CN111944799A - 一种包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒制备方法，其包括以下步骤，（1）脱氮硫杆菌的水溶液；（2）得到牡蛎粉；（3）将步骤（1）得到的湿菌体和步骤（2）得到的牡蛎粉混合，得到包埋体；（4）将聚乙烯醇溶于水，加热得到包埋剂溶液；将所述包埋剂溶液冷却后加入硫磺，得到包埋剂，灭菌后冷却至室温，获得包埋溶液；（5）包埋体和包埋溶液混合均匀后，滴加到交联剂中反应，形成胶状物。（6）得到包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒。本发明制得的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒去除水中NO3‑N效果好且菌种不易流失，该包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒可以应用在低C/N废水中。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法及其在废水处理尤其是在低C/N废水中的应用。
背景技术
硝酸盐氮(NO3-N)污染是造成水体富营养化的重要原因之一。随着社会的发展和城市化进程的加速，NO3-N污染已成为陆地水生态***中一个严重的环境问题。去除水中NO3-N的方法包括物化法和生物法，其中生物反硝化过程是相对经济、高效的脱氮技术，但实际污水中较低的有机物浓度是制约反硝化脱氮效果重要因素。硫自养反硝化工艺能弥补传统工艺的不足，其利用脱氮硫杆菌，在缺氧条件下以单质硫作为电子供体，NO3-N作为电子受体，从而实现反硝化脱氮的过程。在处理低C/N污水的实际工程中，硫自养反硝化技术比传统脱氮工艺中更具优势，如产泥量极少、无需外加碳源、运行操作费用低等。然而，硫自养反硝化技术还面临许多新的挑战，如效率不高、菌种易流失，对温度和pH值等因素的变化比较敏感等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，制得的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒去除水中NO3-N效果好且菌种不易流失，该包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒可以在应用在低C/N废水中。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：本发明提供给了一种包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒制备方法，其包括以下步骤，
（1）将脱氮硫杆菌接种到水性培养基中培养，得到脱氮硫杆菌的水溶液，得到的脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，然后离心得到湿菌体；
（2）将牡蛎壳研磨至40-60目，然后灭菌后得到牡蛎粉；
（3）将步骤（1）得到的湿菌体和步骤（2）得到的牡蛎粉混合，吸附10-20min，得到包埋体；
（4）将聚乙烯醇溶于水，加热成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；然后将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入硫磺，得到包埋剂；然后将包埋剂灭菌后冷却至室温，获得包埋溶液；
（5）将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后，滴加到交联剂中反应，直到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
（6）将步骤（5）得到的胶状物用去离子水洗涤后，在-20℃下冷冻保存24-48h，冷冻期间解冻风干1-2次，最后解冻得到包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒。
进一步地，步骤（1）中，将脱氮硫杆菌接种培养基中，脱氮硫杆菌的接种量为10%，调节所述培养基的pH到7.0，121℃下灭菌30min，控温28-32℃，培养12-24h，得到的脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，最后离心得到湿菌体；
所述培养基包括以下重量份的组分，去离子水1000份，五水合硫代硫酸钠5-6份，硝酸钾2-3份，碳酸氢钠1-2份，磷酸二氢钾1-2份，六水合氯化镁0.5-1 份；
进一步地，步骤（2）中，将牡蛎壳先在水中冲洗去除泥沙，然后在水中浸泡，浸泡时间为48-72h，浸泡完成后捞出后在95-105℃下烘干，然后用质量分数为2-5%的盐酸将牡蛎壳表面清洗干净，最后，用蒸馏水将牡蛎壳表面的残余盐酸洗净；洗净后将牡蛎壳研磨粉碎成40-60目，然后在200℃下烘干；
步骤（2）中，灭菌为将在紫外灯下照射20min。
进一步地，步骤（4）中聚乙烯醇溶于水后，聚乙烯醇的质量分数为7.5%-10%。
进一步地，步骤（4）中，聚乙烯醇溶于水后，在80-110℃加热5-10min后成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；
所述硫磺过18 ~ 60目筛，获得 0.25 ~ 1.00 mm 粒径的硫磺颗粒，将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入所述硫磺颗粒，得到包埋剂，然后将包埋剂在121 ℃,0.12MPa灭菌20min后冷却至室温，获得包埋溶液。
进一步地，步骤（5）中，所述交联剂为饱和硼酸溶液，先将交联剂的pH值用碳酸钠调为6.7-7.0，然后将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后滴加到调节好pH值的交联剂中，在交联剂中反应24-36h，得到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
步骤（6）中，冷冻期间解冻温度为-1℃～3℃，每次风干时间为1-2h，最后在-1℃～3℃下解冻得到脱氮包埋固定化颗粒。
进一步地，步骤（1）中，离心机转速为3000-4000r/min，离心时间为5-8min。
进一步地，各组分的质量比为，湿菌体：牡蛎粉：包埋剂溶液：硫磺：交联剂=1-2：9-10：8-9：3-4：2-3。
本发明还提供了上述制备方法制得的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒在低C/N废水中的应用。所述低C/N废水中C/N质量比为3-5:1。
本发明积极效果如下：
（1）容易获得高浓度的脱氮硫杆菌溶液，将其中的脱氮硫杆菌吸附于牡蛎壳粉后，牡蛎壳粉的微孔结构为微生物提供了栖息场所，使得微生物浓度增加，同时，牡蛎壳粉也为脱氮硫杆菌提供必要的微量元素，且牡蛎壳粉中贝壳素能够保护微生物免收外界化学物品的腐蚀，微生物经过包埋固定化后NO3-N的去除效率大大增加；（2）本发明将聚乙烯醇作为包埋剂溶液，本发明提供一种新型的微生物包埋固定化载体，该载体对微生物无毒、价格低廉，聚乙烯醇作为包埋剂增加了包埋菌的机械强度，牡蛎壳粉的添加改进了聚乙烯醇的低剪切粘度，使包埋剂更易塑形，从而提高微生物包埋率。（3）硫磺价格便宜、原材料宜于获取、低毒，亲水性好，可以作为硫自养反硝化的硫源，硫磺作为包埋添加剂可以重复利用脱氮硫杆菌，进行多次包埋，避免硫源的投加。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，其包括以下步骤，
（1）将脱氮硫杆菌接种到水性培养基中培养，得到脱氮硫杆菌的水溶液，直到得到脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，然后离心得到湿菌体；
脱氮硫杆菌在水性培养基中的培养方式为：步骤（1）中，将脱氮硫杆菌接种培养基中，脱氮硫杆菌的接种量为10%，用氢氧化钠调节所述培养基的pH到7.0，121℃下灭菌30min，控温30℃，培养20h，得到的脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，该培养基和培养环境为脱氮硫杆菌的生长提供了优良的环境，使脱氮硫杆菌能够快速增殖，最后离心得到湿菌体；离心采用冷冻高速离心机离心，所述冻高速离心机转速为3500r/min，离心时间为6min。
所述培养基包括以下重量份的组分，去离子水1000份，五水合硫代硫酸钠6份，硝酸钾2份，碳酸氢钠2份，磷酸二氢钾1份，六水合氯化镁0.8 份；
由此，步骤（1）可以高效地获得脱氮硫杆菌的水溶液，并离心得到湿菌体。
（2）将牡蛎壳研磨至50目，然后灭菌后得到牡蛎粉；
为了获得高质量的牡蛎粉，牡蛎壳在研磨前先进行清洗，然后研磨，灭菌。
对牡蛎粉的获得方式为：步骤（2）中，将牡蛎壳先在水中冲洗去除泥沙，然后在水中浸泡去除牡蛎壳表面的盐分，浸泡时间为60h，浸泡完成后捞出后在100℃下烘干，然后用质量分数为4%的盐酸将牡蛎壳表面清洗干净，最后，用蒸馏水将牡蛎壳表面的残余盐酸洗净；洗净后将牡蛎壳研磨粉碎成50目，然后在200℃下烘干；
步骤（2）中，灭菌为将在紫外灯下照射20min，达到充分灭除牡蛎粉中细菌的作用。
（3）将步骤（1）得到的湿菌体和步骤（2）得到的牡蛎粉混合，吸附10-20min，得到用于包埋的包埋体；一方面牡蛎粉为湿菌体提供了附着地，另一方面牡蛎粉为湿菌体提供了微量元素的供给。
（4）将聚乙烯醇溶于水，加热成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；然后将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入硫磺，得到有机和无机相结合的包埋剂；然后将包埋剂灭菌后冷却至室温，获得包埋溶液；所述室温为25℃-35℃。
本步骤中的硫磺为工业硫磺。
步骤（4）中聚乙烯醇溶于水后，聚乙烯醇的质量分数为10%；
步骤（4）中，聚乙烯醇溶于水后，在80-110℃加热5-10min后成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；
所述硫磺过18 ~ 60目筛，获得 0.25 ~ 1.00 mm 粒径的硫磺颗粒，将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入所述硫磺颗粒，得到包埋剂，然后将包埋剂在121 ℃,0.12MPa灭菌20min后冷却至室温，获得包埋溶液。
（5）将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后，滴加到饱和硼酸溶液交联剂中反应，直到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
步骤（5）中，所述交联剂为饱和硼酸溶液，先用碳酸钠将交联剂的pH值调为6.8，然后将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后滴加到调节好pH值的交联剂中，在交联剂中反应30h，得到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
（6）将步骤（5）得到的胶状物用去离子水洗涤后，在-20℃下冷冻保存38h，最后室温解冻，得到包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒。
步骤（6）中，冷冻期间解冻风干2次；每次风干时间为1-2h，
解冻时解冻温度为-1℃～3℃，最后在-1℃～3℃下解冻得到脱氮包埋固定化颗粒。本实施例中，湿菌体：牡蛎粉：包埋剂溶液：硫磺：交联剂=1： 10：8： 4：2。
实施例2
本发明提供了一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，其包括以下步骤，
（1）将脱氮硫杆菌接种到水性培养基中培养，得到脱氮硫杆菌的水溶液，直到得到脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，然后离心得到湿菌体；
脱氮硫杆菌在水性培养基中的培养方式为：步骤（1）中，将脱氮硫杆菌接种培养基中，脱氮硫杆菌的接种量为10%，用氢氧化钠调节所述培养基的pH到7.0，121℃下灭菌30min，控温28℃，培养12h，得到的脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，该培养基和培养环境为脱氮硫杆菌的生长提供了优良的环境，使脱氮硫杆菌能够快速增殖，最后离心得到湿菌体；离心采用冷冻高速离心机离心，所述冻高速离心机转速为3000/min，离心时间为8min。
所述培养基包括以下重量份的组分，去离子水1000份，五水合硫代硫酸钠5份，硝酸钾3份，碳酸氢钠2份，磷酸二氢钾1份，六水合氯化镁0.5 份；
由此，步骤（1）可以高效地获得脱氮硫杆菌的水溶液，并离心得到湿菌体。
（2）将牡蛎壳研磨至50目，然后灭菌后得到牡蛎粉；
为了获得高质量的牡蛎粉，牡蛎壳在研磨前先进行清洗，然后研磨，灭菌。
对牡蛎粉的获得方式为：步骤（2）中，将牡蛎壳先在水中冲洗去除泥沙，然后在水中浸泡去除牡蛎壳表面的盐分，浸泡时间为48h，浸泡完成后捞出后在105℃下烘干，然后用质量分数为5%的盐酸将牡蛎壳表面清洗干净，最后，用蒸馏水将牡蛎壳表面的残余盐酸洗净；洗净后将牡蛎壳研磨粉碎成50目，然后在200℃下烘干；
步骤（2）中，灭菌为将在紫外灯下照射20min，达到充分灭除牡蛎粉中细菌的作用。
（3）将步骤（1）得到的湿菌体和步骤（2）得到的牡蛎粉混合，吸附10-20min，得到用于包埋的包埋体；一方面牡蛎粉为湿菌体提供了附着地，另一方面牡蛎粉为湿菌体提供了微量元素的供给。
（4）将聚乙烯醇溶于水，加热成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；然后将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入硫磺，得到有机和无机相结合的包埋剂；然后将包埋剂灭菌后冷却至室温，获得包埋溶液；所述室温为25℃-35℃。
本步骤中的硫磺为工业硫磺。
步骤（4）中聚乙烯醇溶于水后，聚乙烯醇的质量分数为8%；
步骤（4）中，聚乙烯醇溶于水后，在80-110℃加热5-10min后成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；
所述硫磺过18 ~ 60目筛，获得 0.25 ~ 1.00 mm 粒径的硫磺颗粒，将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入所述硫磺颗粒，得到包埋剂，然后将包埋剂在121 ℃,0.12MPa灭菌20min后冷却至室温，获得包埋溶液。
（5）将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后，滴加到饱和硼酸溶液交联剂中反应，直到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
步骤（5）中，所述交联剂为饱和硼酸溶液，先用碳酸钠将交联剂的pH值调为6.8，然后将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后滴加到调节好pH值的交联剂中，在交联剂中反应30h，得到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
（6）将步骤（5）得到的胶状物用去离子水洗涤后，在-20℃下冷冻保存24h，最后解冻后得到脱氮包埋固定化颗粒。得到包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒。
步骤（6）中，冷冻期间解冻风干1-2次；每次风干时间为1-2h；
解冻时解冻温度为-1℃～3℃，最后在-1℃～3℃下解冻风干得到脱氮包埋固定化
颗粒。
本实施例中，湿菌体：牡蛎粉：包埋剂溶液：硫磺：交联剂=2：9： 9：3：3。
实施例3
本发明提供了一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，其包括以下步骤，
（1）将脱氮硫杆菌接种到水性培养基中培养，得到脱氮硫杆菌的水溶液，直到得到脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，然后离心得到湿菌体；
脱氮硫杆菌在水性培养基中的培养方式为：步骤（1）中，将脱氮硫杆菌接种培养基中，脱氮硫杆菌的接种量为10%，用氢氧化钠调节所述培养基的pH到7.0，121℃下灭菌30min，控温32℃，培养24h，得到的脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，该培养基和培养环境为脱氮硫杆菌的生长提供了优良的环境，使脱氮硫杆菌能够快速增殖，最后离心得到湿菌体；离心采用冷冻高速离心机离心，所述冻高速离心机转速为4000r/min，离心时间为5min。
所述培养基包括以下重量份的组分，去离子水1000份，五水合硫代硫酸钠5份，硝酸钾3份，碳酸氢钠1份，磷酸二氢钾2份，六水合氯化镁1 份；
由此，步骤（1）可以高效地获得脱氮硫杆菌的水溶液，并离心得到湿菌体。
（2）将牡蛎壳研磨至40目，然后灭菌后得到牡蛎粉；
为了获得高质量的牡蛎粉，牡蛎壳在研磨前先进行清洗，然后研磨，灭菌。
对牡蛎粉的获得方式为：步骤（2）中，将牡蛎壳先在水中冲洗去除泥沙，然后在水中浸泡去除牡蛎壳表面的盐分，浸泡时间为72h，浸泡完成后捞出后在95℃下烘干，然后用质量分数为2%的盐酸将牡蛎壳表面清洗干净，最后，用蒸馏水将牡蛎壳表面的残余盐酸洗净；洗净后将牡蛎壳研磨粉碎成40目，然后在200℃下烘干；
步骤（2）中，灭菌为将在紫外灯下照射20min，达到充分灭除牡蛎粉中细菌的作用。
（3）将步骤（1）得到的湿菌体和步骤（2）得到的牡蛎粉混合，吸附10-20min，得到用于包埋的包埋体；一方面牡蛎粉为湿菌体提供了附着地，另一方面牡蛎粉为湿菌体提供了微量元素的供给。
（4）将聚乙烯醇溶于水，加热成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；然后将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入硫磺，得到有机和无机相结合的包埋剂；然后将包埋剂灭菌后冷却至室温，获得包埋溶液；所述室温为25℃-35℃。
本步骤中的硫磺为工业硫磺。
步骤（4）中聚乙烯醇溶于水后，聚乙烯醇的质量分数为7.5%；
步骤（4）中，聚乙烯醇溶于水后，在80-110℃加热5-10min后成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；
所述硫磺过18 ~ 60目筛，获得 0.25 ~ 1.00 mm 粒径的硫磺颗粒，将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入所述硫磺颗粒，得到包埋剂，然后将包埋剂在121 ℃,0.12MPa灭菌20min后冷却至室温，获得包埋溶液。
（5）将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后，滴加到饱和硼酸溶液交联剂中反应，直到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
步骤（5）中，所述交联剂为饱和硼酸溶液，先用碳酸钠将交联剂的pH值调为6.8，然后将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后滴加到调节好pH值的交联剂中，在交联剂中反应30h，得到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
（6）将步骤（5）得到的胶状物用去离子水洗涤后，在-20℃下冷冻保存48h，最后室温解冻，得到包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒。
步骤（6）中，冷冻期间解冻风干1-2次，每次风干时间为1-2h；
解冻时解冻温度为-1℃～3℃，最后在-1℃～3℃下解冻风干得到脱氮包埋固定化颗粒。
本实施例中，湿菌体：牡蛎粉：包埋剂溶液：硫磺：交联剂=2： 10：9：4：2。
本发明中，用牡蛎粉将脱氮硫杆菌湿菌体吸附，一方面牡蛎粉为湿菌体提供了附着地，另一方面牡蛎粉为湿菌体提供了微量元素的供给。本发明制得的结合有硫磺的聚乙烯醇包埋溶液，为湿菌体提供了硫的供给，硫磺可直接提供硫源，避免外加硫源对废水的二次污染。包埋体和包埋溶液混合均匀后，经过交联反应凝固成球形胶状物，反复冷冻解冻后成为包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒，由此，当将包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒投入到废水中时，由于包埋溶液为脱氮硫杆菌湿菌体提供了庇护的场所，脱氮硫杆菌不易流失，同时脱氮硫杆菌又可以透过包埋溶液去处理废水中的氮，在包埋溶液和牡蛎粉的保护下，大大降低脱氮硫杆菌对环境温度和pH值等因素的变化的敏感度。包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒在废水中使用一段时候后，按照制备方法的步骤（1）-（3）步制得新的包埋体，然后将原有的脱氮硫杆菌固定化颗粒作为包埋溶液与新制备的包埋体按照步骤（5）混合，最后按照步骤（6）处理后得到新的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒。本发明可以多次对脱氮硫杆菌进行包埋处理，避免硫源的投加。
本发明以聚乙烯醇作为固定化微生物的包埋剂溶液，并在其中添加牡蛎壳粉加速反应体系的传质过程，兼具有吸附法和包埋法的优点，同时添加硫磺，提供硫源，避免外加硫源对废水的二次污染。这是非常必要且具有极大的实用价值和推广前景。
本发明利用生物亲和性好的牡蛎壳粉和价格便宜硫磺相结合，以高分子材料聚乙烯醇作为包埋剂溶液，制备出亲水、生物亲和性好的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒。
相比于现有技术，本发明的优势在于：（1）容易获得高浓度的脱氮硫杆菌溶液，将其中的脱氮硫杆菌吸附于牡蛎壳粉后，微生物浓度增加，且牡蛎壳粉为脱氮硫杆菌提供必要的微量元素，经过包埋固定化后NO3-N的去除效率大大增加；（2）本发明将聚乙烯醇作为包埋剂溶液，本发明提供一种新型的微生物包埋固定化载体，该载体对微生物无毒、价格低廉，聚乙烯醇作为包埋剂增加了包埋菌的机械强度。（3）硫磺价格便宜、原材料宜于获取、低毒，亲水性好，可以作为硫自养反硝化的硫源，硫磺作为包埋添加剂可以重复利用脱氮硫杆菌，进行多次包埋，避免硫源的投加。
本发明制得的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒应用在低C/N废水中, 可以显著提高反硝化效率，实现总氮减排。同时，固定化颗粒能够提供脱氮硫杆菌所需的硫源及碱度缓冲剂牡蛎壳粉，无需投加能量源，运行费用较低。
本发明制得的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒可以应用在低C/N废水中，所述C和N的质量比为3-5:1。
对比例1
脱氮硫杆菌非固定化菌群为步骤（1）所得湿菌体。
采用呈黄色圆片状的硫磺，使用研磨钵进行研磨后，再经过18 ~ 60目筛，获得0.25 ~ 1.00 mm 粒径的硫磺颗粒，
采用的牡蛎壳粉步骤（2）相同。
硫磺与牡蛎壳粉的重量比1:1。
将湿菌体、硫磺颗粒和牡蛎壳混合均匀，得到对比例产品。
分别将实施例1～3中的包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒和对比例产品与模拟硝态氮废水投入反应器中，模拟硝态氮废水采用超纯水配制，使用1 L 容量瓶配制，添加0.2 gKNO3、0.2 KH2PO4、1.25 g NaHCO3，硝酸盐氮浓度为 55.5 mg /L。
反应器采用2L锥形瓶，有效容积为1L，置于恒温水浴锅内，实现反应器内保温（29±1℃）。将实施例1～3制备好的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒和和对比例产品分别以10%的体积填充率加入反应器，连续运行5d。每1 d 取样一次，取样时使用一次性注射器采集5 mL，采用 0.45 μm 过滤器过滤后存放于 10 m L 取样管中测定硝酸盐氮的浓度，实施例产品和与非固定化菌群即对比例产品进行对比，实验结果表1所示。
表1 实施例1-3及对比例1的脱氮效果（mg/L）
根据表1的实验结果制备的实施例的三种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒在本实验条件下反应5天后，反应48小时模拟氨氮废水的出水硝态氮浓度分别稳定在7.6mg/L左右、7.9mg/L左右和8.4mg/L左右，氨氮去除率分别约为86.3％、85.8％和84.8％。与对比例非固定化菌群相比，去除率提高了12.5%，且避免了硫源的投加。
可以看出，本发明的包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒制备方法，对废水中硝态氮去除效率高且去除效果稳定。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒制备方法，其特征在于：其包括以下步骤，
（1）将脱氮硫杆菌接种到水性培养基中培养，得到脱氮硫杆菌的水溶液，得到的脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，然后离心得到湿菌体；
（2）将牡蛎壳研磨至40-60目，然后灭菌后得到牡蛎粉；
（3）将步骤（1）得到的湿菌体和步骤（2）得到的牡蛎粉混合，吸附10-20min，得到包埋体；
（4）将聚乙烯醇溶于水，加热成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；然后将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入硫磺，得到包埋剂；然后将包埋剂灭菌后冷却至室温，获得包埋溶液；
（5）将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后，滴加到交联剂中反应，直到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物;
（6）将步骤（5）得到的胶状物用去离子水洗涤后，在-20℃下冷冻保存24-48h，冷冻期间解冻风干1-2次，最后解冻得到包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将脱氮硫杆菌接种培养基中，脱氮硫杆菌的接种量为10%，调节所述培养基的pH到7.0，121℃下灭菌30min，控温28-32℃，培养12-24h，得到的脱氮硫杆菌的水溶液中脱氮硫杆菌的浓度大于108CFU/ml，最后离心得到湿菌体；
所述培养基包括以下重量份的组分，去离子水1000份，五水合硫代硫酸钠5-6份，硝酸钾2-3份，碳酸氢钠1-2份，磷酸二氢钾1-2份，六水合氯化镁0.5-1 份。
3.根据权利要求1所述的一种包埋脱氮硫杆菌的固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，将牡蛎壳先在水中冲洗去除泥沙，然后在水中浸泡，浸泡时间为48-72h，浸泡完成后捞出后在95-105℃下烘干，然后用质量分数为2-5%的盐酸将牡蛎壳表面清洗干净，最后，用蒸馏水将牡蛎壳表面的残余盐酸洗净；洗净后将牡蛎壳研磨粉碎成40-60目，然后在200℃下烘干；
步骤（2）中，灭菌为将在紫外灯下照射20min。
4.根据权利要求1所述的一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（4）中聚乙烯醇溶于水后，聚乙烯醇的质量分数为7.5%-10%。
5.根据权利要求1所述的一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，聚乙烯醇溶于水后，在80-110℃加热5-10min后成为黏稠液体，得到包埋剂溶液；
所述硫磺过18 ~ 60目筛，获得 0.25 ~ 1.00 mm 粒径的硫磺颗粒，将所述包埋剂溶液冷却至25-35℃，加入所述硫磺颗粒，得到包埋剂，然后将包埋剂在121 ℃,0.12MPa灭菌20min后冷却至室温，获得包埋溶液。
6.根据权利要求1所述的一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，所述交联剂为饱和硼酸溶液，将交联剂的pH值调为6.7-7.0，然后将步骤（3）得到的包埋体和步骤（4）得到的包埋溶液混合均匀后滴加到调节好pH值的交联剂中，在交联剂中反应24-36h，得到凝固成球形且粒径为2-4mm的胶状物。
7.根据权利要求6所述的一种包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒的制备方法，其特征在于：其特征在于：步骤（6）中，冷冻期间解冻温度为-1℃～3℃，每次风干时间为1-2h，最后在-1℃～3℃下解冻得到脱氮包埋固定化颗粒。
8.根据权利要求1所述的制备方法制得的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒，其特征在于：各组分的质量比为，湿菌体：牡蛎粉：包埋剂溶液：硫磺：交联剂=1-2：9-10：8-9：3-4：2-3。
9.根据权利要求1所述的制备方法制得的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒，其特征在于：步骤（1）中，离心机转速为3000-4000r/min，离心时间为5-8min。
10.权利要求1-9任一所述的制备方法得到的包埋脱氮硫杆菌固定化颗粒在低C/N废水中的应用。
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