專利名稱：：包埋有固定化優勢菌的微膠囊及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
：本發明屬于污水的微生物處理
技術領域：
，尤其涉及一種包埋固定化細菌的微膠囊及其制備和在污水處理中的應用。
背景技術：
：對于高得率木漿造紙廠的污水可用與其他造紙污水相同的方法進行處理，治理技術多樣化，但生物處理是其不可缺少的重要組成部分。生物處理作為經濟合理、有效的水污染控制手段，目前常用的方法有活性污泥法以及生物膜法，而強化生物技術也逐漸成為研究熱點，例如微生物的固定化。目前微生物的固定化主要有吸附法、共價結合法、交聯法、包埋法等四大類。吸附法是指微生物吸附在載體表面而固定的方法，生物膜法是其代表性的例子，吸附法由于耐水沖擊性不強而受到限制；共價結合法和交聯法因化學反應過程復雜激烈，因此污水處理中這兩種方法基本不用；現有的包埋法技術因其傳質性能差、凝膠機械強度低而影響其應用。
發明內容本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種成本低、生物相容性好、傳質性能好、機械強度高、并能有效處理造紙廢水的包埋有固定化優勢菌的微膠囊，還提供一種工藝簡單、成本低、環境友好的微膠囊的制備方法及應用。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種包埋有固定化優勢菌的微膠囊，其特征在于所述微膠囊由內核和外覆的膜構成，其內核為海藻酸鈣凝膠珠，所述海藻酸鈣凝膠珠中包含有納米材料固定的優勢菌，內核外包覆有殼聚糖膜，殼聚糖膜外包覆有海藻酸鈉膜，所述微膠囊的平均粒徑一般為l~2mm。上述微膠囊中包含的優勢菌是用同步培養法對活性污泥進行馴化、分離濃縮后，在含造紙廢水培養基或含木質素培養基中篩選得到，其可以是假單胞菌屬、戈登氏菌屬中的任意一種細菌，所述的優勢菌能有效降解造紙廢水中的木質素、芳香烴類等有毒有機污染物。上述用于固定優勢菌的納米材料為二氧化硅，二氧化硅的比表面積為1000m2/g~1200m2/g。本發明還提供一種上述包埋有固定化優勢菌的微膠囊的制備方法，包括以下步驟(l)優勢菌的篩選采集活性污泥，用同步培養法對活性污泥進行馴化，所述同步培養法是指用生活污水與造紙廢水的配比混合液進行馴化，且造紙廢水與生活污水的體積比逐日增加，直至造紙廢水替代生活污水；將馴化成熟的活性污泥分離濃縮制成不同濃度的菌懸液，在含選擇性培養基(含造紙廢水培養基或含木質素培養基)對菌懸液進行劃線分離后，篩選出高效降解造紙廢水的優勢菌懸液；(2)優勢菌的固定首先向海藻酸鈉溶液(質量分數為1.5~2.5%)中添加乳化劑吐溫80，100體積的海藻酸鈉溶液中添加0.5~1體積的吐溫80，攪拌均勻后得溶液A;將篩選出的優勢菌懸液與納米二氧化硅混合后添加到溶液A中得到溶液B，所述優勢菌懸液在溶液B中的體積分數控制在10~25%，納米二氧化硅在溶液B中的濃度控制在0.51.0g/L;將溶液B以注射方式滴加到氯化鈣溶液(質量分數為3~5%)中進行凝膠化反應，得到小球狀的海藻酸鈣凝膠珠；再將海藻酸鈣凝膠珠與殼聚糖溶液(可選用質量分數為1.5~2.0%殼聚糖溶液)進行成膜反應，最后用海藻酸鈉溶液(可選用質量分數為0.15~0.2%的海藻酸鈉溶液)覆膜，制得包埋有固定化優勢菌的微膠囊。本發明還提供一種上述包埋有固定化優勢菌的微膠囊在木漿造紙廢水處理上的應用。所述微膠囊一般用于處理pH值為7~9的木漿造紙廢水。每升木漿造紙廢水中可添加20~50g的微膠囊。將添加有所述微膠囊的木漿造紙廢水置于曝氣生化處理池中對其進行曝氣處理，曝氣生化處理池中的水力停留時間為8~30小時，溶解氧濃度控制在2~8mg/L。與現有技術相比，本發明的優點在于將高效降解造紙廢水的優勢菌固定在納米材料上再包埋于微膠囊中，從而有效提高了微生物對造紙廢水的處理效果，減少了微生物的流失；其次，本發明中裝備微膠囊的物質——海藻酸鈉其生物相容性好，且廉價易得，分子鏈上有大量的梭基，可以通過正、負電荷吸引與許多聚陽離子物質形成聚電解質膜；再次，本發明在成膜壁材中添加了適量的壁材添加物——納米二氧化硅，其有很大的比表面積和細孔容積，利用二氧化硅的吸附作用，一方面可以使更多的小分子的降解基質和溶解氧被吸附進微膠囊并濃縮在二氧化硅表面和周圍，為微生物的代謝活動營造良好的微環境，加快了有機物的降解過程，另一方面還可以延長降解基質與微生物的接觸時間，達到更好的降解效果；同時，納米二氧化硅材料的加入，還有助于本發明微膠囊的傳質性能和機械強度性能的提高。此外，本發明微膠囊的制備工藝簡單，成本低；在應用于造紙廢水的處理時，其操作也非常方便，可直接利用原有用于造紙廢水的沉淀池和生化處理池，不需要重大投資，處理效果好，能夠滿足環保要求。本發明微膠囊制備用的材料可液化，菌種也可重復利用，工藝運行過程中不會產生不良氣體及污泥，有利于生態環境的保護。具體實施例方式實施例1:一種包埋有固定化優勢菌的微膠囊，該微膠囊是由內核和外覆的膜構成，其內核為海藻酸鈣凝膠珠，所述海藻酸鈣凝膠珠中包含有納米二氧化硅材料(比表面積為1000m2/g)固定的優勢菌，內核外包覆有殼聚糖膜，殼聚糖膜外包覆有海藻酸鈉膜，內核材料中包含的優勢菌為產堿假單胞菌(尸5^^0附0"0"/0//扭"^50。本實施例的微膠囊是通過以下方法和步驟制備得到(1)優勢菌的篩選采集生活污水下的活性污泥，用同步培養法對活性污泥進行馴化；將馴化成熟的活性污泥分離濃縮制成不同濃度的菌懸液，在含造紙廢水的平板上對菌懸液進行劃線分離后，篩選出一株高效降解造紙廢水的優勢菌產堿假單胞菌，制備優勢菌懸液；(2)利用包埋法對優勢菌進行固定首先向100ml質量分數為2M的海藻酸鈉溶液中添加lml的乳化劑吐溫80，攪拌均勻后得溶液A;將篩選出的優勢菌懸液與納米二氧化硅材料(比表面積為1000m2/g)混合后添加到溶液A中得到溶液B,所述優勢菌懸液在溶液B中的體積分數控制在15%,納米二氧化硅材料在溶液B中的濃度控制在0.75g/L;用注射器將攪拌均勻的溶液B滴加到100ml質量分數為4%的氯化鈣溶液中進行凝膠化反應，得到平均粒徑為2mm的小球狀海藻酸鈣凝膠珠；再將海藻酸鈣凝膠珠與20ml質量分數為1.8%的殼聚糖溶液進行成膜反應，最后用20ml質量分數為0.18y。的海藻酸鈉溶液覆膜，制得包埋有固定化優勢菌的微膠囊。將上述制得的包埋有固定化優勢菌的微膠囊用于對木槳造紙廢水的處理，木漿造紙廢水的pH值為8.2，每升木漿造紙廢水中添加40g的微膠囊；將添加有微膠囊的木漿造紙廢水置于曝氣生化處理池中對其進行曝氣處理，曝氣生化處理池中的水力停留時間為24小時，溶解氧濃度控制在6mg/L。每隔2小時取一次水樣，按重鉻酸鉀法測定造紙廢水進出水的CODcr以判斷處理效果，檢測收集到的數據如下表一所示表一實施例1中檢測的造紙廢水進出水的CODcr值<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例2:一種包埋有固定化優勢菌的微膠囊，該微膠囊是由內核和外覆的膜構成，其內核為海藻酸鈣凝膠珠，所述海藻酸鈣凝膠珠中包含有納米二氧化硅材料(比表面積為1200m2/g)固定的優勢菌，內核外包覆有殼聚糖膜，殼聚糖膜外包覆有海藻酸鈉膜，內核材料中包含的優勢菌為和善戈登氏菌(Gonio"/art附!'c"/fs)。(1)優勢菌的篩選采集生活污水下的活性污泥，用同步培養法對活性污泥進行馴化；將馴化成熟的活性污泥分離濃縮制成不同濃度的菌懸液，在含木質素的平板上對菌懸液進行劃線分離后，篩選出一株高效降解造紙廢水的優勢菌和善戈登氏菌，制備優勢菌懸液；(2)利用包埋法對優勢菌進行固定首先向50ml質量分數為2%的海藻酸鈉溶液中添加0.5ml的乳化劑吐溫80，攪拌均勻后得溶液A;將篩選出的優勢菌懸液與納米二氧化硅材料(比表面積為1200m2/g)混合后添加到溶液A中得到溶液B，所述優勢菌懸液在溶液B中的體積分數控制在25%，納米二氧化硅材料在溶液B中的濃度控制在1.0g/L;用注射器將攪拌均勻的溶液B滴加到100ml質量分數為4%的氯化鈣溶液中進行凝膠化反應，得到平均粒徑為lmm小球狀的海藻酸鈣凝膠珠；再將海藻酸鈣凝膠珠與20ml質量分數為1.8%的殼聚糖溶液進行成膜反應，最后用20ml質量分數為0.15M的海藻酸鈉溶液覆膜，制得包埋有固定化優勢菌的微膠囊。本實施例中污水的水質、處理量都同實施例1。將上述制得的包埋有固定化優勢菌的微膠囊用于對木漿造紙廢水的處理，木漿造紙廢水的pH值為8.2，每升木漿造紙廢水中添加50g的微膠囊；將添加有微膠囊的木漿造紙廢水置于曝氣生化處理池中對其進行曝氣處理，曝氣生化處理池中的水力停留時間為10小時，溶解氧濃度控制在8mg/L。每隔2小時取一次水樣，按重鉻酸鉀法測定造紙廢水進出水的CODcr以判斷處理效果，檢測收集到的數據如下表二所示表二實施例2中檢測的造紙廢水進出水的CODcr值<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種包埋有固定化優勢菌的微膠囊，其特征在于所述微膠囊由內核和外覆的膜構成，其內核為海藻酸鈣凝膠珠，所述海藻酸鈣凝膠珠中包含有納米材料固定的優勢菌，內核外包覆有殼聚糖膜，殼聚糖膜外包覆有海藻酸鈉膜。2、根據權利要求1所述的包埋有固定化優勢菌的微膠囊，其特征在于所述優勢菌是用同步培養法對活性污泥進行馴化、分離濃縮后在選擇性培養基中篩選得到，采用的選擇性培養基為含造紙廢水培養基或含木質素培養基。3、根據權利要求2所述的包埋有固定化優勢菌的微膠囊，其特征在于所述優勢菌是假單胞菌屬、戈登氏菌屬中的任意一種細菌。4、根據權利要求1~3中任一項所述的包埋有固定化優勢菌的微膠囊，其特征在于所述納米材料為二氧化硅，二氧化硅比表面積為1000~1200m2/g。5、一種如權利要求1~4中任一項所述的包埋有固定化優勢菌的微膠囊的制備方法，包括以下步驟(1)優勢菌的篩選采集活性污泥，用同步培養法對活性污泥進行馴化，將馴化成熟的活性污泥分離濃縮制成不同濃度的菌懸液，在含造紙廢水培養基或含木質素培養基上對菌懸液進行劃線分離后篩選出高效降解造紙廢水的優勢菌懸液；(2)優勢菌的固定首先向海藻酸鈉溶液中添加乳化劑吐溫80,每100體積的海藻酸鈉溶液中添加0.5-1體積的吐溫80，攪拌均勻后得溶液A;將篩選出的優勢菌懸液與納米二氧化硅混合后添加到溶液A中得到溶液B，所述優勢菌懸液在溶液B中的體積分數控制在10~25%，納米二氧化硅在溶液B中的濃度控制在0.5lg/L;將溶液B以注射方式滴加到氯化鈣溶液中進行凝膠化反應，得到海藻酸鈣凝膠珠；再將海藻酸麪凝膠珠與殼聚糖溶液進行成膜反應，最后用海藻酸鈉溶液覆膜，制得包埋有固定化優勢菌的微膠囊。6、一種如權利要求1~4中任一項所述的包埋有固定化優勢菌的微膠囊在木漿造紙廢水處理上的應用。7、根據權利要求6所述的應用，其特征在于所述木漿造紙廢水的pH值為79。8、根據權利要求6或7所述的應用，其特征在于每升木漿造紙廢水中添加20~50g的包埋有固定化優勢菌的微膠囊。9、根據權利要求8所述的應用，其特征在于對添加有所述微膠囊的木漿造紙廢水進行曝氣處理，曝氣池中的水力停留時間為830小時，溶解氧濃度控制在2~8mg/L。全文摘要本發明公開了一種包埋有固定化優勢菌的微膠囊，該微膠囊是由內核和外覆的膜構成，其內核為海藻酸鈣凝膠珠，海藻酸鈣凝膠珠中包含有納米材料固定的優勢菌，內核外包覆有殼聚糖膜，殼聚糖膜外包覆有海藻酸鈉膜。該微膠囊是通過優勢菌的篩選、優勢菌的固定等步驟制備得到，能夠有效地應用于對木漿造紙廢水的處理。本發明微膠囊的制備方法簡單，成本低，制得的微膠囊其傳質性能和機械強度得到很大提高，對造紙廢水的處理效果更好。文檔編號C12R1/01GK101348781SQ20081014323公開日2009年1月21日申請日期2008年9月18日優先權日2008年9月18日發明者鋼何,施英喬,佳林,熊曉妹,陳介南申請人:中南林業科技大學