一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境凈化領(lǐng)域的硝化菌及其制備方法，具體是一種固定化硝化菌及其去除水族箱中氨氮的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在水族箱中養(yǎng)殖水生動(dòng)物的過(guò)程中，水生動(dòng)物的糞便及殘餌中都含有大量的氮，水體中氮主要以氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽和有機(jī)氮的形式存在。水體中氨氮和亞硝酸鹽的積聚會(huì)引起水體溶氧急劇下降、有害氣體增多，有害細(xì)菌和條件致病菌大量滋生，造成水生動(dòng)物疾病暴發(fā)和大量死亡。通常水族箱養(yǎng)殖廢水中的氨氮和亞硝酸都采用過(guò)濾式凈化材料去除，例如濾膜、海綿、多孔陶瓷或類(lèi)似的材料，硝化菌(氨氧化細(xì)菌或亞硝酸鹽氧化細(xì)菌)通過(guò)吸附作用附著在該類(lèi)載體材料的孔隙中，在水族箱中的養(yǎng)殖廢水流經(jīng)過(guò)濾材料時(shí)，硝化菌與氨氮或者亞硝酸氮接觸并進(jìn)一步降解去除。過(guò)濾式凈化材料本身不具有降解氨氮和亞硝酸氮的功能，只有足夠的硝化菌附著在過(guò)濾材料上才能達(dá)到去除效果。而大多數(shù)硝化菌是化能自養(yǎng)型微生物，繁殖速度慢，在過(guò)濾材料上的吸附過(guò)程通常需要大約兩到四周的時(shí)間，才能發(fā)揮作用將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，而亞硝酸氮比氨氮的毒性更大而且更容易在養(yǎng)殖廢水中積累。吸附在過(guò)濾材料上的硝化菌還需要的二至四個(gè)星期的時(shí)間才能將亞硝酸氮進(jìn)一步氧化成沒(méi)有毒性的硝酸氮。在過(guò)濾材料放置在水族箱后的兩周至兩個(gè)月的時(shí)間后，水族箱的水質(zhì)才能有利于水生動(dòng)物的生長(zhǎng)。此外過(guò)濾材料的孔隙很容易被堵塞而影響其繼續(xù)使用，必須進(jìn)行定期的清理或更換，在過(guò)濾材料的清洗或更換過(guò)程中，附著在過(guò)濾材料上的硝化菌也被一起清除了，硝化菌在過(guò)濾材料上的再次吸附和富集又需要很長(zhǎng)的時(shí)間。因此，常用的過(guò)濾材料降解氨氮的最大的問(wèn)題是在放置在水族館后不能馬上發(fā)揮作用。此外，過(guò)濾材料在水族箱中的擺放常常是為了美化的目的，而吸附了硝化菌后的過(guò)濾材料會(huì)破壞水族館的美觀(guān)。本發(fā)明將高濃度的活性硝化菌固定化在高分子水凝膠中，制成具有高活性的固定化硝化菌。固定化硝化菌可以在投放到水族箱后立即降解水體中的氨氮和亞硝酸氮。同時(shí)包含了固定化硝化菌的水族館凈化裝置不僅能去除水族箱的氨氮還能與整個(gè)水族館環(huán)境有機(jī)的融為一體，提高水族館的景觀(guān)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備和使用方法。
[0004]一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法，其特征在于，將硝化菌濃縮液加入丙烯酸酯單體溶于去離子水后形成的乳液中，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，經(jīng)乳液自由基聚合形成固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成一定尺寸的規(guī)整顆粒，即得到固定化硝化菌。
[0005]所述的固定化硝化菌中硝化菌濃縮液的質(zhì)量百分比為5?30%，丙烯酸酯單體的質(zhì)量百分比為10?40%，交聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為5?10%，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.1?1.0%，去離子水的質(zhì)量百分比為19?79.9%。
[0006]所述的硝化菌濃縮液是在好氧條件下培養(yǎng)并篩選和馴化處理后得到的硝化菌，混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)為8000-40000 mg/L。
[0007]所述的交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基丙烯酸酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種或其組合。
[0008]所述的引發(fā)劑為N，N，N’，N’ -四甲基乙二胺、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽中的一種或其組合。
[0009]將得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的過(guò)濾槽中，在水族箱自身水循環(huán)過(guò)程中，含氨氮養(yǎng)殖廢水在經(jīng)過(guò)含有固定化硝化菌的過(guò)濾槽去除氨氮后再返回水族箱。
[0010]本發(fā)明采用固定化硝化菌去除水族箱中的氨氮，該固定化硝化菌不僅具有良好的穩(wěn)定性而且保留了硝化菌的活性，具有硝化菌負(fù)載量、活性高、氨氮去除速度快、凈化效率高、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，并且可以直接結(jié)合水質(zhì)凈化裝置，將制備的包埋硝化菌可以應(yīng)用于水族箱中氨氮和亞硝酸氮的去除，可以達(dá)到良好的處理效果。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0012]實(shí)施例1:
將25g分子量為5000的丙烯酸酯單體溶解在36.5g去離子水中形成乳液，在乳液中加入30g MLVSS 15000mg/L的硝化菌濃縮液，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加Λ 7.5g聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和Ig亞硫酸鈉，經(jīng)乳液自由基聚合形成大塊固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成邊長(zhǎng)為2_的立方體，即得到固定化硝化菌。將得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的過(guò)濾槽中，在水族箱自身水循環(huán)流速10 mL/min的連續(xù)通過(guò)固定化硝化菌，與未放置固定化硝化菌對(duì)照，氨氮去除率可達(dá)到98.1%。
[0013]實(shí)施例2:
將1g分子量為10000的丙烯酸酯單體溶解在69.5g去離子水中形成乳液，在乳液中加入15g MLVSS 22000mg/L的硝化菌濃縮液，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加入5g聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.5g亞硫酸鈉，經(jīng)乳液自由基聚合形成大塊固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成邊長(zhǎng)為4_的立方體，即得到固定化硝化菌。將得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的過(guò)濾槽中，在水族箱自身水循環(huán)流速10 mL/min的連續(xù)通過(guò)固定化硝化菌，與未放置固定化硝化菌對(duì)照，氨氮去除率可達(dá)到98.3%。
[0014]實(shí)施例3:
將20g分子量為10000的丙烯酸酯單體溶解在46.5g去離子水中形成乳液，在乳液中加入25g MLVSS 18000mg/L的硝化菌濃縮液，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加入7.5g聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和Ig亞硫酸氫鈉，經(jīng)乳液自由基聚合形成大塊固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成邊長(zhǎng)為2_的立方體，即得到固定化硝化菌。將得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的過(guò)濾槽中，在水族箱自身水循環(huán)流速10 mL/min的連續(xù)通過(guò)固定化硝化菌，與未放置固定化硝化菌對(duì)照，氨氮去除率可達(dá)到97.1%。
[0015]實(shí)施例4:
將1g分子量為4000的丙烯酸酯單體溶解在74.5g去離子水中形成乳液，在乳液中加入1g MLVSS 20000mg/L的硝化菌濃縮液，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加入5g聚乙二醇二丙烯酸酯和0.5g N, N, N，, 四甲基乙二胺，經(jīng)乳液自由基聚合形成大塊固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成邊長(zhǎng)為3_的立方體，即得到固定化硝化菌。將得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的過(guò)濾槽中，在水族箱自身水循環(huán)流速20mL/min的連續(xù)通過(guò)固定化硝化菌，與未放置固定化硝化菌對(duì)照，氨氮去除率可達(dá)到96.6%。
[0016]實(shí)施例5:
將20g分子量為3000的丙烯酸酯單體溶解在52g去離子水中形成乳液，在乳液中加入20g MLVSS 15000mg/L的硝化菌濃縮液，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加入7.5g聚乙二醇二丙稀酸醋和0.5g N, N'-四甲基乙二胺，經(jīng)乳液自由基聚合形成大塊固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成邊長(zhǎng)為5_的立方體，即得到固定化硝化菌。將得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的過(guò)濾槽中，在水族箱自身水循環(huán)流速20 mL/min的連續(xù)通過(guò)固定化硝化菌，與未放置固定化硝化菌對(duì)照，氨氮去除率可達(dá)到96.2%。
[0017]實(shí)施例6:
將15g分子量為5000的丙烯酸酯單體溶解在52g去離子水中形成乳液，在乳液中加入25g MLVSS 10000mg/L的硝化菌濃縮液，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加入7.5g N，Λ/’-亞甲基丙烯酸酰胺和0.5g亞硫酸鈉，經(jīng)乳液自由基聚合形成大塊固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成邊長(zhǎng)為4_的立方體，即得到固定化硝化菌。將得到的固定化硝化菌放置在水族箱中的過(guò)濾槽中，在水族箱自身水循環(huán)流速40 mL/min的連續(xù)通過(guò)固定化硝化菌，與未放置固定化硝化菌對(duì)照，氨氮去除率可達(dá)到95.2%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法，其特征在于，將硝化菌濃縮液加入丙烯酸酯單體溶于去離子水后形成的乳液中，快速攪拌使其混合均勻形成穩(wěn)定的懸濁液，再加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，經(jīng)乳液自由基聚合形成固定化硝化菌的丙烯酸酯水凝膠，將此水凝膠切成一定尺寸的規(guī)整顆粒，即得到固定化硝化菌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法，其特征在于，所述的固定化硝化菌中硝化菌濃縮液的質(zhì)量百分比為5?30%，丙烯酸酯單體的質(zhì)量百分比為10?40%，交聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為5?10%，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.1?1.0%，去尚子水的質(zhì)量百分比為19?79.9%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法，其特征在于，所述的硝化菌濃縮液是在好氧條件下培養(yǎng)并篩選和馴化處理后得到的硝化菌，混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)為8000-40000 mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法，其特征在于，所述的交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基丙烯酸酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法，其特征在于，所述的引發(fā)劑為N，N，N’，N’-四甲基乙二胺、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽中的一種或其組入口 ο
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種去除水族箱中氨氮的固定化硝化菌的制備方法。該固定化硝化菌是由具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的高分子水凝膠及固定在網(wǎng)格中的活性硝化菌構(gòu)成。高分子水凝膠是水溶性丙烯酸酯單體經(jīng)自由基聚合形成。本發(fā)明公開(kāi)了固定化硝化菌在水族箱中使用方法，并提供了固定化硝化菌在水族箱中使用裝置。本發(fā)明實(shí)施例的氨氮去除率可以達(dá)到95%。使用該硝化菌顆粒處理水族箱中氨氮，簡(jiǎn)便易行，氨氮去除率高。
【IPC分類(lèi)】A01K63-04, C02F3-34
【公開(kāi)號(hào)】CN104803487
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510192469
【發(fā)明人】何丹農(nóng), 董亞梅, 童琴, 嚴(yán)鵬
【申請(qǐng)人】上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日