[发明专利]一种高效包埋微生物凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高效包埋微生物凝胶及其制备方法，凝胶包括包埋剂、交联剂、活性污泥菌种，所述包埋剂为聚乙烯醇、海藻酸钠和β环糊精，交联剂包括为氯化钙与饱和硼酸或氯化钙与硝酸钠的混合物。本发明中加入了β环糊精，大大增强污水脱氮效果，以及对有机物的去除效率，同时增强了凝胶的吸附性能和微生物活性，大大提高了对污染物的去除效率；β环糊精能够改善小球内部结构，SEM扫描电镜结果显示加入β环糊精后，凝胶内部微生物的生物量增多，表面缝隙更大，有利于营养物质的向内传质；红外光谱结果显示加入β环糊精的凝胶内部的氢键增多，β环糊精能够增加微生物的活性，提高微生物的呼吸速率，增大微生物对有毒物质的抵抗力。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其是涉及一种高效包埋微生物凝胶及其制备方法。

背景技术

固定化生物技术的作用方法大致有吸附法、共价结合法、交联法和包埋法四大类。其中化学交联的高分子凝胶包埋固定法不存在固定不牢导致的脱落和抗冲击性差等问题，对于底物和产物是小分子的体系十分适合。然而凝胶的化学合成过程中往往存在多种有毒有害物质，且制备条件一般较为剧烈，特别是对于温度和压力敏感的微生物来说，经常造成微生物的大批死亡。如何降低有害物质和聚合过程对微生物的影响，是微生物固定化领域需要解决的难题之一。

微生物包埋固定化技术是废水生物处理处理领域中一个较新的技术，它是将微生物封闭在天然高分子多糖类或合成高分子凝胶中，从而使微生物固定化。相比普通的微生物法，包埋固定化技术具有以下优点：防止微生物流失、反应器中可以达到较高的微生物浓度、抗毒物和冲击负荷、沉降性能好、有利于固液分离等。但是现有的微生物包埋微生物凝胶小球对水中污染物的吸附能力有限而且在生物脱氮和有机物去除方面效果不是很好。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高效包埋微生物凝胶及其制备方法，提高被包埋的微生物活性，增大对水体中污染物的吸附能力的凝胶，特别是在生物脱氮和有机物去除方面相对传统包埋微生物凝胶有更好的效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高效包埋微生物凝胶，凝胶包括包埋剂、交联剂、微生物，所述包埋剂为聚乙烯醇、海藻酸钠和β环糊精，交联剂包括为氯化钙与饱和硼酸或氯化钙与硝酸钠的混合物。

进一步的，所述聚乙烯醇1.2～7％(W/V_包埋剂)，海藻酸钠0.5～1.7％(W/V_包埋剂)，β环糊精1～2％(W/V_包埋剂)，氯化钙1～3％(W/V_交联剂)和饱和硼酸3～5％(W/V_交联剂)。

进一步的，所述聚乙烯醇1.2～7％(W/V_包埋剂)，海藻酸钠0.5～1.7％(W/V_包埋剂)，β环糊精1～2％(W/V_包埋剂)，氯化钙1～3％(W/V_交联剂)和硝酸钠40～60％(W/V_交联剂)。

本发明还提供了一种制备如上所述的高效包埋微生物凝胶的方法，包括如下步骤：

将聚乙烯醇、海藻酸钠和β环糊精混合均匀后溶于水形成包埋剂，加热使上述包埋剂融化后冷却，然后将微生物加入到冷却后的上述包埋剂中，充分混匀后用蠕动泵将加入了微生物的包埋剂滴入交联剂中成小球，然后将小球放入冰箱中冷藏硬化，最后用水冲洗掉交联剂即可得到微生物凝胶小球。

进一步的，所述加热温度为85～95℃。

进一步的，所述冷却温度为35℃。

进一步的，所述微生物经过3500rpm离心10分钟。

进一步的，所述小球在4℃冰箱中冷藏硬化24小时。

相对于现有技术，本发明所述的高效包埋微生物凝胶及其制备方法具有以下优势：