[發(fā)明專利]一種提高包埋異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌活性微球的制備方法

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• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115627266A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設計）人: 李軍;吳耀東;邊雪瑩;梁東博;李東岳;殷牧辰
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: C12N11/04
• 分類號: C12N11/04;C12N11/10;C12N11/084;C12N11/093;C12N11/082;C12N11/087;C12N11/089;C02F3/34;C02F3/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種提高包埋異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌活性微球的制備方法，屬于細菌固定化和微生物脫氮技術領域。通過群體淬滅劑提高異養(yǎng)硝化好氧反硝化活性。設計了一種核殼結構的包埋微珠，以聚合物制備群體淬滅劑釋放內(nèi)核，以海藻酸鈉與聚乙烯醇制備細菌包埋殼層，內(nèi)核可以長期緩釋群體淬滅劑。核殼結構的包埋微珠，解除了異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌的群體感應系統(tǒng)對反硝化酶活性的抑制作用，提高了硝態(tài)氮的去除率與去除速率，減少了亞氮積累。本發(fā)明中微球制備步驟簡單，可以長期使用，材料沒有生物危害性，在水處理領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于細菌固定化和微生物脫氮技術領域，涉及一種提高包埋異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌活性小球的制備方法。

背景技術

畜禽養(yǎng)殖廢水通常存在高濃度的碳、氮、磷，這給傳統(tǒng)的生物處理工藝帶來了挑戰(zhàn)。異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌的出現(xiàn)，可以簡化生物處理過程，實現(xiàn)高負荷下的同步硝化反硝化，是高碳氮比廢水處理研究領域的熱點之一。

主流的研究通過生物膜或者包埋的方式將異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌固定在反應器中。但是，目前大多數(shù)已經(jīng)報道的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌在生長過程種存在亞氮積累，反硝化性能的不足，往往是異養(yǎng)硝化好氧反硝化脫氮過程的限速步驟。

細菌在生長過程中逐漸累積信號分子，達到一定閾值后起到調控群體層面基因表達的作用，這個過程被稱為群體感應。以AHLs類物質為信號分子的群體感應系統(tǒng)，調控著反硝化反應進程，lasR和rhlR的群體感應系統(tǒng)負調控細菌厭氧和異養(yǎng)硝化好氧反硝化作用。可以通過添加一些化合物來抑制群體感應系統(tǒng)即實現(xiàn)群體淬滅，如天然化合物姜黃素、香蘭素等，通過抑制信號分子分泌實現(xiàn)群體淬滅；人工合成的信號分子類似物N-酰基環(huán)戊基胺、N-戊基磺酰脲等，替代信號分子與受體蛋白結合實行群體淬滅。

聚合物藥物包埋緩釋系統(tǒng)可以控制藥物釋放速率，可以起到長期給藥的作用，以海藻酸鈉為主的包埋材料具有形狀可塑性。因此，可以制備聚合物群體淬滅劑的包埋緩釋系統(tǒng)，并作為傳統(tǒng)海藻酸鈣水凝膠的內(nèi)核，開發(fā)出一種可以通過內(nèi)核長期釋放群體淬滅劑進而提高殼層中異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌活性的包埋微珠，對于高負荷污水的處理具有實際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種提高包埋異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌活性微球的制備方法。本發(fā)明的目的是設計一種殼核結構的包埋微珠，通過內(nèi)核緩釋群體淬滅劑，然后作用于殼層中的異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌實現(xiàn)高效脫氮。

本發(fā)明的目的是通過下屬技術方案來實現(xiàn)的。

一種提高包埋異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌活性小球的制備方法，包括如下步驟：

1)群體淬滅劑緩釋內(nèi)核的制備：聚合物添加至溶劑中，加熱攪拌至聚合物完全溶解后，加入群體淬滅藥物，完全混合后，獲得內(nèi)核溶液，滴入內(nèi)核凝固劑中，浸泡一段時間，獲得淬滅劑緩釋內(nèi)核；

2)殼層溶液的制備：將海藻酸鈉與聚乙烯醇溶解于水中，加熱，混合液冷卻后加入異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌菌液，攪拌均勻，低溫靜置脫泡，獲得制備殼層溶液；

3)核殼結構微珠的制備：將步驟1)內(nèi)核投加至步驟2)殼層溶液中，均勻滾動后，將附著殼層溶液的內(nèi)核投加至殼層凝固劑中，輕微攪拌一段時間，獲得高活性的包埋異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌活性的核殼結構微珠。

進一步，步驟1)內(nèi)核溶液加熱溫度為70℃～80℃，攪拌速度為100r/min～1000r/min。

進一步，步驟1)所述聚合物為聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈等可以作為藥物緩釋材料中的一種，聚合物濃度為15wt％～25wt％。

進一步，步驟1)所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺中的一種或者多種。