[发明专利]一种好氧反硝化菌剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种好氧反硝化菌剂的制备方法，属于反硝化菌应用技术领域。该技术方法将反硝化菌固定在以海藻酸钠SA和羧甲基纤维素钠CMC为载体，CaCl₂为交联剂，在4℃下交联一定时间后形成的小球中，小球用蒸馏水洗净、风干得到好氧反硝化菌剂；制作过程依次包括：反硝化菌的活化，反硝化细菌扩大培养和固定化小球的制备，并测定了菌剂的反硝化活力。本发明制作所需的材料原料廉价易得可降解，制作工艺及设备要求简单。本发明获得的好氧反硝化菌剂在有氧气存在条件下反硝化效果仍然明显，为现有污水处理工艺中好氧硝化和厌氧反硝化分池进行、需要混合液回流等问题的解决，降低污水处理过程中的基建和运行费用，提供了较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物脱氮及细菌固定化技术，具体涉及一种好氧反硝化菌剂的制备方法及其应用。

背景技术

氮是水体的营养素，也是环境水体污染的一项重要指标。水体中氮元素含量过高，会导致水体富营养化，从而引起藻类和其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，使得水体发黑发臭，鱼类及其它生物大量死亡的现象，水质下降。

反硝化细菌能将水体中的化合态氮转化为氮气从水体中释放出去。生物反硝化是自然界氮循环和污水处理系统的重要组成部分，在缺氧或厌氧条件下通过反硝化菌的反硝化作用将硝氮转化为氮气，释放到大气参与自然界氮的循环，水中含氮物质大量减少，降低水体富营养化及污水处理厂出水的潜在危险性，达到从自然水体和废水中脱氮的目的。生物反硝化更是世界上目前污水处理厂的重要生物过程。而常见的反硝化细菌是一类兼性厌氧微生物，当环境中有分子态氧存在时，反硝化细菌利用分子态氧作为最终电子受体，氧化分解有机物，而不进行反硝化作用。目前世界上大部分污水处理厂均采用分池法进行脱氮处理，即硝化和反硝化在两个不同的反应器内进行。以应用最为广泛的A₂O为例，氨氮经过好氧池硝化作用转化为硝酸盐，好氧池混合液回流进入缺氧池，再缺氧池中利用反硝化微生物在厌氧或者缺氧条件下，将硝酸盐转化为氮气，完成污水的生物脱氮过程。这种工艺基建费用高，污水、污泥以及回流系统设计复杂，能耗较大且管理不便。另外，好氧池回流的混合液中溶解氧浓度较高，造成缺氧反硝化效果不好。

由前面的分析可知，造成目前污水处理系统问题的根本原因在于溶解氧对反硝化过程的干扰。若能够克服这种缺点，使得硝化/反硝化过程可以完成空间和时间上的统一，在同一个反应器内同时硝化/反硝化，便能够克服传统工艺的缺点，节省基建和运行费用。另外，硝化反硝化统一，更容易满足反硝化处理过程中对碳源和碱度等条件的要求，减少投药量，提高反硝化效果。

近年来固定化技术得到迅速发展，它是使生物催化剂(比如酶、微生物细胞、动植物细胞)经过包埋或固定，而更广泛而被有效利用的一个重要方法。常用的固定技术有吸附法、包埋法、交联法和膜截留法。本专利利用微生物固定化技术，将厌氧反硝化菌利用海藻酸钠(SA)和羧甲基纤维素钠(CMC)进行包埋，利用载体对氧产生的扩散阻力在颗粒内部缺氧区和厌氧区，使反硝化细菌得以生存代谢，从而保证厌氧反硝化菌即使在好氧条件下也能获得较高的反硝化效果。该法操作简单，对细胞活性影响较小，且细胞容量高。包埋材料可分为天然高分子多糖类和合成高分子化合物，制备后的固定化细胞球的强度高，反应速率快，降解效率高。

发明内容

鉴于传统生物脱氮技术基建费用高，污水、污泥以及回流系统设计复杂，能耗较大且管理不便以及氧气对传统反硝化效果影响较大等缺点，本发明提供了一种好氧反硝化菌剂的制备方法及其应用。本方法制备的固定化反硝化菌球可以延长反硝化细菌在系统中存留时间，避免外界因素尤其是氧气对细菌的干扰，能够有效提高好氧反硝化效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种好氧反硝化菌剂的制备方法，包括以下步骤：