一种用于污水处理菌剂的筛选及其制备方法与流程

本发明涉及污水处理，具体为一种用于污水处理菌剂的筛选及其制备方法。

背景技术：

1、随者城市人口的日益膨胀和工农业的不断发展，水环境污染事故发生频繁，严重危害了人、畜的健康乃至生命。许多湖泊和水库因氮、磷的排放造成水体富营养化，严重威胁到人类的生产生活和生态平衡。此外，废水中重金属含量高、种类多，存在的形态、价态也随不同企业而异。由于水中的重金属无法降解，易富集，已经引起了严重的金属污染，导致环境质量恶化，且微生物易受污水中的重金属影响，破坏其氨氮脱除活性，不能有效地对这些污染物加以去除，反而长期在环境中积累，造成更大的危害。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于污水处理菌剂的筛选及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于污水处理菌剂的筛选，包括以下步骤：将活性污泥、无菌水按体积比1:9混合，400～600w超声20min，得菌悬液；再将菌悬液、培养液按体积比1:2混合，曝气24h后，得第一次富集液；将第一次富集液、培养液按体积比1:4混合，曝气48～72h，得第二次富集液；将第二次富集液、培养液按体积比1:4混合，曝气4～7d，得富集液；吸取8ml富集液到装有9ml无菌水的试管中，得稀释菌液；吸取1ml稀释菌液依次进行倍比稀释，稀释的梯度分别为10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6；吸取10-4、10-5、10-6三个梯度在固体培养基上涂布分离，30℃恒温培养箱中培养8～11d，挑取典型单菌落分别移植于20ml培养液中，30℃、170rpm振荡培养8～11d，重复培养步骤2次。

3、进一步的，所述培养液包括淀粉335mg/l、碳酸钠5g/l、l-天冬氨酸0.02μg/l、生物素0.005μg/l、细胞分裂素0.005μg/l、硫酸铵2g/l、磷酸氢二钾1g/l、硫酸镁0.5g/l、硫酸亚铁0.2g/l、氯化钠2g/l、亚硝酸钠1g/l、琼脂10g/l，其余为蒸馏水。

4、进一步的，所述固体培养基包括淀粉335mg/l、碳酸钠5g/l、l-天冬氨酸0.02μg/l、生物素0.005μg/l、细胞分裂素0.005μg/l、硫酸铵2g/l、磷酸氢二钾1g/l、硫酸镁0.5g/l、硫酸亚铁0.2g/l、氯化钠2g/l、亚硝酸钠1g/l，其余为蒸馏水。

5、进一步的，所述曝气量为100～150l/(min·m3)。

6、进一步的，所述的筛选方法筛选出的硝化菌菌种配置成菌液后，与碱化稻壳、米糠、凝胶微球混合，28℃、170rpm培养10～15d制得用于污水处理菌剂。

7、进一步的，所述碱化稻壳的制备方法为：将30～40目稻壳按料液比1:50置于超纯水中，400～600w超声10min，抽滤，取滤物，80℃烘干12h后，再按料液比1:25浸泡质量分数为4％的氢氧化钠溶液，200～300rpm搅拌12h后，置于过滤装置中，用蒸馏水冲洗至滤液ph为7，取滤物，80℃烘干24h。

8、进一步的，所述凝胶微球的制备方法为：

9、(1)将改性壳聚糖、三乙胺、四氢呋喃按质量比3.6:7.5～8.5:18混合，搅拌均匀后，冷却至0℃，在氮气保护下，加入改性壳聚糖质量4～5.5倍的二硫化碳溶液，二硫化碳溶液中二硫化碳和四氢呋喃的质量比为7.6:8.9，升温至10℃，继续反应5～7h后，加入改性壳聚糖质量7.8～8.5倍的4-甲苯磺酰氯溶液，4-甲苯磺酰氯溶液中4-甲苯磺酰氯和四氢呋喃的质量比为11.4:17.8，继续反应12～14h后，真空度-0.06mpa、40℃旋蒸3.5～5.5h后，加入改性壳聚糖质量6.5倍的环己烷，混合均匀，抽滤，取滤液，加入改性壳聚糖质量3.3倍的lmol/l盐酸，100～200rpm搅拌20min后，再加入改性壳聚糖质量11倍的去离子水，按相同速度搅拌20min后，用无水硫酸钠干燥1h，过滤，真空度-0.06mpa、58℃蒸馏3～5h得异氰酸酯化合物；

10、(2)将水合肼、去离子水、异氰酸酯化合物溶液按质量比4.9:4.8:10.8～12.1混合，搅拌均匀后，室温反应1～3h，异氰酸酯化合物溶液中异氰酸酯化合物和乙醚的质量比为5:6.4，过滤，取滤饼，用无水乙醚洗涤5次，50℃烘干10h得单体化合物；

11、(3)将单体化合物、1,4-戊二烯-3-醇、3-氨基-5-己烯酸、2,2'-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐、去离子水按质量比0.2～0.5:0.5～1.5:0.1～0.4:0.01～0.04:30混合，氮气氛围下，60～65℃水浴反应5～7h后，置于冰水浴中，冷却至室温，过滤，取滤液，18000rpm离心20min后，去除清液，加入单体化合物质量28～33倍的的乙酸溶液，乙酸溶液中乙酸和超纯水的质量比为0.5:23.6，100～200rpm搅拌30min后，加入溶液体积相同的氢氧化钠/柠檬酸钠溶液，氢氧化钠/柠檬酸钠溶液中氢氧化钠、柠檬酸钠、超纯水的质量比为50:25.8:951，静置10～20h后，抽滤，取滤物，用超纯水洗涤6次，-22℃冷冻48h得凝胶微球。

12、进一步的，步骤(1)所述改性壳聚糖的制备方法为：将醋酸、去离子水、壳聚糖按质量比0.5:49.5:0.5混合，搅拌溶解后，加入壳聚糖质量1.5～2.5倍的3-氨基丙烯醛，80～150rpm搅拌3h后，加入质量分数为1％的氢氧化钠溶液至沉淀不再出现，抽滤，取滤物，分别用蒸馏水和乙醇洗涤3～5次，45℃干燥24h得改性壳聚糖。

13、进一步的，所述菌液的制备方法为：将筛选出的硝化菌菌种按体积质量比1～10％的接种量接种于培养液，得菌液。

14、进一步的，所述硝化菌菌种、碱化稻壳、米糠、凝胶微球的质量比为6～10:15～20:1:10～15。

15、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

16、本发明采用淀粉、碳酸钠等原料作为培养液，对活性污泥进行曝气培养，淀粉、碳酸钠提供无机碳源，使异养菌数量大大减少，并且培养基中加入l-天冬氨酸、硫酸亚铁、生物素、细胞分裂素，进行富集，使硝化菌快速生长并形成优势种群，从而筛选出硝化菌种；菌种与碱化稻壳、米糠、培养液和凝胶微球制成菌剂；碱化后的稻壳呈空心状，孔洞发达，同时碱化后的稻壳表面ph增大，在溶液中带正电荷，与负电荷的硝化菌静电吸引，有利于硝化菌在表面吸附；米糠可作为胶粘剂，粘结表面吸附硝化菌的稻壳与凝胶微球，形成较大的菌胶团，同时米糠、稻壳可作为硝化菌的营养物质，可使硝化菌长期保持较高的生理活性，还能协同硝化菌脱氮作用，可实现污水的高效脱氨氮处理；培养液中的l-天冬氨酸、生物素、细胞分裂素的存在，可以对重金属有捕集作用，并且能够修复重金属造成的细胞质膜的破坏，使得硝化菌在重金属污水中仍能保持较好的脱氨氮性能。

17、本发明将3-氨基丙烯醛与壳聚糖的氨基反应，形成席夫碱结构，与镉、铅具有亲和力，能与重金属离子产生螯合作用，从而使菌剂具有重金属吸附作用；然后，3-氨基丙烯醛的氨基与二硫化碳反应后，脱硫，形成异硫氰酸酯，再与水合肼反应，形成硫脲结构，与汞离子螯合，进一步提高菌剂的重金属吸附作用；接着，3-氨基丙烯醛与1,4-戊二烯-3-醇、3-氨基-5-己烯酸聚合，并与壳聚糖形成双网络凝胶微球，保证凝胶的强度，在污水中具有较好的定形能力，从而实现长期污水处理效果，且凝胶中富含羟基、羧基和氨基，能与臭味分子进行吸附和包裹，使臭气分子结构改变，失去臭味，最终反应为无害、无臭的分子，增强菌剂的除臭效果，同时与水具有较好的亲和力，能够浸润并渗入凝胶内部，从而在污水处理过程中，基于凝胶网络的多孔结构，在浓度差的推动下，重金属离子可以快速扩散进凝胶内部，与凝胶内部反应，形成沉淀，引起结构收缩，排出水分，有利于收集。