一種人工濕地的高效脫氮填料的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種人工濕地填料，它包括聚乙烯醇凝膠、絲瓜絡(luò)、好氧反硝化細菌，所述絲瓜絡(luò)為塊狀纖維多孔材料，體積為1－1.4cm×1－1.4cm×0.5－0.9cm，所述聚乙烯醇凝膠與絲瓜絡(luò)緊密相接，聚乙烯醇凝膠均勻分布于絲瓜絡(luò)的孔隙中，聚乙烯醇凝膠與絲瓜絡(luò)共同將好氧反硝化細菌截留在聚乙烯醇凝膠形成的多聚體化合物孔隙的網(wǎng)絡(luò)空間中。結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，脫氮效率高，生產(chǎn)成本低，機械強度好，使用壽命長，這種填料的主要原料為天然有機纖維材料和有機高分子材料，利用這種材料對好氧反硝化細菌進行固定化并投放到人工濕地系統(tǒng)中，達到了提高人工濕地系統(tǒng)脫氮效率的目的，有效的解決環(huán)境污染問題。
【專利說明】一種人工濕地的高效脫氮填料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及環(huán)保工程中的污水處理領(lǐng)域，更具體涉及一種人工濕地的高效脫氮填料，它適用于人工濕地系統(tǒng)中有效的脫氮。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)“三廢”排放量的增加，生活污水、醫(yī)藥污水、生活垃圾以及農(nóng)業(yè)大量施用化肥、農(nóng)藥導(dǎo)致水資源受到不同程度污染，其中硝酸鹽污染是水資源的主要污染類型之一。
[0003]近年來，人工濕地在污水治理上發(fā)揮了重大作用?；|(zhì)、高等植物、微生物是人工濕地發(fā)揮凈化作用的三個主要因素，而填料是人工濕地的基質(zhì)與載體，它不僅支撐著人工濕地植物與微生物的生命過程，自身還通過物理化學(xué)吸附，沉降絡(luò)合等作用有效去除污染物。許多研究表明，濕地對氮的去除的首要因素是填料中微生物的降解，而碳源作為反硝化過程的電子供體，是影響人工濕地反硝化過程的主要因素。目前，人工濕地填料主要為無機材料，如鋼渣，礫石等，并不能為濕地系統(tǒng)提供一定的碳源，因此，大部分濕地系統(tǒng)都存在碳源不足，需要使用外加碳源提供反硝化電子供體的問題。此外，由于濕地中厭氧的條件比較缺乏，反硝化過程并不能完全進行，所以對于傳統(tǒng)意義上的反硝化而言，人工濕地中氮的去除并不是很徹底。
[0004]20世紀70年代，固定化微生物技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)廢水的生物處理。與其它應(yīng)用游離微生物的過程相比，固定化微生物技術(shù)可以使微生物在某一固定區(qū)域具有較高的密度，減輕或消除微生物的流失，提高反應(yīng)速度，同時便于培養(yǎng)優(yōu)勢微生物種群，提高處理過程的穩(wěn)定性，減少或消除副反應(yīng)的發(fā)生，便于控制處理過程。好氧反硝化細菌是利用好氧反硝化酶的作用，在有氧條件下進行反硝化作用的一類反硝化細菌。因此，將好氧反硝化細菌利用一些天然有機材料進行固定化制備成的固定化好氧反硝化細菌投放到人工濕地系統(tǒng)中作為填料，既可以為濕地系統(tǒng)提供一定的碳源，增加濕地系統(tǒng)中微生物的數(shù)量和活性，又可以使反硝化過程在有氧條件下進行。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是在于提供了一種人工濕地的高效脫氮填料，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，脫氮效率高，生產(chǎn)成本低，機械強度好，使用壽命長，這種填料的主要原料為天然有機纖維材料和有機高分子材料，利用這種材料對好氧反硝化細菌進行固定化并投放到人工濕地系統(tǒng)中，達到了提高人工濕地系統(tǒng)脫氮效率的問題，有效的解決環(huán)境污染問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型采用以下的技術(shù)方案:
[0007]本實用新型以聚乙烯醇為載體，以絲瓜絡(luò)為支持物，對好氧反硝化細菌進行包埋后形成塊狀固定化好氧反硝化細菌，由于聚乙烯醇屬于合成有機高分子材料，絲瓜絡(luò)屬于天然植物纖維，二者均來源廣泛，價格低廉，因此將其作為人工濕地填料，還可以為人工濕地提供一定的碳源作為電子供體，從而提高濕地系統(tǒng)的脫氮效率。所述填料為長方體構(gòu)造，長X寬X高為1.1 — 1.5cmXl.1 — 1.5cmX0.6 — 1cm。所述填料由三部分組成:絲瓜絡(luò)體積為I 一 1.4cmX 1- 1.4cmX0.5 — 0.9cm，聚乙烯醇濃度為8%?10%，好氧反硝化細菌菌懸液濃度為9 X IO5?9X 107cfu/mL，且加菌懸液體積量:聚乙烯醇溶液體積量:絲瓜質(zhì)量=2ml: 13ml: 320mg。
[0008]一種人工濕地填料，它包括聚乙烯醇凝膠、絲瓜絡(luò)、好氧反硝化細菌，其特征在于:所述絲瓜絡(luò)為塊狀纖維多孔材料,體積為I 一 1.4cmX I — 1.4cmX0.5 — 0.9cm,所述聚乙烯醇凝膠與絲瓜絡(luò)緊密相接，聚乙烯醇凝膠均勻分布于絲瓜絡(luò)的孔隙中，聚乙烯醇凝膠和絲瓜絡(luò)共同將好氧反硝化細菌截留在聚乙烯醇凝膠形成的多聚體化合物孔隙的網(wǎng)絡(luò)空間中。
[0009]具體固定化方法如下:
[0010]1、絲瓜絡(luò)的預(yù)處理:取老熟的絲瓜剝?nèi)ネ馄?，除去?nèi)瓤，剪成體積為
1.2cmXl.2cmX0.7cm的小長方體，放在沸水中煮沸20?30min，然后在水龍頭下洗滌，放在去離子水中浸泡12?24h，在70°C烘箱中烘5?6h至恒重，于干燥器中儲存?zhèn)溆谩?br> [0011]2、好氧反硝化細菌菌懸液的制備:
[0012]挑選I?2環(huán)斜面保存的好氧反硝化細菌，加入到經(jīng)過高溫高壓滅菌的富集培養(yǎng)基中，在30°C下曝氣培養(yǎng)48h，得到菌液；將得到的菌液離心，棄去上清液，用0.9%生理鹽水離心洗漆3?4次(6000r/min, IOmin),再用0.9%生理鹽水稀釋到一定體積,混合均勻，4°C貯藏備用。
[0013]富集培養(yǎng)基組成如下:去離子水1000mL，KN032g，K2HPO4Ig, KH2PO4Ig, MgSO40.4g，檸檬酸鈉5g，微量鹽溶液2mL。
[0014]3、以聚乙烯醇為載體，以絲瓜絡(luò)為支持物制備固定化好氧反硝化細菌
[0015]將30g聚乙烯醇加熱溶解于260mL去離子水中，高溫冷卻后放置于室溫下24h，同40mL 一定濃度的好氧反硝細菌菌懸液混合均勻，然后放入40粒已滅菌的絲瓜塊，待混合液充分浸入到絲瓜絡(luò)的縫隙中，用無菌鑷子將浸滿混合液的絲瓜絡(luò)轉(zhuǎn)移到飽和硼酸溶液中，于4°C冰箱中交聯(lián)固化12?24h，用無菌水洗滌2?3后轉(zhuǎn)移至0.9%的生理鹽水中，于4°C冰箱中儲存?zhèn)溆谩?br> [0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果:
[0017]本實用新型人工濕地填料對硝態(tài)氮及COD的去除效果良好，可將濕地系統(tǒng)對COD的去除率提高至60%?80%，對硝態(tài)氮的去除率提高至80%?90%。
[0018]絲瓜系一年生攀援植物，全國各地均有栽培，由于絲瓜屬于天然有機材料，對微生物無毒害作用，絲瓜絡(luò)(又稱絲瓜絡(luò))為重疊式網(wǎng)絡(luò)體，表面粗糙多孔，比表面積大，機械強度好,性質(zhì)穩(wěn)定,聚乙烯醇價格低廉,性質(zhì)穩(wěn)定，因此,本實用新型選擇以聚乙烯醇為載體，以絲瓜絡(luò)為支持物制備固定化好氧反硝化細菌作為人工濕地填料，具有制備方法簡單，脫氮效率高，生產(chǎn)成本低，機械強度好，穩(wěn)定性強，重復(fù)利用性好，使用壽命長等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為一種人工濕地填料的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】[0020]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0021]實施例1:
[0022]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0023]一種人工濕地填料，它包括聚乙烯醇凝膠I絲瓜絡(luò)2好氧反硝化細菌3，所述絲瓜絡(luò)2為塊狀纖維多孔材料，體積為I或1.1或1.2或1.3或1.4cmX I或1.1或1.2或1.3或1.4cmX0.5或0.6或0.7或0.8或0.9cm,所述聚乙烯醇凝膠I與絲瓜絡(luò)2緊密相接,聚乙烯醇凝膠2均勻分布于絲瓜絡(luò)I的孔隙中，聚乙烯醇凝膠和絲瓜絡(luò)共同將好氧反硝化細菌3截留在聚乙烯醇凝膠I形成的多聚體化合物孔隙的網(wǎng)絡(luò)空間中。
[0024]該填料通過固定化細菌技術(shù)，將高濃度的好氧反硝化細菌投放到人工濕地系統(tǒng)中，既可以增加濕地系統(tǒng)中微生物的數(shù)量和活性，還可以為濕地系統(tǒng)提供一定的碳源，作為反硝化的電子供體，提高濕地系統(tǒng)的脫氮效率。由于濕地植物可以為好氧反硝化細菌提供氧氣，并且相關(guān)研究表明，垂直流人工濕地系統(tǒng)中、下層硝態(tài)氮的去除率較低，因此，將該填料填充在濕地系統(tǒng)的中、下層，可將濕地系統(tǒng)對COD的去除率提高至60%?80%，對硝態(tài)氮的去除率提高至80%?90%。
[0025]本實用新型提出的一種用于人工濕地系統(tǒng)的高效脫氮填料，已通過實施例進行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本實用新型的內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述進行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括本實用新型的精神范圍和內(nèi)容中。
【權(quán)利要求】
1.一種人工濕地填料，它包括聚乙烯醇凝膠(I)、絲瓜絡(luò)(2)、好氧反硝化細菌(3)，其特征在于:所述絲瓜絡(luò)(2)為塊狀纖維多孔材料，體積為I 一 1.4cmXl — 1.4cmX0.5 -.0.9cm,所述聚乙烯醇凝膠(I)與絲瓜絡(luò)(2 )緊密相接，聚乙烯醇凝膠(I)均勻分布于絲瓜絡(luò)(2)的孔隙中，聚乙烯醇凝膠(I)和絲瓜絡(luò)(2)共同將好氧反硝化細菌(3)截留在聚乙烯醇凝膠(I)形成的多聚體化合物孔隙的網(wǎng)絡(luò)空間中。
【文檔編號】C02F3/32GK203593664SQ201320576702
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】吳振斌, 張雪琪, 周巧紅 申請人:中國科學(xué)院水生生物研究所