[发明专利]利用磁性壳聚糖凝胶球固定化厌氧铁氨氧化菌的方法

说明书

本发明公开了一种利用磁性壳聚糖凝胶球固定化厌氧铁氨氧化菌及处理氨氮废水的方法，具体涉及磁性壳聚糖凝胶球的制备方法及厌氧铁氨氧化菌的固定化及其处理废水中氨氮的方法，属于废水处理制备领域。本发明采用共沉淀法制备磁性壳聚糖凝胶球，再用吸附法将厌氧铁氨氧化菌吸附固定在磁性壳聚糖凝胶球上。本发明制备的磁性壳聚糖凝胶球兼具高分子材料和磁性粒子的双重特性，具有良好的生物吸附性，可以将厌氧铁氨氧化菌固定在磁性壳聚糖凝胶球上，提高细菌密度及抵御不利条件的能力，从而提高厌氧铁氨氧化菌去除氨氮的效率，为废水中氨氮去除提供了一个新的工艺。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体是涉及一种利用磁性壳聚糖凝胶球固定化厌氧铁氨氧化(Feammox)菌的方法。

背景技术

氨氮是水体中的营养素与主要耗氧污染物，大量的氨氮排入水体，易导致水体富营养化，严重危害到水体生态系统和饮用水源健康。据2016年中国环境状况公报显示，由直排海工业污染源、生活污染源、综合排污口监测数据可知，我国污水排放总量约为657430万吨，其中氨氮15304吨，总氮64466吨；对108个湖泊(水库)进行营养状态监测，其中中营养及以上占90.8％，较2015年上升0.58个百分点。目前，污水大量排放对河流造成的危害日益严重，已经成为亟待解决的环境问题。

生物脱氮是去除废水中氮素污染的较为经济有效的方法之一。厌氧铁氨氧化(Feammox)反应是近两年发现的氮循环新途径，它以铁氧化物作为电子受体，将氨作为电子供体，在缺氧条件下实现氨的氧化。厌氧铁氨氧化的发现打破了人们对传统脱氮观念的认识，该反应不需要曝气，只需要铁作为电子受体；它可以跟现有的脱氮工艺相结合，为新型废水生物脱氮工艺的推出提供了全新的方向。

微生物固定化技术是通过物理或化学的方法将游离的微生物定位于限定的空间区域，使其保持活性并可反复利用的新技术。与传统悬浮系统相比，固定化微生物技术易于实现固液分离，不易流失，运行效率较高，成本较低。壳聚糖是几丁质的天然产物，其优异的性质如无毒性，生物相容性，粘液粘附和可生物降解等特性，可用于酶和细胞固定材料。壳聚糖本身不具磁性，将其与磁性材料(Fe₃O₄)有机结合，可以实现对材料的磁性化，用磁分离技术可达到快速分离的目的。因此，使用改性后壳聚糖固定化厌氧铁氨氧化菌能提高原有游离型细菌处理氨氮的能力，在处理氨氮废水行业中更具应用前景。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供了一种磁性壳聚糖凝胶球的制备方法，还提供利用磁性壳聚糖凝胶球固定化厌氧铁氨氧化菌并处理废水中氨氮的方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种磁性壳聚糖凝胶球的制备方法，包括如下步骤：

(1)于100mL体积分数为0.5％～1.5％的乙酸溶液中加入1.5～3.5g壳聚糖，制成壳聚糖溶液，再将三价铁盐和二价铁盐按照摩尔比2:1加入壳聚糖溶液中，搅拌使其混合均匀，得到含有Fe₃O₄浓度为0.04～0.15mol/L的单一分散壳聚糖铁盐混合物水溶胶；

(2)将步骤(1)制得的水溶胶倒入特制的梨形分液漏斗中，再将水溶胶逐滴滴入NaOH溶液中，同时通氮气维持厌氧环境，制得黑色透亮的磁性壳聚糖凝胶球；磁性壳聚糖凝胶球在碱液中继续搅拌1～2h，静置0.5～1.5h，过滤并用超纯水将其洗涤至中性；

(3)将上述湿凝胶球放在冷冻真空干燥仪中冷冻干燥24h，得到干燥的磁性壳聚糖凝胶球，备用。

进一步地，在上述方案中，所述壳聚糖是普通的商用聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D，优选分子量为70000～80000，脱乙酰度≥90％。

进一步地，在上述方案中，所述的三价铁盐为FeCl₃·6H₂O，所述的二价铁盐为FeCl₂·4H₂O。