一种能够提高沸石生物附着和再生能力的方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境治理领域，设及环境治理过程中原位覆盖所常用的挂膜沸石，具 体设及一种能够提高沸石生物附着和再生能力的方法及应用。
【背景技术】
[0002] 原位覆盖法是将砂子、碱石、红±等覆盖材料覆盖在底泥表层，控制内源污染物释 放，修复水体的原位净化技术，是目前最具应用前景的技术之一。原位覆盖法已从传统的物 理厚层覆盖（主要依靠物理掩蔽作用）发展到当前的吸附剂或生物活性吸附剂的薄层覆 盖。具有生物活性的薄层覆盖技术（如挂膜沸石）主要通过覆盖材料表面附着的微生物降 解沸石吸附的氨氮等污染物，W期使沸石得到一定程度的生物再生，从而可持续控制底泥 氨氮等污染物释放。但是，在该项技术的研究中一直存在一个瓶颈，即难W在沸石内部孔隙 附着大量有效降解氨氮等污染物的细菌，W致挂膜沸石覆盖技术在沸石的原位再生和持续 修复底泥方面依然效果有限。
【发明内容】
[0003] 基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够提高沸石生物附着和再生能力 的方法及应用，解决现有技术中沸石生物附着能力低导致挂膜沸石覆盖技术在沸石的原位 再生和持续修复效果不太理想的问题。
[0004] 为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予W实现： 阳〇化]一种能够提高沸石生物附着和再生能力的方法，在沸石生物挂膜时，菌悬液中加 入AHLs群体感应信号分子，然后将沸石放置在菌悬液中进行生物挂膜。
[0006] 本发明还具有如下区别技术特征：
[0007] 所述的沸石为天然沸石或锭吸附沸石。
[0008] 所述的菌悬液为硝化菌菌悬液、反硝化菌菌悬液或硝化菌和反硝化菌的混合菌悬 液。
[0009] 所述的菌悬液中的碳氮元素质量比为3~9。
[0010] 所述的AHLs群体感应信号分子的浓度为0. 5~2. 5yM。 W11] 所述的AHLs群体感应信号分子为0HHL，即N-(3-氧代己酷）A-高丝氨酸内醋。
[0012] 对于0HHL，所述的OHHL的浓度为1yM
[0013] 对于OHHU所述的菌悬液中的碳氮元素质量比为7。
[0014] 上述方法制得的生物挂膜沸石用于修复底泥的应用。
[0015] 本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
[0016] 本发明的方法通过单独投加0扭正在最佳投加浓度（l.OiiM)时，可明显提高沸石 挂膜细菌的附着能力，使HF3、HF7、WGXlO、WGX18四种细菌和四种细菌混合后的混合菌液的 附着能力分别提高了 69%、57%、87%、1. 13倍和1.24倍。
[0017] 菌悬液的碳氮比为7时投加1. 0yM的0扭正可将上述细菌的附着能力进一步提高 了I. 65倍、I. 88倍、I. 19倍、I. 79倍和I. 75倍。此条件下制备的挂膜沸石生物再生量也得 到很大提高，5种吸附量（0. 76mg、l. 53mg、2. 14mg、2. 82mg、3. 50mg)锭吸附沸石的生物再生 量相对于未投加信号分子时分别提高了 1. 58倍、1. 72倍、2. 53倍、2. 63倍、1. 23倍；并且此 条件下制备的挂膜沸石可持续修复污染底泥，四轮底泥修复实验中均将上覆水总氮浓度控 制在 0. 3mg/L~0. 6mg/L。
【附图说明】
[0018] 图1是不同信号分子投加方式和投加浓度下生物附着量ODe。。的变化。
[0019] 图2是不同信号分子投加方式及投加浓度下菌液在沸石表面的附着量。
[0020] 图3是不同信号分子投加方式和不同投加浓度下五种挂膜锭吸附沸石的生物再 生量与沸石内氨氮残留量；图3(a)是投加0扭正时五种挂膜锭吸附沸石的生物再生量与沸 石内氨氮残留量；图3(b)是投加C8-HSL时五种挂膜锭吸附沸石的生物再生量与沸石内氨 氮残留量；图3(C)是同时投加OHHL和C8-HSL时五种挂膜锭吸附沸石的生物再生量与沸石 内氨氮残留量。
[0021] 图4是不同碳氮比条件下信号分子0皿L对生物附着量的影响。
[0022] 图5是不同碳氮比条件下菌液在沸石表面的附着量。
[0023] 图6是不同碳氮比条件下信号分子对锭吸附沸石的生物再生氨氮量。图6(a)为 碳氮比为3时五种吸附量锭吸附沸石生物再生氨氮量，图6化）为碳氮比为5时五种吸附量 锭吸附沸石生物再生氨氮量，图6 (C)为碳氮比为7时五种吸附量锭吸附沸石生物再生氨氮 量，图6 (d)为碳氮比为9时五种吸附量锭吸附沸石生物再生氨氮量。
[0024] 图7是上覆水中总氮及氮"（氨氮、硝氮、亚硝氮）浓度变化，图7(a)为上覆水 中总氮浓度变化曲线，图7化）为上覆水中氨氮浓度变化曲线，图7(C)为上覆水中硝氮浓度 变化曲线，图7(d)为上覆水中亚硝氮浓度变化。
[0025]W下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0026] 在挂膜沸石覆盖技术修复受污染底泥方面，能否找到提高挂膜菌液附着能力的信 号分子，并且该信号分子能否提高挂膜菌液在沸石内部孔隙的附着能力（沸石具有多孔结 构，并不同于聚乙締圆片、孔板及玻璃等光滑载体），从而使挂膜沸石覆盖层具有较高的原 位再生能力，可持续修复污染底泥尚不清楚，相关研究也属空白。因此本研究选取两种AHLs 信号分子（OHHL和C8-HSL)人为添加到沸石挂膜菌液中，考察两种信号分子对菌悬液在沸 石内部孔隙附着能力的影响，进而研究添加信号分子后挂膜沸石原位再生能力及持续修复 底泥效果的变化，W期能够进一步提高挂膜沸石覆盖技术持续控制底泥污染、防治水体富 营养化的效果。 阳〇27] 材料：
[0028] 细菌：实验所用硝化菌WGX10、WGX18为芽抱杆菌属度acillusSP)，反硝化菌HF3、HF7为不动杆菌属（Acinematobactorsp)，参见文献PrattLA.，KolterR.Genetic analysisofEscherichiacolibiofilmformation:Rolesofflagella，motility， chemotaxisandtypeIpili.Mol.Microbiol. ,1998,30(2):285-293〇
[0029] 沸石：实验所用的沸石为海宇沸石，产自河南巩义，粒径在I~2mm之间。沸石的化 学组成列于表1中，由表1可知沸石中Si〇2和Al2〇3的含量较高（分别为67. 0%~68. 0%、 13. 0%~14. 0% )。
[0030] 表1沸石的化学组成
阳0巧底泥：实验所用底泥取自扬州古运河，底泥中有机物含量为3. 14%，总氮含量为 1. 24mg/kg，见表 2。 阳〇3引表2底泥性质
[0035] AHLs群体感应信号分子：两种AHLs群体感应信号分子分别为：
[0036] N-octanoyl-Dkhomoserinelactone(中文名称为：N-辛酷基-Dk高丝氨酸内 醋，简称：C8-服L)，购自北京绿百草科技有限公司；
[0037] N-(3-〇xohexanoyl)A-homose;rinelactone(中文名称为：N-(3-氧代己 酷）A-高丝氨酸内醋，简称：〇扭正)，购自美国sigma-al化ich公司。
[0038] 需要说明的是AHLs群体感应信号分子指的是N-酷基高丝氨酸内醋类群体感应信 号分子。
[0039] 锭吸附沸石：将5g沸石置于250血锥形瓶中，分别加入20mg/L、40mg/l、60mg/L、 80mg/L、lOOmg/L氯化锭溶液，吸附5d后测定最终氯化锭溶液的氨氮浓度，计算5种氯化 锭浓度下沸石吸附氨氮的量，W此方法制备出5种氨氮吸附量不同的锭吸附沸石（分别为 0. 76mg/g、1. 53mg/g、2. 14mg/g、2. 82mg/g、3. 5mg/g)。
[0040] 挂膜沸石：沸石的挂膜过程见参考文献：挂膜沸石覆盖技术修复富营养化水体的 研究，徐金兰，黄廷林，蔡道健.中国给水排水，2010 (19) : 37-40.)，投加信号分子的挂膜沸 石在挂膜初即投加信号分子。
[0041] 遵从上述技术方案，W下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局 限于W下具体实施例，