[发明专利]耐盐耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种耐盐耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法及应用。其特征是首先筛选出高效氨氧化细菌，然后对氨氧化细菌进行耐盐耐冷性驯化得到耐盐耐冷氨氧化细菌；其次再制得生物炭球，并将制得的数个生物炭球置于耐盐耐冷氨氧化细菌富集液中即得耐盐耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球。所述的耐盐耐冷挂膜生物炭球应用于低温条件氨氮污染水体净化。本发明的优点在于耐盐耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球能够对高盐低温环境的氨氮污染水体具有较好的去除效果，且特别应用于流动态的自然河流中，不会随着水体的流动而导致菌剂的冲散，从而保证了足够的停留时间和足够的微生物浓度。在盐度为15‰、温度为15℃的情况下，仍保持90%以上的氨氮去除效率。

本申请为2015100864643《一种耐盐耐冷氨氧化细菌固定化方法和应用》的分案申请，申请日为2015年2月17日。

技术领域

本发明属于水污染治理技术，具体涉及一种耐盐耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法及应用，是耐盐耐冷氨氧化细菌的驯化与筛选及其固定化方法与应用。

背景技术

氨氮过高是水体富营养化的主要因素之一，是水污染控制的主要指标。目前国内外针对氨氮的去除方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。物理方法只能实现污染物在空间上的位移，不能实现彻底的去除；化学方法快速有效，但由于引进化学药剂，处理不当会对水体构成二次污染；生物方法利用微生物的代谢将氨氮转化为氮气，实现污染物的去除，同时不会对环境构成二次污染而被广泛的认可。已有处理氨氮废水的方法(ZL102001721A)的专利，是在微波场辐照氨氮废水和活性炭的混合液进行脱除氨氮，虽然去除效率高，但只改变了氨氮的存在形态，没有彻底去除，并且该方法不适用于自然地表水体。

研究表明，利用微生物降解水体中的氨氮受到诸如盐度、温度等环境条件的影响，造成降解效率的降低。河口湿地水体中盐度介于淡水和海水之间，高于10‰，被认为是高盐度水体。水体中盐度过高会破坏微生物细胞的渗透压，破坏微生物的酶系统。同时，低温环境会影响微生物酶的活性和繁殖速率，抑制对氨氮的去除。目前文献报道氨氧化细菌的最适生长温度为30℃-35℃，对于北方寒冷地区，特别是诸如辽河湿地这样的面积广阔的自然湿地，低温条件不利于氨氧化细菌对氨氮的降解。目前已有专利(ZL102268386A)筛选出一株降解效果好的氨氧化细菌，在温度为30℃的实验室培养条件下该菌株的氨氧化效率可达90％，显然该方法筛选出的氨氧化细菌的最佳温度高，不能在低温环境产生较好的去除效果；即使有耐低温的细菌也往往也无法同时适应高盐度环境。

另外，高效菌剂在自然水体中的投加也是一个十分重要的问题。通常的通过培养驯化获得的高效菌剂投加在固定容积的反应器中，虽然通过改变反应器内的条件能够获得较好的降解效果，但应用于现场流动态的自然河流中，随着水体的流动，菌剂在水体中冲散，难以保证足够的停留时间和足够的微生物浓度，因此不能实现较好的去除效果。加上东北地区的辽河湿地为重要的石油开采区，石油的开采、运输和储存造成的石油泄漏，对微生物构成毒害作用，又大大的制约了对氨氮的降解。显然提供一种耐盐耐冷氨氧化细菌的驯化与筛选及其固定化方法是物态环境的急备所需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐盐耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法及应用，以克服现有技术存在的问题。

本发明首先考虑到位于我国北方的辽河口湿地，常年处于低温状态，与此同时，河口湿地生态系统是一个咸淡水交汇，盐度偏高，生态环境敏感的复杂生态系统。然而，利用已有的传统物理、化学和生物方法无法达到较好的修复效果，且治理成本高。所以专门从湿地的沉积物中筛选、驯化的耐盐耐冷氨氧化细菌处理辽河水体中的氨氮，不但处理效果好、费用低，而且因地制宜，不但不会对原有的生态环境构成威胁，而且能充分利用本地资源降低成本。又考虑到在流动态的自然河流中，为了保持降解菌在水体中足够的停留时间和足够的微生物浓度，以实现高效的去除效果，解决在现场自然水体中的投加的重要问题。首次提出以生物炭球为载体的脱氮菌固定化技术，在能够保证微生物不被水流冲散和单位体积的微生物量的同时，对耐盐耐冷氨氧化细菌具有保护作用，实现氨氮的高效去除。