專利名稱：一種微生物固定化載體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生態(tài)工程和環(huán)境工程領(lǐng)域，特別是涉及一種污水生化處理中的微生物固定化載體及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的微生物法與其他物理化學(xué)處理方法相比雖然具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，但是由于在傳統(tǒng)的微生物處理工藝中，微生物通常是在水中以懸浮狀態(tài)生長的，因而存在系統(tǒng)內(nèi)降解菌有效濃度低、反應(yīng)啟動慢、菌體易流失、與環(huán)境競爭力弱、抗有毒污染能力差和對廢水水質(zhì)水量適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。包埋固定化微生物技術(shù)表現(xiàn)為微生物密度高、具有抗沖擊負(fù)荷及適應(yīng)性廣的特 點(diǎn)。其生長與分布不會因治理底物的存在而發(fā)生改變，而且采用的包埋固定化材料和方法又有較強(qiáng)的針對性。因此，微生物包埋固定化技術(shù)是使微生物得到更廣泛、更有效應(yīng)用的一種重要手段，其在處理廢水領(lǐng)域?qū)⒂兄鴱V闊的應(yīng)用前景。包埋法的載體品種很多，主要有天然高分子凝膠(如瓊脂、海藻酸鈉、角叉萊膠等)和合成有機(jī)高分子載體(如ACAM、PVA、聚乙酞幾丁醋、光敏聚乙烯醇等)。其現(xiàn)有技術(shù)可見[I] C. Y. Chena, S. C. Chenb, M. Fingasc, C. M. Kaoa, Biodegradation ofpropionitrile by Klebsiella oxytoca immobilized in alginate and cellulosetriacetate gel. Journal of Hazardous Materials 177 (2010)856-863.[2]Amihay Freeman and Malcolm D. Lilly, Effect of processing parameterson the feasibility and operational stability of immobilized viable microbialcells. Enzyme and Microbial Technology 23 :335-345,1998.[3] T. Godjevargova a, D. Ivanova a, Z. Aleksieva b，G. Burdelova，Biodegradation of phenol by immobilized Trichosporon cutaneum R57 on modifiedpolymer membranes. Process Biochemistry 41 (2006)2342-2346.其中PVA因無毒、價(jià)廉、抗微生物分解和機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)受到重視，是目前應(yīng)用最多的固定化載體之一，實(shí)際常以PVA為主要包埋骨架，同時(shí)添加海藻酸鈉(Na· Alg)。一些研究表明Na · Alg與PVA聯(lián)合使用，有助于固定化成型，并可提高固定化細(xì)胞的相對活性。但其存在包埋顆粒易破碎，傳質(zhì)阻力大，產(chǎn)氣上浮及活性喪失大等缺陷，這些極大限制了包埋固定化技術(shù)的應(yīng)用和推廣。此外，特別是用于石油類廢水處理的固定化顆粒不僅需要有良好的機(jī)械強(qiáng)度以抵抗物理損傷，還需要具有優(yōu)良的傳質(zhì)性能，以保證固定化細(xì)胞體外的油類大分子和固定化細(xì)胞體內(nèi)的產(chǎn)物可以自由擴(kuò)散。為此，以往的包埋固定化配方必須加以改進(jìn)，才能使其更適合處理石油類廢水。正是基于發(fā)明一種適用于石油類污水治理的新型微生物包埋顆粒，本發(fā)明通過載體篩選、配方優(yōu)化、工藝參數(shù)確定等，最終確定了適用于石油類廢水的化學(xué)包埋固定化配方及優(yōu)化的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)微生物處理技術(shù)的不足和缺點(diǎn)，以及進(jìn)一步改進(jìn)包埋固定化微生物產(chǎn)品強(qiáng)度、通透性和微生物活性等，提出了一種微生物固定化載體及其制備方法。本發(fā)明之一的一種微生物固定化載體是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的微生物固定化載體，按重量比計(jì)所述的微生物固定化載體包括以下組分
權(quán)利要求
1.一種微生物固定化載體，其特征在于，按重量比計(jì)所述的微生物固定化載體包括以下主要組分 主體聚乙烯醇10-15 輔料聚乙二醇4000 1-5 助型劑聚丙烯腈 1-3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述微生物固定化載體，其特征在于 所述的微生物固定化載體還有由維生素BI、維生素B6、維生素K和尼克酸組成的微生物生長因子溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的微生物固定化載體，其特征在于所述的微生物生長因子溶液是按照如下步驟制得 (1)分別稱取維生素BI、維生素B6、維生素K、尼克酸各50.Omg,分別以25%乙醇溶液溶解并定容至500mL，混勻，分別配成100mg/L的維生素BI、維生素B6、維生素K、尼克酸四種溶液，在冰箱中保存； (2)臨用時(shí)分別吸取I.OOmL上述配置的四種溶液，置于IOmL容量瓶中，用水定容，混勻，即為每毫升相當(dāng)于分別含IOii g維生素BI、維生素B6、維生素K和尼克酸的微生物生長因子溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3的微生物固定化載體的制備方法，其特征在于所述的方法包括如下步驟 (1)配制交聯(lián)液戊二醛溶液； (2)配置所述的微生物固定化載體； (3)用所述的微生物固定化載體接入微生物懸液，得到微生物凝膠液； (4)將步驟(3)得到的微生物凝膠液加入到步驟⑴得到的交聯(lián)液體中，形成微生物活性顆粒； (5)將步驟(4)得到的微生物活性顆粒用無菌水浸泡處理、增殖培養(yǎng)得到微生物固定化載體產(chǎn)品。
5.如權(quán)利要求4的微生物固定化載體的制備方法，其特征在于 在所述的步驟(I)中交聯(lián)液配制 配制重量比5%的戊二醛溶液500ml，并加入20g氯化鈣、20g硫酸鈉和Iml硫酸。
6.如權(quán)利要求4的微生物固定化載體的制備方法，其特征在于 在所述的步驟(2)中微生物固定化載體的配制 a.將8g聚乙烯醇粉末溶解到IOOg水中，并分次加入I.6g重量比為2%的聚乙二醇4000，充分?jǐn)嚢瑁玫骄垡蚁┐?聚乙二醇混合液； b.另將2.4g，重量比為3%的聚丙烯腈浸入重量10%的氫氧化鈉溶液100ml，在50°C下浸泡60分鐘，再用去離子水清洗5次以上，得到處理后的聚丙烯腈； c.將a和b步驟得到聚乙烯醇-聚乙二醇混合液和聚丙烯腈混合，在常溫下保持30分鐘，得到聚丙烯腈-聚乙烯醇-聚乙二醇組合凝膠劑，即本發(fā)明的微生物固定化載體。
7.如權(quán)利要求4的微生物固定化載體的制備方法，其特征在于 在所述的步驟(3)微生物凝膠液混配 在步驟(2)得到的100克左右的微生物固定化載體中接入干重400mg的已分離正處于對數(shù)生長期的微生物懸液20ml，同時(shí)加入體積比為(0. 5 2)ml/L的微生物生長因子溶液充分?jǐn)嚢杈鶆颉?br> 8.如權(quán)利要求4的微生物固定化載體的制備方法，其特征在于 在所述的步驟(4)中以(15-25)滴/分鐘速度將步驟(3)得到的微生物凝膠液加入到步驟(I)得到的50°C交聯(lián)液體中，用220rpm轉(zhuǎn)速的磁力攪拌器攪拌24h形成活性顆粒。
9.如權(quán)利要求4的微生物固定化載體的制備方法，其特征在于 經(jīng)所述的步驟(5)中得到的活性顆粒在室溫下靜置后，再以無菌水浸泡48h，沖洗凈殘留藥液后，增殖培養(yǎng)，即得到固定化微生物產(chǎn)品。
10.如權(quán)利要求6的微生物固定化載體的制備方法，其特征在于 在所述的步驟(3)微生物凝膠液混配 在步驟⑵得到的100克左右的聚丙烯腈-聚乙烯醇組合凝膠劑中接入干重400mg的已分離正處于對數(shù)生長期的微生物懸液20ml，同時(shí)加入微生物生長因子溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆颍? 在所述的步驟(4)中以(15-25)滴/分鐘速度將步驟(3)得到的微生物凝膠液加入到步驟(I)得到的50°C交聯(lián)液體中，用220rpm轉(zhuǎn)速的磁力攪拌器攪拌24h形成活性顆粒； 經(jīng)所述的步驟(5)中得到的活性顆粒在室溫下靜置后，再以無菌水浸泡48h，沖洗凈殘留藥液后，增殖培養(yǎng)，即得到固定化微生物產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明為一種微生物固定化載體及其固定方法。微生物固定化包括主體聚乙烯醇、輔料聚乙二醇4000和助型劑聚丙烯腈。所述的方法包括如下步驟(1)配制交聯(lián)液戊二醛溶液；(2)配置所述的微生物固定化載體；(3)用所述的微生物固定化載體接入微生物懸液；(4)將步驟(3)得到的接入凝膠液加入到步驟(1)得到的交聯(lián)液體形成微生物活性顆粒；(5)將步驟(4)得到的微生物活性顆粒用無菌水浸泡處理、增殖培養(yǎng)得到微生物固定化載體。本發(fā)明微生物固定化載體具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和彈性，良好的滲透性，還可多次重復(fù)使用。同時(shí)微生物增殖速度快，數(shù)量多。
文檔編號C02F3/34GK102774964SQ20111012340
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者孫宗健, 滕彥國, 王金生, 陸泗進(jìn) 申請人:北京師范大學(xué)