專利名稱：一種甘蔗渣基生物膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理處理技術(shù)，更具體的說是甘蔗渣基生物膜在污染水體治理中的 應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)發(fā)展和人民生活水平的提高各種含氮廢水大量排放造成了嚴(yán)重的水體 富營養(yǎng)化的問題。此外，由于汽車的大量使用，空氣中氮氧化物的濃度日益增加導(dǎo)致了雨水 氮含量的增加，加速了水體富營養(yǎng)化的進(jìn)程。尤其對于城市人工景觀水體而言，因近年來國 內(nèi)各大城市水資源短缺問題越來越嚴(yán)重，各大公園及景觀河道均使用中水作為景觀水提補 充用水。國家中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定其氮排放量為20mg/l (總氮)，這個數(shù)值對于景觀水體水質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)(五類水標(biāo)準(zhǔn)2mg/l)相比相差數(shù)倍。因此，有效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、實用、系統(tǒng)的除氮 方法對于景觀水體中氮或控制水體中氮的含量具有重大的社會和經(jīng)濟(jì)意義。目前，傳統(tǒng)的景觀水富營養(yǎng)化處理的方法可分為物理法、化學(xué)法和生物_生態(tài)修 復(fù)技術(shù)等多種，因傳統(tǒng)的物理法能源消耗過大，并且安裝大型設(shè)備噪音大，影響景觀，而傳 統(tǒng)的化學(xué)法、雖然有短期效果但在長遠(yuǎn)看來，各種化學(xué)藥劑對水生態(tài)環(huán)境有著永久的破壞 作用。所以，生物-生態(tài)法脫除水中過剩的氮元素是現(xiàn)今行業(yè)一致推崇的有效方法。脫氮最根本的技術(shù)都離不開微生物的降解作用。而經(jīng)篩選過的高效硝化菌和反硝 化菌是景觀水生物脫氮技術(shù)中的核心菌種。生物脫氮技術(shù)首先將通過硝化菌的硝化作用將 銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，再通過反硝化作用將后者轉(zhuǎn)變成氮氣排入大氣中，最終實現(xiàn)氮元素 的循環(huán)和氨氮的無害化。而傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)中存在著如下問題①因水體深度的不同溶解氧的濃度不 均、而硝化(硝化過程為耗氧過程)細(xì)菌自身無法大量富集于水體表層，因而影響其生物活 性②因部分營養(yǎng)鹽及碳源的短缺導(dǎo)致有效微生物在水體中無法存活或存活時間過短③大 量微生物因其自身重力所致，沉淀至水體底泥中，喪失其降解水體中溶解態(tài)氮元素的作用 ④一些高分子微生物載體因自身無法降解、導(dǎo)致水體產(chǎn)生二次污染。目前，人們越來越多的將在傳統(tǒng)上只應(yīng)用于高濃度有機廢水的生物膜法應(yīng)用于低 濃度水的水體污染處理，特別是對景觀水體富營養(yǎng)化治理是新的應(yīng)用嘗試。生物膜(Biofilm)是通過附著而固定于特定載體上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微生物共生體。 其特點是單位體積生物膜中所含的微生物數(shù)量高、比表面積大。填料是生物膜的主體，填料 的性質(zhì)直接影響生物濾器的處理性能。而目前市場上的填料種類很多，但其材質(zhì)都是非降 解質(zhì)的高分子材料。隨著生物膜在水治理技術(shù)成為主導(dǎo)，具備優(yōu)良特性的新型生物載體將 大量產(chǎn)生，所以生物膜的再生技術(shù)和可降解生物膜填料技術(shù)將飛速發(fā)展。甘蔗渣具有較高的比表面積，高保濕能力，表面性質(zhì)益于微生物附著生長，高機械 強度，較低的堆積密度，高孔隙率高緩沖能力，和易于獲得低成本等適合生物膜填料的物理 特性。另外，甘蔗渣含有緩釋的糖分對于生物膜的附著是有利的，更重要的是甘蔗渣為天然 可降解的纖維素質(zhì)材料，不會形成二次污染。本發(fā)明利用反硝化菌膜和硝化菌膜在同一載體上的特點，反硝化菌膜被硝化菌膜包被，使得微生物絮體內(nèi)產(chǎn)生溶解氧梯度硝化菌膜 在表面，溶解氧高，耗氧實現(xiàn)硝化反應(yīng)；反硝化菌膜在內(nèi)部，由于氧傳遞受阻及外部硝化菌 的大量耗氧，造成厭氧區(qū)，實現(xiàn)厭氧反硝化反應(yīng)。本發(fā)明將提供一種獲得純種的不同的甘蔗渣基生物膜的方法，在同一工作區(qū)間可 以用來進(jìn)行好氧的碳氧化、碳氧化與硝化組合、分段硝化、反硝化和厭氧處理。自然掛膜，細(xì) 菌密度達(dá)到IO6級個/克填料；純種掛膜，細(xì)菌密度達(dá)到IO7級個/克填料。自然掛膜，成膜 時間為30天；純種掛膜，成膜時間為20天。無外界污染源情況下，將不大于100000M2的景 觀水劣V 1類水治理成IV類所需時間為30天。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于污染水體脫氮的技術(shù)，在同一生物膜上實現(xiàn)同步的硝 化反硝化脫氮功能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為硝化、反硝化生物膜制作 過程1，材料A，填料球形框架中填充甘蔗渣基載體B,菌種反硝化菌(編號DNF409)，硝化菌(編號NL009)C，培養(yǎng)基LBM培養(yǎng)基(蛋白胨1%，酵母提取物0. l%，NaCl 0.2%,MgSO4O. 1%)2，制作過程々，將Im3甘蔗渣基填料浸入1/10濃度的100升LBM培養(yǎng)基中，并用氣泵通氣(通 氣量30-501/h)，每天接種反硝化菌2 X IO11Cfu,直至培養(yǎng)結(jié)束，在30°C溫室中培養(yǎng)10天即 可成膜。B，將培養(yǎng)好的反硝化菌生物膜移至新鮮的1/10濃度的100升LBM培養(yǎng)基中，加大 通氣量(通氣量80-1001/h)，每天接種硝化菌ZXlO11Cfu,直至培養(yǎng)結(jié)束，在30°C溫室中培 養(yǎng)10天。C，移至應(yīng)用場地水中，自然培養(yǎng)(15 25°C)10天即可。所述的甘蔗渣基填料比表面積為10m2/g-50m2/g，孔隙率在40% -70%之間，孔徑 在lOOum-lOOOum.。所述的球形框架中甘蔗渣基填料自上而下串聯(lián)組成一體。每平米水域 (水深1米)固定一串(8-10個球形框)。根據(jù)處理水質(zhì)環(huán)境的不同來調(diào)整運行參數(shù)，通常 溶解氧濃度0. 2-3. 0mg/L, pH 6. 5-8. 5，C :N 為 6 :1，以上溫度為 15 30°C。


圖1，圖2為本發(fā)明可實現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮功能的生物膜及載體示意圖。結(jié)合 實施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
具體實施例方式實施方法一1、輸氣管道，2、微生物載體，3、氣泡，4、循環(huán)泵，5、生物膜(球體內(nèi))，6、氣體分布 器實施例1純種掛膜將Im3甘蔗渣基填料如圖1浸入1/10濃度的100升LBM培養(yǎng)基中，并用氣泵通氣(通氣量30-501/h)，每天接種反硝化菌2 X IO11Cfu,直至培養(yǎng)結(jié)束，在30°C溫 室中培養(yǎng)10天即可成膜。然后將將培養(yǎng)好的反硝化菌生物膜移至新鮮的1/10濃度的100 升LBM培養(yǎng)基中，加大通氣量(通氣量80-1001/11)，每天接種硝化菌2\1011(^11，直至培養(yǎng) 結(jié)束，在30°C溫室中培養(yǎng)10天。這時生物膜的細(xì)菌指標(biāo)達(dá)到細(xì)菌密度達(dá)到IO7級個/克填 料，轉(zhuǎn)至工作環(huán)境中(如圖2)，對于無外源污染的景觀水可脫氮至2. Omg/1以下，對于污水 處理反應(yīng)池的脫總氮可達(dá)70% (總氮降至20mg/L以下時)。實施方法二1、浮體，2、生物膜載體(球體內(nèi)甘蔗渣)，3、生物膜(球體內(nèi))4、水體實施例2自然掛膜將Im3甘蔗渣基填料如圖2直接浸入工作水體，并用氣泵通氣(通氣量30_501/ h)，每天接種反硝化菌2000cfu/ml直至培養(yǎng)結(jié)束，在20°C以上水溫中培養(yǎng)30天即可成膜。 然后每天接種硝化菌200cfu/ml直至培養(yǎng)結(jié)束，在20°C水溫中培養(yǎng)30天。這時生物膜的 細(xì)菌指標(biāo)達(dá)到細(xì)菌密度達(dá)到IO6級個/克填料，對于無外源污染的景觀水可脫氮依舊可至 2. Omg/1 以下。
權(quán)利要求
一種經(jīng)處理的甘蔗渣，其特征在于通過震蕩篩分或風(fēng)選手段去除甘蔗渣中短小碎屑，以弱酸堿處理甘蔗渣去除殘?zhí)呛陀泻Τ煞?，獲取通透性強、對多種掛膜微生物適宜的生物膜填料。
2.2，制作過程:a，將Im3甘蔗渣基填料浸入1/10濃度的100升LB培養(yǎng)基中，并用氣泵通氣(通氣量 30-501/h)，每天接種反硝化菌2 X IO11Cfu,直至培養(yǎng)結(jié)束，在30°C溫室中培養(yǎng)10天即可成膜。b，將培養(yǎng)好的反硝化菌生物膜移至新鮮的1/10濃度的100升LB培養(yǎng)基中，加大通氣 量(通氣量80-1001/h)，每天接種硝化菌2 X IO11Cfu,直至培養(yǎng)結(jié)束，在30°C溫室中培養(yǎng)7天。c，移至應(yīng)用場地水中，自然培養(yǎng)(15 25°C ) 10天即可。所述的甘蔗渣基填料比表面積為10m2/g-50m7g，孔隙率在40% -70%之間，孔徑在 lOOum-lOOOum.。所述的球形框架中甘蔗渣基填料自上而下串聯(lián)組成一體。每平米水域(水 深1米)固定一串(8-10個球形框)。根據(jù)處理水質(zhì)環(huán)境的不同來調(diào)整運行參數(shù)，通常溶解 氧濃度0. 2-3. 0mg/L, pH 6. 5-8. 5，C N 為 6 1 以上溫度為 15 30°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中2.Ia步驟所述的填料，為甘蔗渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中2.Ic步驟所述的制作培養(yǎng)基，其特征在于C，培養(yǎng)基LBM培養(yǎng)基 (蛋白胨1 %，酵母提取物0.1%, NaCl 0. 2%, MgSO4O. 1 % )滅菌條件均為121 °C，30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固定化微生物處理污染水體技術(shù)，通過一些固定化技術(shù)手段，將微生物固定在載體上，利用經(jīng)過處理的甘蔗渣作為載體，將一批優(yōu)良的硝化反硝化菌株同時富集于載體之上，通過大量高效微生物對受污染水體經(jīng)的綜合降解作用，可達(dá)到有去除水中氮元素的效果。微生物負(fù)載量達(dá)到10g/l，載體對微生物的高效富集作用提高了微生物對污染水體的處理速度和處理效果。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點是處理各種污染水體投資少，處理效果好，運行成本低，見效快，具有顯著地經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本發(fā)明的主要工藝參數(shù)為，1.自然掛膜，細(xì)菌密度為106級個/克填料；純種掛膜，細(xì)菌密度為107級個/克填料。2.自然掛膜，成膜時間為30天；純種掛膜，成膜時間為20天。3.無外界污染源情況下，將不大于100000m2的景觀水劣V1類水治理成IV類所需時間為30天。本發(fā)明主要應(yīng)用于污染水體的治理，尤其對一些使用傳統(tǒng)工程方法無法治理的受保護(hù)的景觀水體的治理有著顯著優(yōu)勢。
文檔編號C02F3/34GK101983938SQ20101014146
公開日2011年3月9日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者劉曉慶, 朱浩君, 李金玲 申請人:中丹康靈(北京)生物技術(shù)有限公司