[发明专利]脱氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种脱氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球及其制备方法和应用，属于环境保护技术领域。本发明采用海藻酸钙将反硝化微生物P.denitrificans、S.oneidensis MR‑1和石墨烯包埋形成P.denitrificans/S.oneidensis MR‑1/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球，所制备的微球耐有毒有害环境冲击性强，且可以实现菌株和材料的循环使用，当将该微球应用于硝酸盐污染或硝酸盐复合污染的厌氧反硝化体系中时，可以大大缩短硝酸盐达到90％去除率所需的时间，减少中间产物亚硝酸盐和一氧化二氮的积累。

技术领域

本发明涉及一种脱氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球及其制备方法和应用，属于环境保护技术领域。

背景技术

在过去的几十年中，随着人类活动的加剧和含氮肥料的大规模使用，不可避免地导致了大量生物可利用氮，如硝酸盐等进入到环境中。微生物厌氧反硝化作为全球氮循环过程的一个重要组成部分，其将土壤或水体中的硝酸盐还原为氮气的过程为硝酸盐在环境中的去除转化提供了有效途径。然而实际的生物厌氧反硝化过程较慢，而且还会存在一些硝酸盐还原过程中间产物的积累，如亚硝酸盐和一氧化二氮。亚硝酸盐的存在不仅会危害水生生物的生存和人类的健康，它的积累还会影响污水处理系统中的功能微生物的正常运行。一氧化二氮则是潜在的温室气体，其所具有的温室效应潜能值是二氧化碳的300倍，同时一氧化二氮还是非常重要的臭氧消耗源，以目前的一氧化二氮排放量增长趋势(7％左右)进行估算，其会成为21世纪最大的臭氧消耗物质。此外，硝酸盐污染通常伴随有石油类、挥发酚类以及重金属的污染，根据文献报道，以酚类物质为代表的有机污染物和以铀为代表的重金属，都会对微生物反硝化作用产生不同程度的抑制作用，且会造成大量中间产物亚硝酸盐和一氧化二氮的积累。因此，如何显著促进微生物在硝酸盐污染水体尤其是硝酸盐复合污染水体中的厌氧反硝化效率，减少中间产物的积累是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种脱氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球及其制备方法和应用，本发明采用海藻酸钙将反硝化微生物P.denitrificans、S.oneidensis MR-1和石墨烯包埋形成 P.denitrificans/S.oneidensis MR-1/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球，所制备的微球耐有毒有害环境冲击性强，且可以实现菌株和材料的循环使用，当将其应用于硝酸盐污染或硝酸盐复合污染的厌氧反硝化体系中时，可以大大缩短硝酸盐达到90％去除率所需的时间，减少中间产物亚硝酸盐和一氧化二氮的积累。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种脱氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球的制备方法，步骤为：

将OD₆₀₀均为3的脱氮副球菌P.denitrificans菌液和希瓦氏菌S.oneidensis MR-1菌液加入到石墨烯分散液中，混合均匀得混合液，得到的混合液中 P.denitrificans的OD₆₀₀为3，P.denitrificans和S.oneidensis MR-1的OD₆₀₀的比值为5:1～1:5，石墨烯浓度为0.1～1mg/mL；然后将混合液与等体积的海藻酸钠溶液混合均匀后滴加至适量CaCl₂溶液中，其中，海藻酸钠溶液的浓度为 20～40g/L，CaCl₂溶液的质量浓度为0.5～4％，室温条件下搅拌反应2h后，即得目标微球。

优选地，所述的混合液中P.denitrificans的OD₆₀₀为3，P.denitrificans 和S.oneidensis MR-1的OD₆₀₀的比值为1:2，石墨烯浓度为0.5mg/mL，海藻酸钠溶液的浓度为30g/L，CaCl₂溶液的质量浓度为2％。

采用上述制备方法制备的脱氮副球菌/希瓦氏菌/石墨烯/海藻酸钙反硝化凝胶微球。