专利名称：应用于生物流化床的新型生物微胶囊制备方法
技术领域：
本发明属于污水的微生物处理技术领域，具体涉及一种应用于生物流化床废水处理的新型生物微胶囊的制备方法。
背景技术：
微囊化技术是将酶、辅酶、蛋白质等生物大分子或微生物、动植物细胞包封在一层亲水性的半透膜内所形成的珠状、椭圆状或椭球状微胶囊，使生物大分子和细胞被阻隔在膜内或膜外，而允许细胞所需的氧气、营养物质以及其他小分子物质自由进入及囊内代谢产物的自由排出，从而达到催化、培养或免疫隔离的目的。目前，生物微胶囊化技术在食品与发酵工业、化学合成工业、环境污染治理等各个领域均有应用。微囊化技术包埋微生物的方法主要有吸附法、包埋法和交联法，其中最常用的是包埋法。包埋法是将微生物包埋在半透性的聚合物或膜内，使微生物进入多孔性的载体内部。其特点是操作简单可行，对微生物的活性影响小。目前常用的包埋材料有琼脂、海藻酸钠、壳聚糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。其中海藻酸钠和壳聚糖两种天然高分子具有良好的生物相容性，并能在温和条件下进行聚电解质络合反应形成微胶囊，得到广泛的应用。公开号为CN101348781A专利公开了一种包埋有固定化优势菌的微胶囊，并将其应用于对木浆造纸废水的处理，取得较好的效果。我单位公开号为CN201250141Y专利公开了一种使用微胶囊载体的内循环生物流化床反应器，使微胶囊载体应用于生物流化床进行废水处理成为可能。但现有的包埋法技术因其传质性能差，稳定性不高而影响微胶囊载体的应用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明公开了一种应用于生物流化床的包埋优势降解菌生物微胶囊的制备方法。本发明的目的在于提供工艺简单、成本低廉的方法，制备出生物相容性好、传质性能好、机械强度高、稳定性好的液芯包埋优势降解菌的生物微胶囊。本发明的上述生物流化床的新型生物微胶囊制备方法，包括以下步骤(1)微生物混合液的制备在海藻酸钠溶液中添加乳化剂吐温80和粉末活性炭并搅拌均勻得到溶液A，其中海藻酸钠质量分数为2. 0%，吐温80浓度为0. 5% 1. 0%，粉末活性炭0.75% (W/V)；在溶液A中添加10% 20% (V/V)优势降解菌菌液混合均勻得到溶液B ；(2)将溶液B通过蠕动泵以注射方式滴加到4%的氯化钙溶液中反应15min 30min,制得海藻酸钙胶珠；(3)将制得的海藻酸钙胶珠过滤，并用无菌水清洗；然后置于pH6.0、1.8%的壳聚糖溶液中反应IOmin 20min制得海藻酸钙/壳聚糖微胶囊；(4)将制得的海藻酸钙/壳聚糖微囊过滤后用无菌水清洗；然后置于55mmol/L的柠檬酸钠溶液中液化5min-iaiiin制得内核为液态的微胶囊；
(5)将制得的微胶囊过滤后用无菌水清洗，然后置于0. 15%的海藻酸钠溶液中再次覆膜IOmin 20min，制得生物微胶囊；(6)将微胶囊过滤并用纯水清洗，然后将微胶囊置于钙离子溶度为0. 05 0. 的生理盐水贮藏液中保存。与现有技术相比，本发明的优点在于将高效降解菌包埋与微胶囊中，从而有效提高了高效降解菌对废水的处理效果，减少了微生物的流失；其次，本发明的微胶囊具有传统海藻酸钠微胶囊的优点生物相容性好，且廉价易得，分子链上有大量的羧基，可以在温和条件下通过正、负电荷吸进与许多聚阳离子物质形成聚电解质膜；再次，本发明在囊材中添加了适量的粉末活性炭，其有很大的比表面积和细孔容积，利用粉末活性炭的吸附作用，一方面可以使更多的小分子的降解基质和溶解氧被吸附进入微胶囊并浓缩在活性炭表面和四周，为微生物的代谢活动营造良好的微环境，加快了有机物的降解过程，另一方面还有利于提高本发明微胶囊的传质性能，达到更好的降解效果。本发明所制微胶囊最大截留分子量约为PEG4000，对相对分子质量小于PEG1500的小分子物质具有良好的传质性能，微胶囊在废水处理过程中在酸性和大部分二价阳离子条件下稳定，而一价阳离子和大部分阴离子不利于微胶囊的稳定。。最后，微胶囊的直径为3.0 4. 0mm，膜厚为10 20 μ m，密度为 1. 05 1. 08g/ml，能大大降低生物流化床的能耗并解决流化床的堵塞问题。本发明微胶囊的制备工艺简单，成本低；在应用于生物流化床处理难降解有机废水时，其操作也非常方便，直接将包埋优势菌的微胶囊加入生物流化床中便可运行，不需要重大投资，处理效果好，动力损耗低，能够满足环保要求。本发明微胶囊在流化床中可以重复利用，也可以用简单方法液化回收其中优势菌，工艺过程中不会产生不良气体和污泥，有利于生态环境的保护。四、实施方式实施例1 一种生物流化床的新型生物微胶囊载体，其特征在于所述微胶囊由内核和外膜组成，其内核为液状海藻酸钠凝胶，所述海藻酸钠凝胶中包含有粉末活性炭和固定化优势菌， 内核外包覆有壳聚糖，壳聚糖外包覆有海藻酸钠膜，内核材料中的包埋菌为邻二氯苯高效降解菌。本实施例的微胶囊载体是通过以下方法和步骤制备得到(1)微生物混合液的制备在海藻酸钠溶液中添加乳化剂吐温80和粉末活性炭并搅拌均勻得到溶液A，其中海藻酸钠质量分数为2. 0 %，吐温80浓度为0. 5 %，粉末活性炭 0. 75%;在A中在溶液A中添加10% 20% (V/V)邻二氯苯高效降解菌菌液混合均勻得到溶液B ；(2)将溶液B通过蠕动泵以注射方式滴加到4%的氯化钙溶液中反应20min，制得
海藻酸钙微囊；(3)将制得的海藻酸钙微囊过滤，并用无菌水清洗；然后置于1. 8%的壳聚糖溶液 (pH值为6. 0)中反应lOmin，制得海藻酸钙/壳聚糖微囊；(4)将制得的海藻酸钙/壳聚糖微囊过滤后用无菌水清洗；然后置于55mmol/L的柠檬酸钠溶液中液化8min制得内核为液态的微囊；(5)将制得的微囊过滤后用无菌水清洗，然后置于0. 15%的海藻酸钠溶液中再次覆膜lOmin，制得生物微胶囊；(6)将微胶囊过滤并用纯水清洗，然后将微胶囊置于钙离子溶度为0. 的生理盐水贮藏液中保存。将上述制得的包埋有邻二氯苯高效降解菌生物微胶囊投入生物流化床对邻二氯苯废水进行处理，在生物流化床中微胶囊载体投加15 %，运行条件pH值为7. 0，曝气量 120L/h，水力停留时间2d。每隔4h取一次水样，用气相色谱法测定邻二氯苯浓度，以判断处理效果，分析数据如表1所示表1 实施例1中邻二氯苯进出水浓度监测值
权利要求
1.一种应用于生物流化床的新型生物微胶囊制备方法，其特征在于所述微胶囊由内核和外膜组成，其内核为液状海藻酸钠凝胶，所述海藻酸钠凝胶中包含有粉末活性炭和固定化优势菌，内核外包覆有壳聚糖，壳聚糖外包覆有海藻酸钠外膜。
2.一种如权利要求1所述的应用于生物流化床的新型生物微胶囊制备方法，包括以下步骤(1)微生物混合液的制备在海藻酸钠溶液中添加乳化剂吐温80和粉末活性炭并搅拌均勻得到溶液A，其中海藻酸钠质量分数为2. 0%，吐温80浓度为0. 50% 1. 0%，粉末活性炭0.75% (W/V)；在溶液A中添加100% 20% (V/V)优势降解菌菌液混合均勻得到溶液B ；(2)将溶液B通过蠕动泵以注射方式滴加到4%的氯化钙溶液中反应15min 30min， 制得海藻酸钙胶珠；(3)将制得的海藻酸钙胶珠过滤，并用无菌水清洗；然后置于pH6.0、1. 8%的壳聚糖溶液中反应IOmin 20min制得海藻酸钙/壳聚糖微胶囊；(4)将制得的海藻酸钙/壳聚糖微囊过滤后用无菌水清洗；然后置于55mmol/L的柠檬酸钠溶液中液化5min-iaiiin制得内核为液态的微胶囊；(5)将制得的微胶囊过滤后用无菌水清洗，然后置于0.15%的海藻酸钠溶液中再次覆膜IOmin 20min，制得生物微胶囊；(6)将微胶囊过滤并用纯水清洗，然后将微胶囊置于钙离子溶度为0.05 0. 的生理盐水贮藏液中保存。
3.—种如权利要求1 2所述的应用于生物流化床的新型生物微胶囊制备方法，其特征在于所制备的微胶囊直径为3. 0 4. Omm,膜厚为10 20 μ m,密度为1. 05 1. 08g/ml， 最大机械强度可达730. 31g/cm2，最大截留分子量约为PEG4000，相对分子量小于PEG1500 的小分子物质能自由通过囊膜。
4.一种如权利要求1 2所述的应用于生物流化床的新型生物微胶囊在各种难降解有机废水处理上的应用，其特征在于微胶囊在酸性和大部分二价阳离子条件下稳定，而一价阳离子和大部分阴离子不利于微胶囊的稳定，生物流化床废水曝气量80 140L/h，水力停留时间2 3d。
全文摘要
本发明公开了一种应用于生物流化床的新型微胶囊制备方法，该微胶囊以海藻酸钠、粉末活性炭、氯化钙和壳聚糖为囊材，以优势降解菌为囊芯，利用海藻酸钠与氯化钙发生离子交换形成海藻酸钙胶珠，以壳聚糖在胶珠表面覆膜后，将胶珠在柠檬酸钠中液化，最后再以海藻酸钠覆膜制得微胶囊。制得的微胶囊直径为3.0～4.0mm，膜厚为10～20μm，密度为1.05～1.08g/ml，最大机械强度可达730.31g/cm2，最大截留分子量约为PEG4000，相对分子量小于PEG1500的小分子物质能自由通过囊膜。在酸性和大部分二价阳离子条件下稳定，而一价阳离子和大部分阴离子不利于微胶囊的稳定。
文档编号C02F3/34GK102351320SQ20111018330
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者丁成, 严金龙, 吴俊峰, 李朝霞, 杨唐仪, 许琦 申请人:李朝霞, 盐城海德能水处理环保工程有限公司