[发明专利]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冷性驯化得到耐冷氨氧化细菌，其次再制得生物炭球，并将制得的数个生物炭球置于耐冷氨氧化细菌富集液中得到耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球。上述所述的挂膜生物炭球应用于低温条件氨氮污染水体净化。其优点在于利用环境友好的粘土和生物炭制备的生物炭球作为载体，制备耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球不但能够在低温条件下较好的降解氨氮，且可特别应用于流动的自然水体，并能保证充足的生物量和停留时间，以达到氨氮降解的目的。在温度为15℃的条件下进行动态去除，每5天进行一次氨氮浓度的测定，氨氮的去除率约为80%。

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，具体涉及一种耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球的制备方法及应用。

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，被广泛的认可。生物方法较物理方法和化学方法相比最大的特点是处理成本低，处理效果好，不会造成二次污染。

一种处理氨氮废水的方法（CN102001721A）的国家发明，该方法在微波场辐照氨氮废水和活性炭的混合液进行脱除氨氮，该方法去除效率高，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。

利用微生物降解水体中的氨氮受到诸如温度等环境条件的影响，造成降解效率的降低。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（CN102268386A）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%，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。一种耐低温硝化细菌的筛选方法(CN102286390A)的国家发明专利，通过该方法筛选出的氨氧化细菌（专利中称亚硝酸细菌）能够在温度为10℃-15℃的条件下保持其硝化效果。然而，高效菌剂在自然水体中的投加也是一个十分重要的问题。通过培养驯化获得的高效菌剂投加在固定容积的反应器中，可通过改变反应器内的条件能够获得较好的降解效果。但应用于流动态的自然河流中，随着水体的流动，菌剂在水体中冲散，不能保证足够的停留时间和足够的微生物浓度，不能实现较好的去除效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种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。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。所以从湿地沉积物中筛选、驯化的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，不会对原有的生态环境构成威胁。又考虑到在流动态的自然河流中，随着水体的流动，耐性降解菌在水体中冲散，不能保证足够的停留时间和足够的微生物浓度，从而不能实现较好的去除效果菌剂，在自然水体中的投加也是一个十分重要的问题。所以本发明提出耐冷氨氧化细菌挂膜生物炭球技术，能够保证微生物不会被水流冲散和单位体积的微生物量的同时，对耐冷氨氧化细菌具有保护作用，实现氨氮的高效去除。