一种处理氨氮废水的氨氮降解菌固定化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种处理氨氮废水的氨氮降解菌固定化 方法。
【背景技术】
[0002] 氨氮废水主要来源于石油化工、煤气化、冶金、油漆、鞣革、颜料、化肥、炼焦等工业 废水。氨氮废水直接排入河流中，会引起水体富营养化，造成藻类及其他浮游生物快速繁 殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，造成鱼类等其他生物因缺氧而大量死亡。当水中的氨氮 以氧化物亚硝态氮存在时，能使动物的抵抗力下降，破坏红血球，造成血液的供氧能力丧 失，并且亚硝态氮还会引起动物的肝、脾脏和肾脏的功能减弱。因此，需要严格控制氨氮废 水中氨氮的排放量。
[0003] 目前，利用微生物技术降解氨氮废水的技术中应用较为广泛的是活性污泥法和生 物膜法。这两种方法都具有投资小、运行费用低、无二次污染的特点，但同时也存在菌种流 失严重，菌群浓度小，反应体系易受外界影响不稳定的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例公开了一种处理氨氮废水的氨氮降解菌固定化方法，用于解决菌种 流失严重，菌群浓度小且反应体系易受外界影响不稳定的问题。技术方案如下：
[0005] -种处理氨氮废水的氨氮降解菌固定化方法，包括以下步骤：
[0006]1)、将海藻酸钠、聚乙烯醇和斜发沸石加入水中，在70~100°C下搅拌均匀，制得 混合浆液；其中，所述海藻酸钠与所述水的比例为（〇. 1~l)g:l〇〇mL，所述聚乙烯醇与所述 水的比例为（3~10) g: 100mL，所述聚乙稀醇与所述斜发沸石的质量比为6: (1~10);
[0007]2)、将所述混合浆液的温度降至30~45°C，向混合浆液中加入氨氮降解菌，搅拌， 制成含有氨氮降解菌的混合浆液；
[0008] 3)、将含有氨氮降解菌的混合浆液逐滴加入到质量分数为1 %~10%的氯化钙溶 液中，0~10°C静止2~24h，得到氨氮降解菌包埋颗粒；
[0009] 4)、用生理盐水或水冲洗氨氮降解菌包埋颗粒，获得固定化氨氮降解菌颗粒。
[0010] 在本发明的一种优选实施方式中，所述海藻酸钠与所述水的比例为（0. 2~0. 7) g:100mL，优选为（0? 3 ~0? 5)g:100mL。
[0011] 在本发明的一种优选实施方式中，所述聚乙烯醇与所述水的比例为（4~8) 区：10〇1111，优选为（6~7)8:10〇1111。
[0012] 在本发明的一种优选实施方式中，所述聚乙烯醇与所述斜发沸石的质量比为 6: (2~8)，优选为6: (2~5)。
[0013] 在本发明的一种优选实施方式中，所述氯化钙溶液的质量分数为3%~8%，优选 为5%~6% 〇
[0014] 在本发明的一种更为优选实施方式中，所述斜发沸石的粒度为200~500目。
[0015] 在本发明的一种优选实施方式中，所述斜发沸石为改性的钠型斜发沸石。
[0016] 在本发明的一种更为优选实施方式中，所述改性的钠型斜发沸石由以下方法制 得：
[0017] 1)、将斜发沸石浸泡于质量分数为1 %~25%的氯化钠溶液中，浸泡温度为20~ l〇〇°C，浸泡时间为2~30h;所述斜发沸石与所述氯化钠溶液的质量比为1: (1~10);
[0018] 2)、将在氯化钠溶液中浸渍过的斜发沸石粉洗涤至中性、90~109°C干燥处理，于 400~500°C下焙烧处理，制得改性的钠型斜发沸石。
[0019] 在本发明的一种优选实施方式中，所述将斜发沸石浸泡于质量分数为8% -15% 的氯化钠溶液中，浸泡温度为（20-60) °C，浸泡时间为（10_25)h;所述斜发沸石与所述氯化 钠溶液的质量比为1: (3-8)。
[0020] 在本发明的一种优选实施方式中，干燥温度为105 °C，焙烧温度为450°C
[0021] 本发明提供的一种处理氨氮废水的氨氮降解菌固定化方法，使氨氮降解菌固定在 载体内，不会随水体流失，高浓度氨氮降解菌提高了系统的稳定性。同时斜发沸石对氨氮有 吸附和降解作用，增大了系统容积负荷，提高了氨氮的去除效率。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供的一种处理氨氮废水的氨氮降解菌固定化方法，包括以下步骤：
[0023] 1)、将海藻酸钠、聚乙烯醇和斜发沸石加入水中，在70~100°C下搅拌均匀，制得 混合浆液；其中，所述海藻酸钠与所述水的比例为（〇. 1~l)g:l〇〇mL，所述聚乙烯醇与所 述水的比例为（3~10)g:100mL，所述聚乙烯醇与所述改性的钠型斜发沸石的质量比为 6: (1 ~10);
[0024] 2)、将所述混合浆液的温度降至30~45°C，向混合浆液中加入氨氮降解菌，搅拌， 制成含有氨氮降解菌的混合浆液；
[0025] 3)、将含有氨氮降解菌的混合浆液逐滴加入到质量分数为1 %~10%的氯化钙溶 液中，0~10°C静止2~24h，得到氨氮降解菌包埋颗粒；
[0026] 4)、用生理盐水或水冲洗氨氮降解菌包埋颗粒，获得固定化氨氮降解菌颗粒。
[0027] 在本发明的技术方案中，将海藻酸钠、聚乙烯醇和斜发沸石加入水中，可在70~ 100°C下水浴或者油浴搅拌，制得混合浆液。本领域技术人员可先向水中加入海藻酸钠和 聚乙烯醇，待二者溶解后，再加入斜发沸石，并且根据海藻酸钠、聚乙烯醇和斜发沸石的加 入量、聚乙烯醇的平均聚合度和加热温度，确定搅拌时间，一般需要40min，为了避免搅拌时 产生大量的气泡，搅拌的转速可控制在60~lOOrmp(转/分钟）。海藻酸钠与水的比例为 (0. 1~1)g: 100mL，聚乙稀醇与水的比例为（3~10)g: 100mL，聚乙稀醇与斜发沸石的质量 比为6: (1~10)，是为了得到粘稠的混合浆液，便于后续形成颗粒。之后要将混合浆液冷 却至30~45°C，防止温度过低混合浆液凝固，又不能过高，影响氨氮降解菌的活性。待菌 在浆液中混合均匀后，将含有氨氮降解菌的混合浆液逐滴滴入到1%~10%的氯化钙溶液 中。在实际应用中，可选用注射器针管吸取含有氨氮降解菌的混合浆液，距离氯化钙溶液一 定距离，一般为（10~30)cm，逐滴滴入到氯化钙溶液中，0~KTC低温静止2~24小时，得 到氨氮降解菌包埋颗粒。最后用生理盐水或水将氯化钙溶液清洗掉，获得固定化氨氮降解 菌包埋颗粒。这些颗粒可直接投加到生物反应器中用于生物强化反应，并且不会随氨氮废 水流动而流失，高浓度菌富集在以斜发沸石为主的载体中，增强了系统稳定性和容积负荷， 提高了氨氮的降解效率。因此，本发明的技术方案针对氨氮废水中氨氮具有非常好的降解 效果。
[0028] 需要说明的是，本领域技术人员能够想到，通常使用的聚乙烯醇的平均聚合度在 1500以上，聚乙烯醇的聚合度过低溶于水后不能形成粘稠的液体，在后续的实验中都不能 得到氨氮降解菌包埋颗粒。
[0029] 优选地，斜发沸石为改性的钠型斜发沸石，粒度为200~500目，本领域技术人员 可以想到，沸石具有丰富的孔道和空穴，粒度越小，相同质量下，斜发沸石的比表面积越大， 越利于斜发沸石吸附废水中的物质，越能发挥良好的吸附性能，改性的钠型斜发沸石改变 了沸石原有的孔径结构，减小了位阻，使Na+均匀分布在斜发沸石空穴结构中，增大了斜发 沸石对氨氮的降解效率，粒度过细降低孔隙率，减少沸石空穴结构，所以颗粒孔隙不能过 小。综合以上两种因素，优选斜发沸石的粒度为200~500目，更优选粒度为500目。
[0030] 在本发明的技术方案中，海藻酸钠与水的比例为（0. 2~0. 7)g:100mL，优选为 (0. 3~0. 5)g: 100mL;聚乙稀醇与水的比例为（4~8)g: 100mL，优选为（6~7)g: 100mL;聚 乙烯醇与斜发沸石的质量比为6: (2~8)，优选为6: (2~5)，保证固定化氨氮降解菌包埋 颗粒具有更好的机械强度和传质性能，利于提高废水中的氨氮降解效果。
[0031] 在本发明的技术方案中，氯化钙溶液的质量分数为3 %~8 %，优选为5 %~6 %， 保证含有氨氮降解菌的混合浆液能够在氯化钙溶液中快速充分交联成粒。
[0032] 在本发明的技术方案中，优选斜发沸石为改性的钠型斜发沸石，改性的钠型斜发 沸石由以下方法制得：
[0033]1)、将斜发沸石浸泡于质量分数为1 %~25%的氯化钠溶液中，浸泡温度为20~ l〇〇°C，浸泡时间为2~30h;所述斜发沸石与所述氯化钠溶液的质量比为1: (1~10);
[0034]2)、将在氯化钠溶液中浸渍过的斜发沸石粉洗涤至中性、90~109°C干燥处理，于 400~500°C下焙烧处理，制得改性的钠型斜发沸石。
[0035] 在本发明的技术方案中，所述将斜发沸石浸泡于质量分数为8%~15%的氯化钠 溶液中，浸泡温度为（20~60) °C，浸泡时间为（10~25)h;所述斜发沸石与所述氯化钠溶 液的质量比为1: (3~8)。此条件为优化的方案，可获得对氨氮降解性能更好的改性的钠型 斜发沸石，并且节省试剂和时间。
[0036] 在本发明的技术方案中，优选地，干燥温度为105°C，焙烧温度为450°C。需要说明 的是，本发明技术方案中用到的水可以为蒸馏水，双蒸水，去离子水。
[0037] 下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述，所描述的实施例仅仅是本 发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在 没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038] 以下实施例中使用的氨氮降解菌为博天环境集团股份有限公司研发中心驯化获 得氨氮降解复合菌；
[0039] 实施例所用到的试剂均市售可得。
[0040] 实施例1
[0041] (1)配制CaCU容液：称取5gCaCl2，用495g蒸馏水溶解，制得质量分数为1 %的 CaCU容液。
[0042] (2)固定化氨氮降解菌颗粒制备：在200ml蒸馏水中加入6g聚乙烯醇、2g海藻酸 钠和10g粒度为200目改性的钠型斜发沸石粉末，在70°C水浴锅中以70rpm的转速连续搅 拌1小时，制得混合匀衆。待制得混合匀浆冷却至35°C，向其中加入10ml高氨氮降解复合 菌，继续搅拌，制成含有氨氮降解菌的混合匀浆。用带有针头的50mL注射器吸取含有氨氮 降解菌的混合匀浆，再将其滴入到质量分数为1%的CaCl2溶液中，针头与CaCl2溶液液面 距离为15cm，以保证液滴在空中下落过程中收