[发明专利]一种固定化复合菌群材料及其制备方法

说明书

本发明属于水环境修复技术领域，公开了一种固定化复合菌群材料及其制备方法，将经保活干燥和过筛处理后的厌氧氨氧化颗粒污泥作为所述固定化复合菌群材料的内核，以聚乙烯醇、海藻酸钠作为外层包埋剂，外层添加玉米秸秆为反硝化菌提供碳源，将反硝化颗粒污泥和好氧硝化颗粒污泥包埋于外层，制得固定化复合菌群材料。本发明利用固定化微生物技术将厌氧氨氧化颗粒污泥、反硝化颗粒污泥和好氧硝化颗粒污泥在同一载体中固定化培养，富集高活性厌氧氨氧化菌、反硝化细菌和好氧硝化细菌，具备同步去除水环境中有机物、营养盐等的效果，具有低成本、节能、环保等优点。

技术领域

本发明属于水环境修复领域，具体涉及一种固定化复合菌群材料及其制备方法。

背景技术

随着二十一世纪我国经济发展不断加快，由于产业结构不合理和粗放式的发展模式，我国每天的生活污水与工业废水排放总量约为1.64亿立方米，其中约80％的污水未经任何处理就排出，使得水环境问题日益严重，目前水污染问题已经成为了影响我国增强综合国力的主要因素。受人类生产、生活的影响，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河流等缓流水体中，导致水体出现了不同程度的富营养化问题，造成水生植物和浮游植物过量生长，鱼类大量死亡，甚至危及人体的生命健康，同时蓄积多年的河流、湖泊污染沉积物成为水体富营养化和赤潮形成的重要因素之一，因此对水环境中河流、湖泊的富营养化问题的治理刻不容缓。

现有的富营养化治理方法主要是利用工程措施如挖掘、曝气、稀释等传统方法，或是利用物理、化学方法以及生物修复技术。其中生物修复技术因造价低、能耗低、发展潜力大等优点成为许多河流、湖泊的重要修复措施。生物修复技术主要是以生态修复技术为基础，利用动植物或微生物来对河道中的污染物进行吸收与转化，从而达到净化水体、恢复生态的目的。现有生物修复方法包括人工湿地技术、土地处理技术、微生物固定化技术、水生植物处理等。其中微生物固定化技术作为一种新兴技术，开始逐渐为人所知，并具有巨大的发展潜力。该技术将特殊培育的微生物或者酶布置在水体处理的关键位置，使得这种特殊的微生物或者酶在某一区域内达到很高的浓度，以此来提高治理效率。其优点主要包括：能针对性的对有效菌群进行固定；能够可选择性地提高泥龄；保持有效菌种的活性；降低处理费用等。

本发明针对以上问题发明的包埋固定化技术，利用固定化微生物技术将厌氧氨氧化颗粒污泥、反硝化颗粒污泥和好氧硝化颗粒污泥包裹于固定化复合菌群材料中。将保活干燥和过筛处理后的厌氧氨氧化颗粒污泥作为内核，选取聚乙烯醇、海藻酸钠作为外层的包埋剂，将反硝化颗粒污泥和好氧硝化颗粒污泥包裹于外层，利用玉米秸秆为外层反硝化颗粒污泥提供碳源。制得的固定化复合菌群材料机械强度高、粒径均匀、沉淀性能好、传质性能好，适于抵抗水环境中的不良环境。另外厌氧氨氧化菌、反硝化细菌和好氧硝化细菌在材料中保持较高的细胞浓度，同时材料外层的好氧硝化细菌消耗水中溶解氧为厌氧氨氧化菌和反硝化解除了溶解氧的限制并提供反应基质，具备同步去除水环境中有机物、营养盐等的效果，具有降低经济成本、节能、环保等优点，从而便于固定化微生物技术在水环境中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有水环境中存在的问题，提出了一种经济、高效、稳定的解决方法。即利用包埋固定化技术制备含厌氧氨氧化颗粒污泥、反硝化颗粒污泥和好氧硝化颗粒污泥的固定化复合菌群材料，使厌氧氨氧化菌、反硝化细菌和好氧硝化细菌在固定化复合菌群材料中可以保持较高的细胞密度，减轻或消除厌氧氨氧化菌、反硝化细菌和好氧硝化细菌的流失，提高微生物对不良环境因素的抵抗能力，使各菌群生物效能的协调发挥，从而实现强化去除水环境中有机物、营养盐等的目的，为利用固定化微生物在水环境修复的应用提供新的思路。

为达到上述目的，本发明采用以下方案来实现。

其特征在于，一种固定化复合菌群材料主要由厌氧氨氧化颗粒污泥、反硝化颗粒污泥、好氧硝化颗粒污泥和固体碳源组成，所述固定化复合菌群材料由内核和外层包埋物构成，其中内核由厌氧氨氧化颗粒污泥制得、外层包埋物由反硝化颗粒污泥、好氧硝化颗粒污泥和固体碳源制得；所述固定化复合菌群材料的制备方法主要包括以下步骤：