[發明專利]耐鹽氨氧化細菌掛膜生物炭球的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810358892.0
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN108587950B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 黃瀟;李巋然;黨佳佳;李輝;趙陽國;白潔;張穎
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N1/02;C12N1/36;C12N11/14;C02F3/34;C12R1/01;C02F101/16
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 張中南

本發明涉及一種耐鹽氨氧化細菌掛膜生物炭球的制備方法及應用。其特征是首先篩選出高效氨氧化細菌，然后對氨氧化細菌進行耐鹽馴化得到耐鹽氨氧化細菌，其次再制得生物炭球，并將制得的數個生物炭球置于耐鹽氨氧化細菌富集液中得到耐鹽氨氧化細菌掛膜生物炭球。上述的掛膜生物炭球應用于高鹽條件氨氮污染水體凈化。其優點在于利用環境友好的粘土和生物炭制備的生物炭球作為載體，制備的耐鹽氨氧化細菌掛膜生物炭球不但能夠在高鹽條件下較好的降解氨氮，而且可特別應用于流動的自然水體，并能保證充足的生物量和停留時間，以達到氨氮降解的目的。在鹽度為15‰的條件下進行動態去除，每5天進行一次氨氮濃度的測定，氨氮的去除率約為95%左右。

本申請為2015100864643《一種耐鹽耐冷氨氧化細菌固定化方法和應用》的分案申請，申請日為2015年2月17日。

技術領域

本發明屬于水污染治理技術，具體涉及耐鹽氨氧化細菌掛膜生物炭球的制備方法及應用。

背景技術

氨氮過高是水體富營養化的主要因素之一，是水污染控制的主要指標。目前國內外針對氨氮的去除方法主要包括物理方法、化學方法和生物方法。物理方法只能實現污染物在空間上的位移，不能實現徹底的去除；化學方法快速有效，但由于引進化學藥劑，處理不當會對水體構成二次污染；生物方法利用微生物的代謝將氨氮轉化為氮氣，實現污染物的去除，同時不會對環境構成二次污染而被廣泛的認可。已有處理氨氮廢水的方法(ZL102001721A) 的專利，是在微波場輻照氨氮廢水和活性炭的混合液進行脫除氨氮，雖然去除效率高，但只改變了氨氮的存在形態，沒有徹底去除，并且該方法不適用于自然地表水體。

研究表明，利用微生物降解水體中的氨氮受到諸如鹽度、溫度等環境條件的影響，造成降解效率的降低。河口濕地水體中鹽度介于淡水和海水之間，高于10‰，被認為是高鹽度水體。水體中鹽度過高會破壞微生物細胞的滲透壓，破壞微生物的酶系統。同時，低溫環境會影響微生物酶的活性和繁殖速率，抑制對氨氮的去除。目前文獻報道氨氧化細菌的最適生長溫度為30℃ -35℃，對于北方寒冷地區，特別是諸如遼河濕地這樣的面積廣闊的自然濕地，低溫條件不利于氨氧化細菌對氨氮的降解。目前已有專利(ZL102268386A) 篩選出一株降解效果好的氨氧化細菌，在溫度為30℃的實驗室培養條件下該菌株的氨氧化效率可達90％，顯然該方法篩選出的氨氧化細菌的最佳溫度高，不能在低溫環境產生較好的去除效果；即使有耐低溫的細菌也往往也無法同時適應高鹽度環境。

另外，高效菌劑在自然水體中的投加也是一個十分重要的問題。通常的通過培養馴化獲得的高效菌劑投加在固定容積的反應器中，雖然通過改變反應器內的條件能夠獲得較好的降解效果，但應用于現場流動態的自然河流中，隨著水體的流動，菌劑在水體中沖散，難以保證足夠的停留時間和足夠的微生物濃度，因此不能實現較好的去除效果。加上東北地區的遼河濕地為重要的石油開采區，石油的開采、運輸和儲存造成的石油泄漏，對微生物構成毒害作用，又大大的制約了對氨氮的降解。顯然提供一種耐鹽耐冷氨氧化細菌的馴化與篩選及其固定化方法是物態環境的急備所需。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐鹽氨氧化細菌掛膜生物炭球的制備方法及應用，以克服現有技術存在的問題。

本發明首先考慮到位于我國北方的遼河口濕地，常年處于低溫狀態，與此同時，河口濕地生態系統是一個咸淡水交匯，鹽度偏高，生態環境敏感的復雜生態系統。然而，利用已有的傳統物理、化學和生物方法無法達到較好的修復效果，且治理成本高。所以專門從濕地的沉積物中篩選、馴化的耐鹽耐冷氨氧化細菌處理遼河水體中的氨氮，不但處理效果好、費用低，而且因地制宜，不但不會對原有的生態環境構成威脅，而且能充分利用本地資源降低成本。又考慮到在流動態的自然河流中，為了保持降解菌在水體中足夠的停留時間和足夠的微生物濃度，以實現高效的去除效果，解決在現場自然水體中的投加的重要問題。首次提出以生物炭球為載體的脫氮菌固定化技術，在能夠保證微生物不被水流沖散和單位體積的微生物量的同時，對耐鹽耐冷氨氧化細菌具有保護作用，實現氨氮的高效去除。

因此，本發明首先篩選出高效氨氧化細菌，然后對氨氧化細菌進行耐鹽和耐冷性