[发明专利]共固定化介体与菌体促进难降解有机物生物转化的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程水处理技术领域，涉及共固定化介体与菌体促进难降解有机物生物转化的方法。

背景技术

随着工农业的发展，产生了大量的有毒难降解有机物，如卤代、含偶氮及硝基芳香化合物等等。这些化合物被广泛应用于人们生产和生活中并经过多种途径进入自然环境，呈现长期残留性和高毒性等特点。其中的某些物质具有致畸或致癌作用，可在食物链中生物聚积，严重威胁到人类的生命安全。

含有毒难降解有机物废水的处理有物理法、化学法、生物法及这些方法的组合。由于生物法具有操作简单、运行成本低，无二次污染的优点，因此是上述废水的首选处理技术。生物处理法可分为好氧法、厌氧法和厌氧-好氧法。其中，厌氧-好氧工艺(A/O)是处理这类废水的最有效方法。由于偶氮键、硝基等具有极强的吸电子效应，使之直接通过氧化途径难以得到降解。而这些难降解有机物经厌氧生物处理，如水解、产甲烷、反硝化、反硫化等，往往可提高其后续好氧生化性。但厌氧微生物代谢速率慢，尤其对一些顽固性有机污染物。因此，厌氧处理通常是上述难降解有机物完全生物降解的瓶颈。

已有研究表明，一些腐殖酸或醌类化合物，如2，6-二磺酸蒽醌(AQDS)，作为氧化还原介体可加速电子在电子供体与受体之间的传递，从而大幅度提高污染物的化学和生物转化效率。其作用原理如下：在适宜电子供体存在下，AQDS可被生物还原为氢醌，后者作为电子供体可无选择性地还原许多化合物，如卤代及含氮芳香化合物等，并完成AQDS的再生。这种生物-化学组合机理在混合难降解有机物处理中具有独特的优势，尤其是该反应可在胞外进行，对于难以进入细胞内的高极性或结构复杂的有机物、有毒难降解有机物等，可大幅度提高其生物降解速率。

虽然AQDS等一些水溶性醌类化合物能够催化强化难降解有机物的厌氧生物转化，但是在水处理体系中其弊端是这些醌类化合物昂贵，并会随出水而流失，造成二次污染。

Van der Zee等发现了活性炭可被生物还原并可作为氧化还原介体，其活性基团被认为是醌/羰基。但活性炭接受电子的能力比小分子化合物AQDS低得多，后者是前者的6.1倍。而且活性炭本身具有的以及氧化改性生成的醌/羰基大多位于孔径小于2nm的微孔处，而微生物通常大于0.2μm，难以接触到微孔，因此，其中的醌/羰基起到的催化作用有限。本实验室曾使用海藻酸钙固定化蒽醌作为介体，发现它可使几种偶氮染料的生物脱色速率提高1.5-2倍。但由于菌体与介体的接触限制，故该固定化蒽醌的催化活性有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的是将菌体与氧化还原介体共固定化在一个反应器中，解决水溶性氧化还原介体随出水流失而造成二次污染的技术问题，强化难降解有机物的生物还原转化。

本发明的技术解决方案是：选择非水溶性蒽醌类化合物作为介体，利用三种固定化技术(包埋法、膜反应器法或颗粒污泥法)，实现非水溶性介体与菌体的共固定化，并在厌氧生物反应器中加速难降解有机物的生物还原转化，从而使难降解有机废水的整个生物处理效率得以大幅度提高。

具体内容如下：

一、包埋法共固定化介体与菌体加速水中难降解有机物的生物转化其步骤如下：

1、菌体的选择和培养

所用菌体为通过富集所获得的醌还原菌群、活性污泥或二者组合。其中，醌还原菌群的富集和培养如下：

富集培养基组成为(g.L^-1)：NH₄Cl，1.0；KH₂PO₄，0.5；K₂HPO₄，0.6；MgCl₂·6H₂O，0.2；CaCl₂·2H₂O，0.05；Na₂S·9H₂O，0.037；pH7.0；AQDS 0.15g.L^-1，葡萄糖0.5g.L^-1。

在血清瓶内装入上述富集培养基和1～10％(v/v)的活性污泥，用富集培养基填满血清瓶，再用硅胶塞密封，置30℃培养箱静置培养，1～7d为一个富集周期，每个周期结束后，将菌液转接入新鲜富集培养基中。富集结束后，将该菌群转接至富集培养基中进行扩大培养。置于30℃厌氧培养箱中培养，当达到对数生长期时离心，弃去上清液，用0.1M pH7.0的磷酸盐缓冲溶液洗涤三次，最后将离心后的菌体用磷酸盐缓冲溶液配制成浓缩菌液。