一種處理氨氮廢水的氨氮降解菌固定化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及廢水處理技術領域，特別涉及一種處理氨氮廢水的氨氮降解菌固定化 方法。
【背景技術】
[0002] 氨氮廢水主要來源于石油化工、煤氣化、冶金、油漆、鞣革、顏料、化肥、煉焦等工業 廢水。氨氮廢水直接排入河流中，會引起水體富營養化，造成藻類及其他浮游生物快速繁 殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，造成魚類等其他生物因缺氧而大量死亡。當水中的氨氮 以氧化物亞硝態氮存在時，能使動物的抵抗力下降，破壞紅血球，造成血液的供氧能力喪 失，并且亞硝態氮還會引起動物的肝、脾臟和腎臟的功能減弱。因此，需要嚴格控制氨氮廢 水中氨氮的排放量。
[0003] 目前，利用微生物技術降解氨氮廢水的技術中應用較為廣泛的是活性污泥法和生 物膜法。這兩種方法都具有投資小、運行費用低、無二次污染的特點，但同時也存在菌種流 失嚴重，菌群濃度小，反應體系易受外界影響不穩定的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明實施例公開了一種處理氨氮廢水的氨氮降解菌固定化方法，用于解決菌種 流失嚴重，菌群濃度小且反應體系易受外界影響不穩定的問題。技術方案如下：
[0005] -種處理氨氮廢水的氨氮降解菌固定化方法，包括以下步驟：
[0006]1)、將海藻酸鈉、聚乙烯醇和斜發沸石加入水中，在70~100°C下攪拌均勻，制得 混合漿液；其中，所述海藻酸鈉與所述水的比例為（〇. 1~l)g:l〇〇mL，所述聚乙烯醇與所述 水的比例為（3~10) g: 100mL，所述聚乙稀醇與所述斜發沸石的質量比為6: (1~10);
[0007]2)、將所述混合漿液的溫度降至30~45°C，向混合漿液中加入氨氮降解菌，攪拌， 制成含有氨氮降解菌的混合漿液；
[0008] 3)、將含有氨氮降解菌的混合漿液逐滴加入到質量分數為1 %~10%的氯化鈣溶 液中，0~10°C靜止2~24h，得到氨氮降解菌包埋顆粒；
[0009] 4)、用生理鹽水或水沖洗氨氮降解菌包埋顆粒，獲得固定化氨氮降解菌顆粒。
[0010] 在本發明的一種優選實施方式中，所述海藻酸鈉與所述水的比例為（0. 2~0. 7) g:100mL，優選為（0? 3 ~0? 5)g:100mL。
[0011] 在本發明的一種優選實施方式中，所述聚乙烯醇與所述水的比例為（4~8) 區：10〇1111，優選為（6~7)8:10〇1111。
[0012] 在本發明的一種優選實施方式中，所述聚乙烯醇與所述斜發沸石的質量比為 6: (2~8)，優選為6: (2~5)。
[0013] 在本發明的一種優選實施方式中，所述氯化鈣溶液的質量分數為3%~8%，優選 為5%~6% 〇
[0014] 在本發明的一種更為優選實施方式中，所述斜發沸石的粒度為200~500目。
[0015] 在本發明的一種優選實施方式中，所述斜發沸石為改性的鈉型斜發沸石。
[0016] 在本發明的一種更為優選實施方式中，所述改性的鈉型斜發沸石由以下方法制 得：
[0017] 1)、將斜發沸石浸泡于質量分數為1 %~25%的氯化鈉溶液中，浸泡溫度為20~ l〇〇°C，浸泡時間為2~30h;所述斜發沸石與所述氯化鈉溶液的質量比為1: (1~10);
[0018] 2)、將在氯化鈉溶液中浸漬過的斜發沸石粉洗滌至中性、90~109°C干燥處理，于 400~500°C下焙燒處理，制得改性的鈉型斜發沸石。
[0019] 在本發明的一種優選實施方式中，所述將斜發沸石浸泡于質量分數為8% -15% 的氯化鈉溶液中，浸泡溫度為（20-60) °C，浸泡時間為（10_25)h;所述斜發沸石與所述氯化 鈉溶液的質量比為1: (3-8)。
[0020] 在本發明的一種優選實施方式中，干燥溫度為105 °C，焙燒溫度為450°C
[0021] 本發明提供的一種處理氨氮廢水的氨氮降解菌固定化方法，使氨氮降解菌固定在 載體內，不會隨水體流失，高濃度氨氮降解菌提高了系統的穩定性。同時斜發沸石對氨氮有 吸附和降解作用，增大了系統容積負荷，提高了氨氮的去除效率。
【具體實施方式】
[0022] 本發明提供的一種處理氨氮廢水的氨氮降解菌固定化方法，包括以下步驟：
[0023] 1)、將海藻酸鈉、聚乙烯醇和斜發沸石加入水中，在70~100°C下攪拌均勻，制得 混合漿液；其中，所述海藻酸鈉與所述水的比例為（〇. 1~l)g:l〇〇mL，所述聚乙烯醇與所 述水的比例為（3~10)g:100mL，所述聚乙烯醇與所述改性的鈉型斜發沸石的質量比為 6: (1 ~10);
[0024] 2)、將所述混合漿液的溫度降至30~45°C，向混合漿液中加入氨氮降解菌，攪拌， 制成含有氨氮降解菌的混合漿液；
[0025] 3)、將含有氨氮降解菌的混合漿液逐滴加入到質量分數為1 %~10%的氯化鈣溶 液中，0~10°C靜止2~24h，得到氨氮降解菌包埋顆粒；
[0026] 4)、用生理鹽水或水沖洗氨氮降解菌包埋顆粒，獲得固定化氨氮降解菌顆粒。
[0027] 在本發明的技術方案中，將海藻酸鈉、聚乙烯醇和斜發沸石加入水中，可在70~ 100°C下水浴或者油浴攪拌，制得混合漿液。本領域技術人員可先向水中加入海藻酸鈉和 聚乙烯醇，待二者溶解后，再加入斜發沸石，并且根據海藻酸鈉、聚乙烯醇和斜發沸石的加 入量、聚乙烯醇的平均聚合度和加熱溫度，確定攪拌時間，一般需要40min，為了避免攪拌時 產生大量的氣泡，攪拌的轉速可控制在60~lOOrmp(轉/分鐘）。海藻酸鈉與水的比例為 (0. 1~1)g: 100mL，聚乙稀醇與水的比例為（3~10)g: 100mL，聚乙稀醇與斜發沸石的質量 比為6: (1~10)，是為了得到粘稠的混合漿液，便于后續形成顆粒。之后要將混合漿液冷 卻至30~45°C，防止溫度過低混合漿液凝固，又不能過高，影響氨氮降解菌的活性。待菌 在漿液中混合均勻后，將含有氨氮降解菌的混合漿液逐滴滴入到1%~10%的氯化鈣溶液 中。在實際應用中，可選用注射器針管吸取含有氨氮降解菌的混合漿液，距離氯化鈣溶液一 定距離，一般為（10~30)cm，逐滴滴入到氯化鈣溶液中，0~KTC低溫靜止2~24小時，得 到氨氮降解菌包埋顆粒。最后用生理鹽水或水將氯化鈣溶液清洗掉，獲得固定化氨氮降解 菌包埋顆粒。這些顆粒可直接投加到生物反應器中用于生物強化反應，并且不會隨氨氮廢 水流動而流失，高濃度菌富集在以斜發沸石為主的載體中，增強了系統穩定性和容積負荷， 提高了氨氮的降解效率。因此，本發明的技術方案針對氨氮廢水中氨氮具有非常好的降解 效果。
[0028] 需要說明的是，本領域技術人員能夠想到，通常使用的聚乙烯醇的平均聚合度在 1500以上，聚乙烯醇的聚合度過低溶于水后不能形成粘稠的液體，在后續的實驗中都不能 得到氨氮降解菌包埋顆粒。
[0029] 優選地，斜發沸石為改性的鈉型斜發沸石，粒度為200~500目，本領域技術人員 可以想到，沸石具有豐富的孔道和空穴，粒度越小，相同質量下，斜發沸石的比表面積越大， 越利于斜發沸石吸附廢水中的物質，越能發揮良好的吸附性能，改性的鈉型斜發沸石改變 了沸石原有的孔徑結構，減小了位阻，使Na+均勻分布在斜發沸石空穴結構中，增大了斜發 沸石對氨氮的降解效率，粒度過細降低孔隙率，減少沸石空穴結構，所以顆粒孔隙不能過 小。綜合以上兩種因素，優選斜發沸石的粒度為200~500目，更優選粒度為500目。
[0030] 在本發明的技術方案中，海藻酸鈉與水的比例為（0. 2~0. 7)g:100mL，優選為 (0. 3~0. 5)g: 100mL;聚乙稀醇與水的比例為（4~8)g: 100mL，優選為（6~7)g: 100mL;聚 乙烯醇與斜發沸石的質量比為6: (2~8)，優選為6: (2~5)，保證固定化氨氮降解菌包埋 顆粒具有更好的機械強度和傳質性能，利于提高廢水中的氨氮降解效果。
[0031] 在本發明的技術方案中，氯化鈣溶液的質量分數為3 %~8 %，優選為5 %~6 %， 保證含有氨氮降解菌的混合漿液能夠在氯化鈣溶液中快速充分交聯成粒。
[0032] 在本發明的技術方案中，優選斜發沸石為改性的鈉型斜發沸石，改性的鈉型斜發 沸石由以下方法制得：
[0033]1)、將斜發沸石浸泡于質量分數為1 %~25%的氯化鈉溶液中，浸泡溫度為20~ l〇〇°C，浸泡時間為2~30h;所述斜發沸石與所述氯化鈉溶液的質量比為1: (1~10);
[0034]2)、將在氯化鈉溶液中浸漬過的斜發沸石粉洗滌至中性、90~109°C干燥處理，于 400~500°C下焙燒處理，制得改性的鈉型斜發沸石。
[0035] 在本發明的技術方案中，所述將斜發沸石浸泡于質量分數為8%~15%的氯化鈉 溶液中，浸泡溫度為（20~60) °C，浸泡時間為（10~25)h;所述斜發沸石與所述氯化鈉溶 液的質量比為1: (3~8)。此條件為優化的方案，可獲得對氨氮降解性能更好的改性的鈉型 斜發沸石，并且節省試劑和時間。
[0036] 在本發明的技術方案中，優選地，干燥溫度為105°C，焙燒溫度為450°C。需要說明 的是，本發明技術方案中用到的水可以為蒸餾水，雙蒸水，去離子水。
[0037] 下面將結合具體實施例對本發明的技術方案進行描述，所描述的實施例僅僅是本 發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在 沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0038] 以下實施例中使用的氨氮降解菌為博天環境集團股份有限公司研發中心馴化獲 得氨氮降解復合菌；
[0039] 實施例所用到的試劑均市售可得。
[0040] 實施例1
[0041] (1)配制CaCU容液：稱取5gCaCl2，用495g蒸餾水溶解，制得質量分數為1 %的 CaCU容液。
[0042] (2)固定化氨氮降解菌顆粒制備：在200ml蒸餾水中加入6g聚乙烯醇、2g海藻酸 鈉和10g粒度為200目改性的鈉型斜發沸石粉末，在70°C水浴鍋中以70rpm的轉速連續攪 拌1小時，制得混合勻衆。待制得混合勻漿冷卻至35°C，向其中加入10ml高氨氮降解復合 菌，繼續攪拌，制成含有氨氮降解菌的混合勻漿。用帶有針頭的50mL注射器吸取含有氨氮 降解菌的混合勻漿，再將其滴入到質量分數為1%的CaCl2溶液中，針頭與CaCl2溶液液面 距離為15cm，以保證液滴在空中下落過程中收