[发明专利]一种能够提高沸石生物附着和再生能力的方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于环境治理领域，涉及环境治理过程中原位覆盖所常用的挂膜沸石，具体涉及一种能够提高沸石生物附着和再生能力的方法及应用。

背景技术

原位覆盖法是将砂子、砾石、红土等覆盖材料覆盖在底泥表层，控制内源污染物释放，修复水体的原位净化技术，是目前最具应用前景的技术之一。原位覆盖法已从传统的物理厚层覆盖(主要依靠物理掩蔽作用)发展到当前的吸附剂或生物活性吸附剂的薄层覆盖。具有生物活性的薄层覆盖技术(如挂膜沸石)主要通过覆盖材料表面附着的微生物降解沸石吸附的氨氮等污染物，以期使沸石得到一定程度的生物再生，从而可持续控制底泥氨氮等污染物释放。但是，在该项技术的研究中一直存在一个瓶颈，即难以在沸石内部孔隙附着大量有效降解氨氮等污染物的细菌，以致挂膜沸石覆盖技术在沸石的原位再生和持续修复底泥方面依然效果有限。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够提高沸石生物附着和再生能力的方法及应用，解决现有技术中沸石生物附着能力低导致挂膜沸石覆盖技术在沸石的原位再生和持续修复效果不太理想的问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种能够提高沸石生物附着和再生能力的方法，在沸石生物挂膜时，菌悬液中加入AHLs群体感应信号分子，然后将沸石放置在菌悬液中进行生物挂膜。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的沸石为天然沸石或铵吸附沸石。

所述的菌悬液为硝化菌菌悬液、反硝化菌菌悬液或硝化菌和反硝化菌的混合菌悬液。

所述的菌悬液中的碳氮元素质量比为3～9。

所述的AHLs群体感应信号分子的浓度为0.5～2.5μM。

所述的AHLs群体感应信号分子为OHHL，即N-(3-氧代己酰)-L-高丝氨酸内酯。

对于OHHL，所述的OHHL的浓度为1μM

对于OHHL，所述的菌悬液中的碳氮元素质量比为7。

上述方法制得的生物挂膜沸石用于修复底泥的应用。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

本发明的方法通过单独投加OHHL在最佳投加浓度(1.0μM)时，可明显提高沸石挂膜细菌的附着能力，使HF3、HF7、WGX10、WGX18四种细菌和四种细菌混合后的混合菌液的附着能力分别提高了69％、57％、87％、1.13倍和1.24倍。

菌悬液的碳氮比为7时投加1.0μM的OHHL可将上述细菌的附着能力进一步提高了1.65倍、1.88倍、1.19倍、1.79倍和1.75倍。此条件下制备的挂膜沸石生物再生量也得到很大提高，5种吸附量(0.76mg、1.53mg、2.14mg、2.82mg、3.50mg)铵吸附沸石的生物再生量相对于未投加信号分子时分别提高了1.58倍、1.72倍、2.53倍、2.63倍、1.23倍；并且此条件下制备的挂膜沸石可持续修复污染底泥，四轮底泥修复实验中均将上覆水总氮浓度控制在0.3mg/L～0.6mg/L。

附图说明

图1是不同信号分子投加方式和投加浓度下生物附着量OD₆₀₀的变化。

图2是不同信号分子投加方式及投加浓度下菌液在沸石表面的附着量。

图3是不同信号分子投加方式和不同投加浓度下五种挂膜铵吸附沸石的生物再生量与沸石内氨氮残留量；图3(a)是投加OHHL时五种挂膜铵吸附沸石的生物再生量与沸石内氨氮残留量；图3(b)是投加C8-HSL时五种挂膜铵吸附沸石的生物再生量与沸石内氨氮残留量；图3(c)是同时投加OHHL和C8-HSL时五种挂膜铵吸附沸石的生物再生量与沸石内氨氮残留量。

图4是不同碳氮比条件下信号分子OHHL对生物附着量的影响。

图5是不同碳氮比条件下菌液在沸石表面的附着量。

图6是不同碳氮比条件下信号分子对铵吸附沸石的生物再生氨氮量。图6(a)为碳氮比为3时五种吸附量铵吸附沸石生物再生氨氮量，图6(b)为碳氮比为5时五种吸附量铵吸附沸石生物再生氨氮量，图6(c)为碳氮比为7时五种吸附量铵吸附沸石生物再生氨氮量，图6(d)为碳氮比为9时五种吸附量铵吸附沸石生物再生氨氮量。

图7是上覆水中总氮及“三氮”(氨氮、硝氮、亚硝氮)浓度变化，图7(a)为上覆水中总氮浓度变化曲线，图7(b)为上覆水中氨氮浓度变化曲线，图7(c)为上覆水中硝氮浓度变化曲线，图7(d)为上覆水中亚硝氮浓度变化。

以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。