一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法及其应用，特点是将N饥饿处理1d的原绿球藻液于8000r/min，10℃离心浓缩15min后，将沉淀用无菌蒸馏水冲洗，再离心2次后，将沉淀加入少量COA改良培养液配成悬浮液，然后取一定体积的悬浮液与预先灭菌的5wt%的褐藻酸钠溶液混合均匀，用注射器吸取褐藻酸钠和微藻的混合液，套上针头，在距离质量浓度为2%的CaCI2溶液液面20cm处，慢慢滴入褐藻酸钠和微藻的混合液形成直径约2mm的藻球，静置2h后形成固定化藻球，藻球中原绿球藻的密度控制为700×104cells/ball，优点是藻细胞密度高、反应速度快、去除效率高、可循环利用。
【专利说明】一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污水处理方法，尤其是涉及一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]目前的污水处理方法主要有物理化学法和生物法。物理化学法处理费用较高，且易产生二次污染，越来越多的学者关注生物处理法。藻类是自养型生物，生长对废水中营养要求较低，以光能作为能源，利用氮、磷等营养物质合成复杂的有机质。因此，藻类可降低水体中的氮、磷含量。另外，藻类细胞具有富集金属的能力，对一些金属离子如Zn、Hg、Cd、Cu、U、Pb等金属离子的富集可达几千倍，并且由于其生长速度快，代谢迅速，吸附作用快而净化效率高。因此，利用藻类净化污水正成为污水处理中的重要研究方向。但是，利用悬浮藻虽然去污效果明显，但藻群难以控制，或衰败或爆发，不易收集，常常引起二次污染。若把微藻固定在基质内，使其具有较高浓度，这不仅为藻细胞提供了温和的环境，不易受敌害影响，而且藻群容易控制，可反复使用，提高利用率。
[0003]现有的藻类的固定化技术主要有包埋法和吸附法。吸附法主要适于纤丝状藻类，但吸附法可固定细胞量有限，固定的细胞易脱落。包埋法的原理是将微生物细胞截留在水不溶性的凝胶聚 合物的网络空间中，通过聚合作用或通过离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、PH值使细胞截留。该法操作简单，从理论上说细胞和载体间没有束缚，对微生物活性影响小，颗粒强度高，适合大多数藻类的固定化。因此包埋法成为目前应用最广泛的藻类固定方法。
[0004]原绿球藻(Prochlorococcus)是八十年代末Chisholm等人(1988)发现的存在于热带和亚热带海洋整个真光层中、迄今发现的一种极特殊的海洋超微型放氧光合自养原核
生物，细胞极小，只有0.5-1 μ m,而且具有特殊的色素组成-二乙烯基叶绿素，喜欢吸收
氨氮和活性磷，属广温广盐型，对治理污水有一定的效果。但是，目前国内外还没有公开任何关于利用原绿球藻固定化培养去除NH4+-N的相关效果报道。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种藻细胞密度高、反应速度快、去除效率高、可循环利用的用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法及其应用。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法，包括以下步骤:
[0007]将N饥饿处理Id的原绿球藻液于8000r/min，10°C离心浓缩15min后，将沉淀收集藻泥用无菌蒸馏水冲洗，再离心2次后，将沉淀藻加入少量COA改良培养液配成悬浮液，然后取一定体积的悬浮液与预先灭菌的5%的褐藻酸钠溶液混合均匀，用50_注射器吸取褐藻酸钠和微藻的混合液，套上针头，在距离质量浓度为2%的CaCI2溶液液面20cm处，慢慢滴入褐藻酸钠和微藻的混合液，形成直径约2_的藻球，静置2h后形成固定化藻球，所述的藻球中原绿球藻的密度控制为700X 104cells/ball。
[0008]所述的COA 改良培养液配方如下:NH4C1 39mg.?Λ KH2PO3 IOmg.?Λ FeSO4.7Η20
2.5mg.I/1, MnSO4.H2O 0.25mg.I/1, EDTA-Na2 IOmg.I/1, VB1 6Χ l(T3mg.I/1, VB125 X 10 5mg.L、
[0009]所述的N饥饿处理的具体过程为:将原绿球藻采用缺N的COA改良培养液自然光照培养，所述的缺N的COA改良培养液配方如下=KH2PO3 IOmg.L-1，FeSO4.7H20 2.5mg.L-1，MnSO4.H2O 0.25mg.?Λ EDTA-Na2 IOmg.?Λ VB1 6Χ l(T3mg.?Λ VB12 5Χ l(T5mg.L'
[0010]上述用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的应用，上述固定化原绿球藻藻球按体积比1:1加入到待处理污水中，置于光照培养箱中培养，培养条件为温度25°C，光照时间L: D 12: 12，光照强度20 μ mol/m2s，处理3d后，有机污水中氨氮去除率达 100%。
[0011]将使用后的固定化原绿球藻藻球用质量浓度为2%的CaCl2溶液浸泡Id加固后，用蒸馏水充分清洗藻球后 即可置入新鲜天然污水中进行下一轮循环使用，可重复循环利用三次。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法及其应用，以原绿球藻为藻种，采用褐藻胶包埋技术，进行了固定化条件优化，自然状态下悬浮藻或易被浮游动物等摄食，引起生物量减少，藻群衰败，影响去NH4-N的效果；或藻爆发，藻细胞密度难以人为控制，引起二次污染，而固定化藻由于可以使藻细胞浓缩于胶球内，大大提高了藻细胞的浓度，也阻止了浮游动物的摄食和有害毒物的影响；同时藻细胞密度可以人为控制，且易于固液分离，剩余污泥量少，大大显示出固定化藻处理污水的优越性。影响固定化藻去除NH4+-N效果的因素很多，主要有藻密度、藻球用量及环境营养条件等，固定化藻球藻细胞密度越高，去除NH4+-N的效果越好，但综合单位藻细胞去除率，包埋密度以700 X 104ce 11 s/bal I为宜。经N饥饿处理的藻细胞去除NH4+_N效果显著优于未饥饿组。固定化藻球用量大，去除NH/-N越快，V7l^Vwi为1:1培养3d后去除率可达100%。固定化藻球定期加固，有利于延长其使用寿命，增加对NH4+-N的吸收量。
[0013]综上所述，采用固定化藻类细胞处理污水具有藻细胞密度高、反应速度快、去除效率高、藻细胞易于收获、净化后的水可再利用等优点，是一项重要的生物工程技术，在污水处理中有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1褐藻胶包埋技术固定藻细胞示意图；
[0015]图2为不同藻细胞密度去除NH4+-N效果对比图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0017]具体实施例一
[0018]1、实验材料[0019]藻种:原绿球藻来自宁波大学海洋学院藻种室。培养用水均经脱脂棉过滤、煮沸消毒，所用容器经高温120°C消毒，培养液采用COA改良培养液，培养体积1000ml。培养条件:水温20土 1°C，盐度34，自然光照，不充气。其中COA改良培养液配方如下=NH4Cl39mg.T1KH2PO3 IOmg.1AFeSO4.7Η20 2.5mg.1AMnSO4.H2O 0.25mg.L-1，EDTA-Na2IOmg.?ΛVB1 6 X 10 3mg.L 1, VB12 5 X 10 5mg.L 1。
[0020]包埋固定液:5%的褐藻酸钠溶液和预冷的2% CaCl2水溶液。
[0021 ] 人工污水:在COA改良培养液的基础上添加NH4Cl，NH4Cl浓度为39mg.l-1。
[0022]天然污水:采自宁波大学西校门河水，经0.2μπι孔径超滤膜抽滤，加NaCl调配，盐度为21.6，经沉淀2h后备用，NH4+-N浓度为12-30mg/L。
[0023]2、原绿球藻藻球的制备方法
[0024]一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法包括以下步骤:将N饥饿处理Id的原绿球藻液于8000r/min，10°C离心浓缩15min后，将沉淀收集藻泥用无菌蒸馏水冲洗，再离心2次后，将沉淀藻加入少量COA改良培养液配成悬浮液，然后取一定体积的悬浮液与预先灭菌的5%的褐藻酸钠溶液混合均匀，用注射器吸取褐藻酸钠和微藻的混合液，套上针头，在距离质量浓度为2%的CaCI2溶液液面20cm处,慢慢滴入褐藻酸钠和微藻的混合液形成直径约2_的藻球，静置2h后形成固定化藻球，所述的藻球中原绿球藻的密度控制为700X 104cells/ball。N饥饿处理的具体过程为:将原绿球藻采用缺N的COA改良培养液自然光照培养，缺N的COA改良培养液配方如下=KH2PO3 IOmg.L_SFeSO4.7H20 2.5mg.?Λ MnSO4.H2O 0.25mg.?Λ EDTA-Na2 IOmg.?Λ VB1 6Χ l(T3mg.?ΛVB12 5 X 10 5mg.L、
[0025]3、原绿球藻藻球应用
[0026]将固定化原绿球藻藻球按体积比1:1加入到待处理污水中，置于光照培养箱中培养，培养条件为温度25°C，光照时间L: D 12: 12，光照强度20 UmoVm2s,处理3d后，有机污水中氨氮去除率达100%。
[0027]将使用后的固定化原绿球藻藻球用质量浓度为2%的CaCl2溶液浸泡Id加固后，用蒸馏水充分清洗藻球后即可置入新鲜天然污水中进行下一轮循环使用，可重复循环利用三次。
[0028]具体实施例二
[0029]1、不同固定化藻球密度去NH4+-N效果试验
[0030]固定化藻球细胞密度分别制备为:0X104、100X 104、300X 104、500X 104、700X 104、900X 104cells/ball。用250ml三角烧瓶培养，各加200ml人工污水，分别放400
个不同细胞密度的藻球，各三平行。放在光照培养箱(GXZ智能型)中培养，培养条件为温度25°C，光照时间L: D 12: 12，光照强度20 UmoVm2s,每天定时测定污水中NH4-N的浓度。
[0031]采用不同细胞密度藻球进行去除NH/-N效果试验如图1所示，结果表明:包埋藻球细胞密度越高，NH4+-N的去除效果越佳，包埋密度为900X 104cells/ball时，第5天NH/-N的去除率达94.39%,比密度为100X 104cells/ball时高出34.23% ;第6天，密度为 900X 104cells/ball NH4+_N 的去除率高达 98.98%,比 100X 104cells/ball 时高出24.08%。[0032]比较第I天和单位数量藻细胞NH4+-N去除效果如表1所示，结果表明:藻球第I天对nh4+-n的去除率和单位数量藻细胞(IO4ceIls)对nh4+-n的去除率均表现为各组差异显著(F** = 13691.587、F** = 560.171)。藻球第I天对ΝΗ:_Ν的去除率随藻密度增加而增大；但单位数量藻细胞(IO4ceIls)对ΝΗ4+-Ν的去除率却表现为包埋藻细胞密度越大，相对去除率越小。综合考虑，包埋密度以700X 104cells/ball (注:在制作藻球时，用血球计数板计数，Iml褐藻酸钠和微藻的混合液能形成40个直径2_的固定化藻球，按照包埋密度换算，Iml混合液所需藻密度为28000X IO4ceIls)为宜。
[0033]表1不同藻细胞密度第I天和单位数量藻细胞去除NH/-N效果对比
[0034]
【权利要求】
1.一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法，其特征在于包括以下步骤:将N饥饿处理Id的原绿球藻液于8000r/min，10°C离心浓缩15min后，将沉淀用无菌蒸馏水冲洗，再离心2次后，将沉淀加入少量COA改良培养液配成悬浮液，然后取一定体积的悬浮液与预先灭菌的5wt%的褐藻酸钠溶液混合均匀，用注射器吸取褐藻酸钠和微藻的混合液，套上针头，在距离质量浓度为2%的CaCI2溶液液面20cm处,慢慢滴入褐藻酸钠和微藻的混合液形成直径约2_的藻球，静置2h后形成固定化藻球，所述的藻球中原绿球藻的密度控制为700X IO4Cells/ ball。
2.根据权利要求1所述的一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法，其特征在于所述的COA改良培养液配方如下=NH4Cl 39mg.?Λ KH2PO3 IOmg.?ΛFeSO4.7Η20 2.5mg.?Λ MnSO4-H2O 0.25mg.?Λ EDTA-Na2 IOmg.L-1，VB1 6Χ 10-3 mg.?ΛVB12 5 X 10 5 mg.L 1O
3.根据权利要求1所述的一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的制备方法，其特征在于所述的N饥饿处理的具体过程为:将原绿球藻采用缺N的COA改良培养液自然光照培养，所述的缺N的COA改良培养液配方如下=KH2PO3 IOmg.L_S FeSO4.7Η202.5mg.ΙΛ MnSO4-H2O 0.25mg.?Λ EDTA-Na2 IOmg.L-1，VB1 6Χ 10-3 mg.?Λ VB12 5Χ 10-5mg.L 1 ο
4.一种根据权利要求1所述的用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的应用，其特征在于:将权利要求1的固定化原绿球藻藻球按体积比1:1加入到待处理污水中，置于光照培养箱中培养，培养条件为温度25°C,光照时间L: D 12:12,光照强度20μηιο1/m2s，处理3d后，有机污水中氨氮去除率达100%。
5.根据权利要求4所述的一种用于去除有机污水中氨氮的固定化原绿球藻藻球的应用，其特征在于:将使用后的固定化原绿球藻藻球用质量浓度为2%的CaCl2溶液浸泡Id加固后，用蒸馏水充分清洗藻球后即可置入新鲜天然污水中进行下一轮循环使用，可重复循环利用三次。
【文档编号】C12N11/10GK103992996SQ201410176109
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】毛欣欣, 蒋霞敏, 张泽凌 申请人:宁波大学