[發(fā)明專利]一種富缺陷碳載體固定微生物的凈水劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710910358.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107434305B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 李潔;肖艷春;陳浩霖;黃婧;陳彪;張燕青;陳陽
• 申請（專利權(quán)）人: 福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;李翠娥

本發(fā)明屬于微生物凈水劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富缺陷碳載體固定微生物的凈水劑及其制備方法。將富缺陷碳載體置于培養(yǎng)基中，同時將復合菌株接種至培養(yǎng)基，經(jīng)振蕩共培養(yǎng)制得凈水劑。由于該凈水劑的碳載體表面有含氧官能團，克服了一般炭載體的疏水性問題，且碳載體表面富含缺陷和二次孔隙結(jié)構(gòu)，為吸附反應提供了更多的活性位點，提高了污染物的吸附效率；含有親水性基團的富缺陷碳載體與微生物共培養(yǎng)有利于碳載體對微生物的吸附固定，同時載體碳上吸附的有機質(zhì)和污染物分別被微生物高效利用和協(xié)同降解，所以該凈水劑具有親水但易于沉淀的特點、碳吸附與生物降解的雙重凈化作用等優(yōu)點，非常適用于養(yǎng)殖厭氧污水的規(guī)模化處理。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物凈水劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富缺陷碳載體固定微生物的凈水劑及其制備方法。

技術(shù)背景

畜牧業(yè)規(guī)模化發(fā)展中，統(tǒng)一的管理，降低了成本，提高了經(jīng)濟效益，但大量集中的污水排放引起的嚴重環(huán)境污染，急需治理。國內(nèi)外對養(yǎng)殖污水處理方式主要有資源化利用和達標排放兩大類，歸納為還田模式、自然處理模式及工業(yè)化處理3種模式，它們各有優(yōu)缺點。我國養(yǎng)殖污水處理的目的是控制、減少其造成的危害，開展綜合利用，最終實現(xiàn)減量化、資源化、無害化和達標排放的目標，減少對作物土壤質(zhì)量和作物品質(zhì)的影響，降低對水體、土壤環(huán)境和氣候環(huán)境的潛在污染風險。

近年來研究者們針對農(nóng)業(yè)環(huán)境污染物的性質(zhì)特征，對養(yǎng)殖污水的處理方法和工藝都進行了較系統(tǒng)的研究，分別利用了化學方法和生物方法對氮、磷、重金屬離子及有機物分子進行吸附、分離及生物/化學降解，單一的處理方式一定程度上實現(xiàn)了減量化和資源化的目標，但很難達到完全無害化和國家排放標準。在研究過程中，活性炭通常被用作污水污染物的吸附劑，它對于污水的色度和濁度都能有所改觀，同時含有大孔、中孔及微孔結(jié)構(gòu)，故對于小分子和重金屬離子也會發(fā)生吸附作用，亦可被壓制成柱狀小顆粒作為生物凈水劑的載體用于畜禽類養(yǎng)殖厭氧沼液的凈化處理，且單一菌株固定于碳載體形成的菌碳凈水劑，其污水凈化效果往往不如復合菌株形成的菌碳凈化效果理想。公布號為CN 104261570 A的專利公開了一種畜禽養(yǎng)殖厭氧污水凈化劑，由復合微生物菌株與活性碳載體組成，所述活性碳載體為煤質(zhì)柱狀活性炭，是以2-10目的煤質(zhì)活性炭經(jīng)過定型制成的實心圓柱狀活性炭。所用的煤質(zhì)活性炭以及市售的碳材料(活性炭AC、碳納米管CNT、石墨GC等)均有著諸多優(yōu)點，如孔隙度高、比表面大、穩(wěn)定性好、無毒無污染-環(huán)境友好等；但其表面官能團較少，不含親水性基團(-COOH、-OH)，故凈化劑在水中分散性較差，阻礙了與污水中污染物的充分接觸，而且與含氫鍵及孤電子對的氨氮物質(zhì)很難發(fā)生靜電相互作用，不能完全發(fā)揮碳基載體對污染物的吸附作用，因此對碳材料的表面親/疏水性的調(diào)控是顯得非常必要。目前常用的方法是使用濃酸(濃HNO₃、濃H₂SO₄)使惰性的炭表面活化并使表面炭氧化形成含氧官能團(-COOH、-OH、-C＝O)，同時產(chǎn)生有污染的氮氧化物及硫氧化物，造成二次污染；以及利用600-900℃左右高溫狀態(tài)下的堿在惰性氣體環(huán)境中與碳發(fā)生反應，刻蝕出二次孔隙結(jié)構(gòu)及表面活性位點，這些方法反應條件苛刻且要求反應容器耐酸堿及高溫，在實際操作及應用過程中都存在許多不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種富缺陷碳載體固定微生物的凈水劑及其制備方法。所用的碳載體富含親水性基團，使凈化劑與水有了更好的相溶性，克服了一般碳載體的疏水性問題，并且更有利于微生物菌株的吸附固定，與污染物之間的接觸性更好，提高了污染物的吸附效率，且因富含二次孔隙結(jié)構(gòu)及表面活性位點，增加了對污染物的吸附。該富缺陷碳載體固定微生物的凈水劑具有碳吸附與生物降解的雙重凈化作用，同時實現(xiàn)了微生物對有機質(zhì)的循環(huán)利用和對污染物的協(xié)同高效降解。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：