级培养基，取一级培养物按3%的接种量接种至二级培养基，于25℃、120r/min、避光培养1天，得二级培养物；
（2）加入质量分数为5%的苯酚水溶液的量按1g/L的梯度浓度增加，依次加入筛选培养基中，按相同的接种量接种，于25℃、120r/min、避光培养1天，再进行培养3轮驯化，得最终驯化菌液，取最终驯化菌液涂布于固体筛选培养基，于28℃培养18h，挑取菌径最大的菌落划线接种至固体筛选培养基中，培养18h，重复划线培养2次，得纯化菌落，取纯化菌落按3%的接种量接种至富集培养基中，于25℃、120r/min、培养2天，离心，取沉淀，冷冻干燥，得干燥物；
（3）取干燥物按质量比50：1加入光催化剂混合，得接种基体物，取接种基体物按10%的接种量接种至生物填料中，于室温下进行微气泡曝气充氧2天，过废水处理反应器，控制溶解氧7 mg/L，反应器进水中含有活性营养物质，每天早晚换水，培养15天，得到生物膜，即实现生物膜的培养。
筛选培养基：按质量份数计，0.5份磷酸氢二钾、0.5份磷酸二氢钾、0.3份氯化钠、2份硝酸铵、0.2份硫酸镁、0.002份氯化钙、0.002份六水合氯化铁、1000份水，121℃灭菌20min。
富集培养基：按质量份数计，取6份牛肉膏、9份葡萄糖、2份蛋白胨、4份氯化钠、1.2份氯化铵、1000份水，121℃灭菌20min。
活性污泥：采集于化工厂氧化沟内，pH7.8。
活性营养物质：按质量份数计，取0.5份漆酶、10份羟基磷灰石、2份微量元素营养盐、0.03份赤霉素溶液、0.6份黄腐酸、4份氯化铵、8份海藻糖、0.1份磷酸二氢钠混合，即得活性营养物质。
微量元素营养盐：微量元素液：按质量份数计，取2份氯化钠、0.1份ZnSO4·7H2O、0.12份CaCl2、0.02份CuSO4·5H2O、0.6份MnSO4·H2O、0.4份FeSO4·7H2O、0.02份AlK(SO4)2·12H2O、5份MgSO4·7H2O、0.02份硼酸、2份NTA、1000份水，121℃灭菌30 min。
生物填料的制备方法：按质量份数计，取130份PP、55份二氧化钛粉末、5份聚乙二醇、18份硬脂酸、9份γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、4份白矿油、2份石蜡、11份活性炭、5份钡铁氧体、6份锶铁氧体、2份氢氧化钠、3份葡萄糖酸钠混合，于170℃混炼1.5min，升温至180℃注塑成型，得生物填料基体物，置于充磁机中磁化16min，即得生物填料。
光催化剂：取硝酸铝按质量比1：10加入蒸馏水，搅拌混合1.5h，得液体a，取硝酸铒按质量比1：3：13加入硝酸钇、蒸馏水，搅拌混合35min，得液体b，取液体a按质量比2：4加入液体b，再加入液体a质量9倍的柠檬酸，于83℃搅拌混合2.5h，干燥，研磨粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，于1150℃保温1.5h，冷却至室温，即得光催化剂。
一种生物填料上生物膜的培养方法，包括如下步骤：
（1）取活性污泥振荡2.5h，静置4.5天，取上清液按2%的接种量接种至富集培养基中，于28℃、120r/min培养2.5天，离心，取上清液重复富集培养4次，得富集培养液，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：1000加入筛选培养基，得一级培养基，取富集培养液按4%的接种量接种至一级培养基，于28℃、120r/min、避光培养2天，得一级培养物，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：500加入筛选培养基，得二级培养基，取一级培养物按4%的接种量接种至二级培养基，于28℃、120r/min、避光培养2天，得二级培养物；
（2）加入质量分数为5%的苯酚水溶液的量按1g/L的梯度浓度增加，依次加入筛选培养基中，按相同的接种量接种，于28℃、120r/min、避光培养2天，再进行培养3轮驯化，得最终驯化菌液，取最终驯化菌液涂布于固体筛选培养基，于30℃培养21h，挑取菌径最大的菌落划线接种至固体筛选培养基中，培养21h，重复划线培养2次，得纯化菌落，取纯化菌落按5%的接种量接种至富集培养基中，于28℃、120r/min、培养3天，离心，取沉淀，冷冻干燥，得干燥物；
（3）取干燥物按质量比55：3加入光催化剂混合，得接种基体物，取接种基体物按13%的接种量接种至生物填料中，于室温下进行微气泡曝气充氧2.5天，过废水处理反应器，控制溶解氧8 mg/L，反应器进水中含有活性营养物质，每天早晚换水，培养18天，得到生物膜，即实现生物膜的培养。
筛选培养基：按质量份数计，0.7份磷酸氢二钾、0.6份磷酸二氢钾、0.4份氯化钠、3份硝酸铵、0.3份硫酸镁、0.003份氯化钙、0.003份六水合氯化铁、1000份水，121℃灭菌20min。
富集培养基：按质量份数计，取7份牛肉膏、10份葡萄糖、3份蛋白胨、5份氯化钠、1.5份氯化铵、1000份水，121℃灭菌20min。
活性污泥：采集于化工厂氧化沟内，pH8.0。
活性营养物质：按质量份数计，取0.6份漆酶、12份羟基磷灰石、3份微量元素营养盐、0.04份赤霉素溶液、0.8份黄腐酸、5份氯化铵、9份海藻糖、0.15份磷酸二氢钠混合，即得活性营养物质。
微量元素营养盐：微量元素液：按质量份数计，取3份氯化钠、0.13份ZnSO4·7H2O、0.15份CaCl2、0.03份CuSO4·5H2O、0.7份MnSO4·H2O、0.6份FeSO4·7H2O、0.03份AlK(SO4)2·12H2O、6份MgSO4·7H2O、0.03份硼酸、3份NTA、1000份水，121℃灭菌30 min。
生物填料的制备方法：按质量份数计，取150份PP、60份二氧化钛粉末、6份聚乙二醇、20份硬脂酸、10份γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、5份白矿油、3份石蜡、15份活性炭、8份钡铁氧体、7份锶铁氧体、3份氢氧化钠、4份葡萄糖酸钠混合，于180℃混炼2min，升温至190℃注塑成型，得生物填料基体物，置于充磁机中磁化20min，即得生物填料。
光催化剂：取硝酸铝按质量比1：12加入蒸馏水，搅拌混合2h，得液体a，取硝酸铒按质量比1：4：15加入硝酸钇、蒸馏水，搅拌混合40min，得液体b，取液体a按质量比3：5加入液体b，再加入液体a质量10倍的柠檬酸，于85℃搅拌混合3h，干燥，研磨粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，于1200℃保温2h，冷却至室温，即得光催化剂。
一种生物填料上生物膜的培养方法，包括如下步骤：
（1）取活性污泥振荡3h，静置5天，取上清液按3%的接种量接种至富集培养基中，于30℃、120r/min培养3天，离心，取上清液重复富集培养5次，得富集培养液，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：1000加入筛选培养基，得一级培养基，取富集培养液按5%的接种量接种至一级培养基，于30℃、120r/min、避光培养3天，得一级培养物，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：500加入筛选培养基，得二级培养基，取一级培养物按5%的接种量接种至二级培养基，于30℃、120r/min、避光培养3天，得二级培养物；
（2）加入质量分数为5%的苯酚水溶液的量按1g/L的梯度浓度增加，依次加入筛选培养基中，按相同的接种量接种，于30℃、120r/min、避光培养3天，再进行培养4轮驯化，得最终驯化菌液，取最终驯化菌液涂布于固体筛选培养基，于33℃培养24h，挑取菌径最大的菌落划线接种至固体筛选培养基中，培养24h，重复划线培养3次，得纯化菌落，取纯化菌落按7%的接种量接种至富集培养基中，于30℃、120r/min、培养4天，离心，取沉淀，冷冻干燥，得干燥物；
（3）取干燥物按质量比60：5加入光催化剂混合，得接种基体物，取接种基体物按15%的接种量接种至生物填料中，于室温下进行微气泡曝气充氧3天，过废水处理反应器，控制溶解氧9 mg/L，反应器进水中含有活性营养物质，每天早晚换水，培养20天，得到生物膜，即实现生物膜的培养。
对比例：铜陵市某公司生产的生物膜。
将实施例和对比例取相同量生物填料置于容积为5L的实验室模拟装置进行试验。试验在移动床生物膜反应器中进行，在25℃、40mL/小时的低进水量条件下运行30天，温度为25℃，观察填料组合对生物膜形成情况的影响。测试结果如表1所示。
表1：
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
实验前CODmg/L 9.69 9.72 9.51 9.53
实验前总悬浮物mg/L 207 210 196 205
试验后CODmg/L 4.73 4.56 4.35 7.92
实验前总悬浮物mg/L 43 48 52 132
成膜时间/d 17 18 18 25
生物膜状态 优 优 优 差
综合上述，本发明的生物填料在使用后对废水中的主要成分COD的处理效果好，总悬浮物也较大的减少，成膜的时间和状态都优于市场上的现有技术，有广阔的发展前景。

Claims (7)

1.一种生物填料上生物膜的培养方法，其特征在于，该培养方法包括如下步骤：
取活性污泥振荡2~3h，静置4~5天，取上清液按1~3%的接种量接种至富集培养基中，于25~30℃、120r/min培养2~3天，离心，取上清液重复富集培养3~5次，得富集培养液，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：1000加入筛选培养基，得一级培养基，取富集培养液按3~5%的接种量接种至一级培养基，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，得一级培养物，取质量分数为5%的苯酚水溶液按质量比1：500加入筛选培养基，得二级培养基，取一级培养物按3~5%的接种量接种至二级培养基，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，得二级培养物；
加入质量分数为5%的苯酚水溶液的量按1g/L的梯度浓度增加，依次加入筛选培养基中，按相同的接种量接种，于25~30℃、120r/min、避光培养1~3天，再进行培养3~4轮驯化，得最终驯化菌液，取最终驯化菌液涂布于固体筛选培养基，于28~33℃培养18~24h，挑取菌径最大的菌落划线接种至固体筛选培养基中，培养18~24h，重复划线培养2~3次，得纯化菌落，取纯化菌落按3~7%的接种量接种至富集培养基中，于25~30℃、120r/min、培养2~4天，离心，取沉淀，冷冻干燥，得干燥物；
取干燥物按质量比50~60：1~5加入光催化剂混合，得接种基体物，取接种基体物按10~15%的接种量接种至生物填料中，于室温下进行微气泡曝气充氧2~3天，过废水处理反应器，控制溶解氧，反应器进水中含有活性营养物质，每天早晚换水，培养8~10天，得到生物膜，即实现生物膜的培养。
2.根据权利要求1所述的生物填料上生物膜的培养方法，其特征在于，所述步骤（1）中筛选培养基为：按质量份数计，0.3~0.7份磷酸氢二钾、0.4~0.6份磷酸二氢钾、0.2~0.4份氯化钠、1~3份硝酸铵、0.1~0.3份硫酸镁、0.001~0.003份氯化钙、0.001~0.003份六水合氯化铁、1000份水，121℃灭菌20min；富集培养基为：按质量份数计，取4~7份牛肉膏、8~10份葡萄糖、1~3份蛋白胨、3~5份氯化钠、0.8~1.5份氯化铵、1000份水，121℃灭菌20min。
3.根据权利要求1所述的生物填料上生物膜的培养方法，其特征在于，所述步骤（3）中生物填料的制备方法为：按质量份数计，取100~150份PP、50~60份二氧化钛粉末、4~6份聚乙二醇、15~20份硬脂酸、8~10份γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、2~5份白矿油、1~3份石蜡、7~15份活性炭、3~8份钡铁氧体、4~7份锶铁氧体、1~3份氢氧化钠、2~4份葡萄糖酸钠混合，于160~180℃混炼1~2min，升温至170~190℃注塑成型，得生物填料基体物，置于充磁机中磁化12~20min，即得生物填料。
4.根据权利要求1所述的生物填料上生物膜的培养方法，其特征在于，所述步骤（3）中光催化剂：取硝酸铝按质量比1：8~12加入蒸馏水，搅拌混合1~2h，得液体a，取硝酸铒按质量比1：2~4：10~15加入硝酸钇、蒸馏水，搅拌混合30~40min，得液体b，取液体a按质量比1~3：2~5加入液体b，再加入液体a质量8~10倍的柠檬酸，于80~85℃搅拌混合2~3h，干燥，研磨粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，于1100~1200℃保温1~2h，冷却至室温，即得光催化剂。
5.根据权利要求1所述的生物填料上生物膜的培养方法，其特征在于，所述步骤（3）中活性营养物质为：按质量份数计，取0.3~0.6份漆酶、8~12份羟基磷灰石、1~3份微量元素营养盐、0.01~0.04份赤霉素溶液、0.3~0.8份黄腐酸、2~5份氯化铵、6~9份海藻糖、0.05~0.15份磷酸二氢钠混合，即得活性营养物质。
6.根据权利要求5所述的生物填料上生物膜的培养方法，其特征在于，所述微量元素营养盐：微量元素液：按质量份数计，取1~3份氯化钠、0.08~0.13份ZnSO4·7H2O、0.09~0.15份CaCl2、0.01~0.03份CuSO4·5H2O、0.4~0.7份MnSO4·H2O、0.2~0.6份FeSO4·7H2O、0.01~0.03份AlK(SO4)2·12H2O、3~6份MgSO4·7H2O、0.01~0.03份硼酸、1~3份NTA、1000份水，121℃灭菌30 min。
7.根据权利要求1所述的生物填料上生物膜的培养方法，其特征在于，所述步骤（3）中溶解氧的量为：控制溶解氧7~9 mg/L；生物膜培养时间：培养8~10天。
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