[发明专利]一种包埋蒽醌和脱氮硫杆菌的生物填料及硫自养反硝化脱氮方法

说明书

本发明涉及一种包埋蒽醌和脱氮硫杆菌的生物填料，其包含包埋剂和包埋物；所述包埋物含有扇贝壳粉、1,5二羟基蒽醌和脱氮硫杆菌；所述包埋剂包含聚乙烯醇‑海藻酸钠共混膜和交联复合膜。本发明通过固定包埋醌类化合物1,5二羟基蒽醌以实现对硫自养反硝化速率的调节，并将该醌类化合物与脱氮硫杆菌、以及生物亲和性好且价格便宜的扇贝壳粉一起进行固定包埋，不仅可以提高微生物菌体的活性防止其流失，也可以提高传质速率，有利于提高反硝化脱氮反应速率和转化率。此外，本发明还改进了包埋剂，解决现有技术中单纯使用聚乙烯醇或海藻酸钠包埋所存在的技术问题。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种生物填料及硫自养反硝化脱氮方法。

背景技术

硫自养反硝化利用脱氮硫杆菌，在缺氧条件下以单质硫作为电子供体，NO₃－-N作为电子受体，从而实现反硝化脱氮的过程。利用该方法在处理低C/N污水时，与利用异养型兼性厌氧细菌的传统反硝化工艺相比，具有产泥量极少、无需外加碳源、运行操作费用低等优点。然而，硫自养反硝化技术还面临许多新的挑战，例如效率不高、菌种易流失，对温度和pH值等因素的变化比较敏感等。

微生物包埋固定化技术在废水处理中的应用具有生物量高，优势菌种明显，流失少，处理装置占地少，产泥量低等优点，可使系统在更苛刻的条件下获得更好的处理效果。但是，传统微生物包埋如海藻酸钠包埋具有机械强度低、抗降解能力差、凝胶网络的空隙尺寸大，不适宜包埋多种微生物的缺点；至于聚乙烯醇包埋，则具有成型困难，易出现粘连现象且在实际应用中存在较大的水溶胀性，久而久之会导致包埋载体强度大大减弱以至包埋失效等缺点。

近些年有研究发现，某些醌类结构特殊物质对一些污染物的降解有加速作用，研究主要集中在一些难降解的有机物的催化降解方面，如偶氮染料和一些硝基芳香化合物等。例如，申请号为CN201010565316.7的发明方案就提到将醌类化合物1，5二氯蒽醌、1,8二氯蒽醌等固定包埋化以应用于反硝化，但该方案仅局限于对醌类化合物进行包埋，在实际应用中仍存在传质速率低、脱氮降解效率低等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于此，本发明提出一种包埋蒽醌和脱氮硫杆菌的生物填料，将用于对硫自养反硝化速率进行调节的醌类化合物1,5二羟基蒽醌、脱氮硫杆菌、以及生物亲和性优良且价格便宜的扇贝壳粉一起进行固定包埋，制成生物填料，不仅可以提高微生物的活性防止微生物流失，还能提高传质速率，有利于提高反硝化的速率和反硝化脱氮的转化率。本发明的生物填料具有很好的实际应用价值，可用于硫自养反硝化脱氮工艺。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种包埋蒽醌和脱氮硫杆菌的生物填料，其包含包埋剂和包埋物；所述包埋物含有扇贝壳粉、1,5二羟基蒽醌和脱氮硫杆菌；所述包埋剂包含聚乙烯醇-海藻酸钠共混膜和交联复合膜。

另一方面，本发明还提供一种包埋蒽醌和脱氮硫杆菌的生物填料的制备方法，其包括如下步骤：

S1:制备脱氮硫杆菌菌体、扇贝壳粉、包埋剂前驱物；所述包埋剂前驱物为聚乙烯醇和海藻酸钠的水溶液共混，经冷却制得的稠液物；

S2:将扇贝壳粉、1,5二羟基蒽醌、脱氮硫杆菌菌体混合均匀，制得复合包埋物；

S3:将复合包埋物和包埋剂前驱物混合均匀，得到混合物；将所述混合物滴入到交联剂溶液中反应，得到固定化微球；

S4:取出该固定化微球进行冷冻，解冻风干，得到包埋蒽醌和脱氮硫杆菌的生物填料。

根据本发明的较佳实施例，其中，步骤S1中，脱氮硫杆菌菌体的制备方法如下：将脱氮硫杆菌接种到富集液体培养基中培养，得到富集液体菌液，离心该富集液体菌液，获得湿菌体；