申请日2020.04.16
公开(公告)日2020.08.07
IPC分类号C02F3/10; C02F3/28; C02F3/34
摘要
一种生活污水原位净化固定化载体及菌剂负载方法，利用该方法可构建一种大表面积、多孔且表面粗糙的新型载体，并能够实现微生物菌株的高效负载，由此实现微生物的固定化。本发明的优点是：利用本发明技术能够快速实现微生物菌的固定，且有效活菌数高于108个/g载体。有效提高了微生物菌在生活污水中的处理效率，降低了菌的用量，进而能够在农村污水原位小型化处理过程中减少反应器尺寸，节约处理过程能耗，降低污水处理成本。
权利要求书
1.一种生活污水原位净化固定化载体，通过多步合成具有多孔、大比表面积、表面粗糙的载体材料，步骤如下：
1)将100-200ml的EMIMAc(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐)离子液体与50-80ml的BMPyCl(1-丁基-3甲基吡啶氯盐)离子液体混合，构建混合溶剂体系;
2)将10g秸秆缓慢加入到100ml混合溶剂体系中，并在50-100℃下剧烈搅拌溶解2h形成浑浊液;
3)将5-10g壳聚糖溶解于200ml 2%(V/V)的醋酸溶液中，形成壳聚糖-醋酸溶液;
4)将壳聚糖-醋酸溶液缓慢滴加至浑浊液中，并在室温条件下快速搅拌直至滴加完毕;
5)将上述物质在80℃下静置10-12h，过滤并用去离子水洗涤沉淀物质3次，由此形成纤维素-壳聚糖@木质素-半纤维素结构的复合沉淀物质;
6)将10g沉淀物质与100ml蒸馏水置于聚四氟乙烯反应釜中，并于烘箱中加热至180-240℃，维持3-8h;
7)待冷却后，过滤并获得富含羟基、氨基的壳聚糖@木质素沉淀物质，即为所需的大孔、高比表面积、粗糙的固定化载体。
2.一种如权利要求1所述的一种生活污水原位净化固定化载体的菌剂负载方法，其特征在于：通过吸附、负载、冻干的方法制得，步骤如下：
1)将10g载体分散于100ml LB培养基中;
2)将用于污水处理的细菌、放线菌分别接种于上述培养基中;
3)待培养20-24h后，过滤，弃去液体，并将负载有菌体载体经冷冻干燥获得固定化微生物菌，且有效活菌数>108个/g载体;
4)根据污水中污染物浓度，按照菌株对污染物的降解能力，按比例混合负载有微生物单菌体的载体，由此形成能够有效净化生活污水的固定化菌剂。
3.根据权利要求1所述的一种生活污水原位净化固定化载体，其特征在于：所述的纤维素-壳聚糖@木质素-半纤维素结构为以木质素、半纤维素三维空心结构为核，表面负载纤维素和壳聚糖，纤维素与壳聚糖之间通过氢键连接。
4.根据权利要求2所述的一种生活污水原位净化菌剂负载方法，其特征在于：所述的细菌包括硝化菌、反硝化菌、芽孢杆菌、假单胞菌、放线菌。
说明书
一种生活污水原位净化固定化载体及菌剂负载方法
技术领域
本发明涉及生活污水处理技术，特别是一种生活污水原位净化固定化载体及菌剂负载方法。
背景技术
随着时代的发展和人民生活水平的提高，城市建设步伐的加快，人民群众日益增长的消费需求与对美丽城市的渴望越来越强，农村污水基础设施建设相对落后，导致农村污水排入河道、地表等，严重污染环境的同时滋生蚊蝇、产生恶臭气体，威胁人身健康。农村污水处理是我国污水处理行业的重要组成部分，相对城镇仅对生产和生活过程中产生的污水进行处理，农村污水处理还伴随着农村饮用水水源地保护、农村生活垃圾处理以及畜禽养殖废弃物资源化利用和污染防治等环境整治与保护内容。然而我国农村污水处理覆盖率不高，因此，如何因地制宜的高效处理处置农村污水成为了当前社会发展的首要任务之一。
当前农村污水处理多采用集中式处理，技术方法包括：基于自然生态原理的人工湿地处理系统和地下土壤渗滤净化系统，基于生物处理的好氧生物处理系统和厌氧生物处理系统。然而对于住户分散且地形复杂的农村，集中式处理前期的基础设施建设(管网建设)费用极高，严重制约了农村污水处理处置。为此，本发明为了解决现有的偏远农村污水处理处置过程中的难题，开发了基于高速好氧处理处置的固定化载体及微生物处理技术。通过构建3-D 多孔粗糙表面的适合微生物负载材料，复配高效微生物菌剂，能够实现污水的高效处理并达标排放。
发明内容
本发明目的在于克服现有集中式污水处理的不足，提供一种生活污水原位净化固定化载体及负载菌剂方法，与现有技术相比，可以有效提高污水处理效率，节约能源消耗，无需建设大量管网，降低处理成本。
本发明的技术方案：
一种生活污水原位净化固定化载体，通过多步合成具有多孔、大比表面积、表面粗糙的载体材料，步骤如下：
1)将100-200ml的EMIMAc(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐)离子液体与50-80ml的BMPyCl(1- 丁基-3甲基吡啶氯盐)离子液体混合，构建混合溶剂体系;
2)将10g秸秆缓慢加入到100ml混合溶剂体系中，并在50-100℃下剧烈搅拌溶解2h形成浑浊液;
3)将5-10g壳聚糖溶解于200ml2%(V/V)的醋酸溶液中，形成壳聚糖-醋酸溶液;
4)将壳聚糖-醋酸溶液缓慢滴加至浑浊液中，并在室温条件下快速搅拌直至滴加完毕;
5)将上述物质在80℃下静置10-12h，过滤并用去离子水洗涤沉淀物质3次，由此形成纤维素-壳聚糖@木质素-半纤维素结构的复合沉淀物质;
6)将10g沉淀物质与100ml蒸馏水置于聚四氟乙烯反应釜中，并于烘箱中加热至180-240℃，维持3-8h;
7)待冷却后，过滤并获得富含羟基、氨基的壳聚糖@木质素沉淀物质，即为所需的大孔、高比表面积、粗糙的固定化载体。
一种生活污水原位净化菌剂负载方法，步骤如下：
1)将10g载体分散于100mlLB培养基中;
2)将用于污水处理的细菌、放线菌分别接种于上述培养基中;
3)待培养20-24h后，过滤，弃去液体，并将负载有菌体载体经冷冻干燥获得固定化微生物菌，且有效活菌数>108个/g载体;
4)根据污水中污染物浓度，按照菌株对污染物的降解能力，按比例混合负载有微生物单菌体的载体，由此形成能够有效净化生活污水的固定化菌剂。
所述的纤维素-壳聚糖@木质素-半纤维素结构为以木质素、半纤维素三维空心结构为核，表面负载纤维素和壳聚糖，纤维素与壳聚糖之间通过氢键连接;
所述的细菌包括硝化菌、反硝化菌、芽孢杆菌、假单胞菌、放线菌。
本发明的优点和有益效果是：
利用本发明构建的载体具有孔隙率高、比表面积大、富含官能团(羟基、氨基)等特点;与此同时，由于载体表面粗糙，有利于微生物在其上生长，从而实现微生物的固定化。本发明在生活污水处理过程中，不但能利用微生物对水体的净化处理，而且负载有微生物的载体亦能对污染物进行过滤，同时也能为氧化还原反应提供质子，加速污染物去除效果。（发明人林应超;李维尊;季鹏;杨飞;于明言;孙青梅）