申请日2018.08.02
公开(公告)日2018.12.04
IPC分类号C02F3/34; C12N11/12; C12N11/10; C12N11/04; C12P3/00; C02F101/30
摘要
提供一种有机废水的微生物缓释处理法，采用吸附‑包埋法协同制备得到的微生物处理剂，能够高效处理高浓度有机废水，具有稳定可控，净化效率高，并且同时制氢产量高的特点。
权利要求书
1.一种有机废水的微生物缓释处理法，其采用微生物固定法制备得到处理剂，将该处理剂装入反应装置中，再加入高浓度有机废水，密封光照，在废水中处理40-50天。
2.权利要求1所述的有机废水的微生物缓释处理法，所述微生物固定法包括吸附固定步骤。
3.权利要求1所述的有机废水的微生物缓释处理法，所述微生物固定法包括包埋步骤。
4.权利要求1或2所述有机废水的微生物缓释处理法，其中吸附固定步骤包括将碳气凝胶与光合细菌菌液相接触，制备得到固定化的光合细菌。
5.权利要求1-4任一项所述有机废水的微生物缓释处理法，其中微生物固定步骤具体包括以下步骤：
1)制备碳气凝胶;2)制备碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料;3)制备包埋试剂溶液;4)由前述步骤制备得到的碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料和包埋试剂溶液制备包埋-吸附固定微生物处理剂。
6.权利要求5所述有机废水的微生物缓释处理法，其中所述碳气凝胶的制备包括：称取45-78重量份的纤维素，加入到一定浓度的氢氧化钾溶液中，再加入4-8重量份的甲醛，加热至65-80℃下进行搅拌反应2-5小时，将反应后的溶液冷却至-12--7℃，然后冰冻8-12小时，取出制备得到水凝胶，然后老化，冷冻干燥，得到有机气凝胶，将有机气凝胶在氮气保护下于900-1200℃碳化，得到碳气凝胶备用。
7.权利要求5所述有机废水的微生物缓释处理法，其中所述碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料的制备包括：将培养好的光合细菌菌液与碳气凝胶混合，重量比5-8：1，反应3-4天，然后固液分离，得到碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料。
8.权利要求5所述有机废水的微生物缓释处理法，其中所述包埋试剂溶液的制备包括：按重量比为2-5：4-6:100，将明胶、海藻酸钙加入蒸馏水中，加热到70-100℃后，制备得到包埋试剂溶液。
9.权利要求5、7或8所述有机废水的微生物缓释处理法，其中所述包埋-吸附固定微生物处理剂的制备包括：将前述包埋试剂溶液冷却到35-40℃，按包埋试剂溶液与碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料重量比4-7：1的比例将碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料加入，制备得到包埋-吸附固定微生物处理剂。
说明书
一种有机废水的微生物缓释处理法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种有机废水的微生物缓释处理法。
背景技术
高浓度有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业派出的COD在2000mg/L以上的废水，高浓度有机废水中污染物成分复杂，排入水体后对人类健康和生态环境构成严重威胁，因此急需寻找净化效率高，稳定性好，能连续处理污染物并且无二次污染的方法。
生物处理技术是利用微生物降解废水中的有机物作为自身的营养和能源，同时使废水得到净化的方法，而光合细菌是一类能够进行光合作用而不产氧的特殊微生物群，并且能够在处理有机废水的同时产生氢气。但是，光合细菌的菌体较小，自然沉降困难，在应用中不可避免地会产生菌体容易流失，回收困难，处理废水效果差的技术问题。
近年来也出现了固定化光合细菌的研究和应用，主要包括物理吸附法、包埋法和交联法，以及几种固定方法分别单独运用于处理废水的效果。然而物理吸附法固定性能差，包埋法只适用于小分子底物，交联法机械强度低，无法再生，单个固定载体的机械运用，已经无法满足现代化对于有机废水高效去除的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有机废水的微生物缓释处理法，该方法通过对光合细菌先吸附再包埋的制备方法，将其运用于有机废水的处理过程中，具有微生物缓释功能，处理有机废水稳定可控，净化效率高，并且同时制氢产量高的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种有机废水的微生物缓释处理法，其采用微生物固定法制备得到处理剂，将该处理剂装入反应装置中，再加入高浓度有机废水，密封光照，在废水中处理40-50天。
一种有机废水的微生物缓释处理法，微生物固定法包括吸附固定步骤。
一种有机废水的微生物缓释处理法，微生物固定法包括包埋步骤。
一种有机废水的微生物缓释处理法，其中吸附固定步骤包括将碳气凝胶与光合细菌菌液相接触，制备得到固定化的光合细菌。
一种有机废水的微生物缓释处理法，其中微生物固定步骤具体包括以下步骤：
1)制备碳气凝胶;2)制备碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料;3)制备包埋试剂溶液;4)由前述步骤制备得到的碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料和包埋试剂溶液制备包埋-吸附固定微生物处理剂。
优选，所述碳气凝胶的制备包括：称取45-78重量份的纤维素，加入到一定浓度的氢氧化钾溶液中，再加入4-8重量份的甲醛，加热至65-80℃下进行搅拌反应2-5小时，将反应后的溶液冷却至-12--7℃，然后冰冻8-12小时，取出制备得到水凝胶，然后老化，冷冻干燥，得到有机气凝胶，将有机气凝胶在氮气保护下于900-1200℃碳化，得到碳气凝胶备用;
优选，所述碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料的制备包括：将培养好的光合细菌菌液与碳气凝胶混合，重量比5-8：1，反应3-4天，然后固液分离，得到碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料;
优选，所述包埋试剂溶液的制备包括：按重量比为2-5：4-6:100，将明胶、海藻酸钙加入蒸馏水中，加热到70-100℃后，制备得到包埋试剂溶液;
优选，所述包埋-吸附固定微生物处理剂的制备包括：将前述包埋试剂溶液冷却到35-40℃，按包埋试剂溶液与碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料重量比4-7：1的比例将碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料加入，制备得到包埋-吸附固定微生物处理剂。
其有益效果在于：
(1)采用碳气凝胶作为吸附剂，孔隙率高达80%，比表面积大，能够吸附大量的光合细菌;
(2)采用明胶和海藻酸钙的双重缓释作用，缓释时间较长，释放量稳定，持续时间长，有效处理时间可达40-50天;
(3)传统方法仅采用吸附固定或者包埋固定，而本发明通过先采用吸附性强的碳气凝胶将大量的光合细菌进行固定，均匀分散在碳气凝胶上，外面再包裹上缓释剂，随着处理时间的增长，吸附在碳气凝胶表面的光合细菌能够与有机废水接触，同时提高了氢气的产生量，并且产生的氢气能够储存在碳气凝胶的微孔内，不需要在处理废水的过程中专门设置回收氢气的元件，仅通过回收碳气凝胶放氢即可;
(4)通过调节吸附剂和包埋剂、光合细菌的特定组成比，将三者限定在特定的比例范围内，协同配合，得到的包埋-吸附固定微生物处理剂处理废水，COD去除率可最高达到99.1%，产氢量显著提高。
具体实施方式
实施例1：
1)碳气凝胶的制备：称取45g的纤维素，加入到一定浓度的氢氧化钾溶液中，再加入4g的甲醛，加热至65℃下进行搅拌反应2小时，将反应后的溶液冷却至-12℃，然后冰冻8小时，取出制备得到水凝胶，然后老化，冷冻干燥，得到有机气凝胶，将有机气凝胶在氮气保护下于900℃碳化，得到碳气凝胶备用;
2)将培养好的光合细菌菌液与碳气凝胶混合，重量比3：1，反应3天，然后固液分离，得到碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料;
3)包埋剂的制备：将2g的明胶、4.5g的海藻酸钙加入50g的蒸馏水中，加热到70℃后，制备得到包埋试剂溶液;
4)将包埋试剂溶液冷却到35℃，按包埋试剂溶液与碳气凝胶重量比2：1的比例将碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料加入，制备得到包埋-吸附固定微生物处理剂。
高浓度有机废水的处理：将上述得到的包埋-吸附固定微生物处理剂装入反应装置中，再加入高浓度有机废水，密封光照，在废水中的有效处理时间为25天，测定废水中COD的去除率，以及碳气凝胶的储氢量。
实施例2：
1)碳气凝胶的制备：称取48g的纤维素，加入到一定浓度的氢氧化钾溶液中，再加入4.5g的甲醛，加热至68℃下进行搅拌反应2.5小时，将反应后的溶液冷却至-10℃，然后冰冻8小时，取出制备得到水凝胶，然后老化，冷冻干燥，得到有机气凝胶，将有机气凝胶在氮气保护下于1050℃碳化，得到碳气凝胶备用;
2)将培养好的光合细菌菌液与碳气凝胶混合，重量比5：1，反应3天，然后固液分离，得到碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料;
3)包埋剂的制备：将3g的明胶、4g的海藻酸钙加入55g的蒸馏水中，加热到70℃后，制备得到包埋试剂溶液;
4)将包埋试剂溶液冷却到35℃，按包埋试剂溶液与碳气凝胶重量比4：1的比例将碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料加入，制备得到包埋-吸附固定微生物处理剂。
高浓度有机废水的处理：将上述得到的包埋-吸附固定微生物处理剂装入反应装置中，再加入高浓度有机废水，密封光照，在废水中的有效处理时间为40天，测定废水中COD的去除率，以及碳气凝胶的储氢量。
实施例3-9
制备方法同实施例2，按照表1所示的比例配置，测定废水中COD的去除率，以及碳气凝胶的储氢量。
对比例1：
1)包埋剂的制备：将5.0g的明胶、5.5g的海藻酸钙加入90g的蒸馏水中，加热到100℃后，制备得到包埋试剂溶液;
4)将包埋试剂溶液冷却到40℃，按包埋试剂溶液与光合细菌菌液重量比8.5：1的比例，制备得到包埋后的微生物处理剂。
高浓度有机废水的处理：将上述得到的包埋微生物处理剂装入反应装置中，再加入高浓度有机废水，密封光照，在废水中的有效处理时间为20天，测定废水中COD的去除率，以及碳气凝胶的储氢量。
对比例2：
1)碳气凝胶的制备：称取48g的纤维素，加入到一定浓度的氢氧化钾溶液中，再加入4.5g的甲醛，加热至68℃下进行搅拌反应2.5小时，将反应后的溶液冷却至-10℃，然后冰冻8小时，取出制备得到水凝胶，然后老化，冷冻干燥，得到有机气凝胶，将有机气凝胶在氮气保护下于1050℃碳化，得到碳气凝胶备用;
2)将培养好的光合细菌菌液与碳气凝胶混合，按重量比9：1，反应3天，然后固液分离，得到碳气凝胶吸附光合细菌的复合材料。
高浓度有机废水的处理：将上述得到的吸附固定微生物处理剂装入反应装置中，再加入高浓度有机废水，密封光照，在废水中的有效处理时间为10天，测定废水中COD的去除率，以及碳气凝胶的储氢量。