一种以聚氨酯海绵为载体固定类芽孢杆菌强化人工湿地处理生活污水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保技术领域，涉及一种以聚氨酯海绵为载体固定类芽孢杆菌强化人工湿地处理生活污水的方法。
【背景技术】
[0002]固定化微生物技术是20世纪60年代由固定化酶技术发展的一项技术。该技术是利用化学或物理手段将游离的微生物或酶，固定于限定的空间区域并使其保持活性的一种基本技术，已广泛应用于生物工程领域。与游离微生物技术相比，固定化微生物技术具有以下的优点:实验速度快；便于培养优势微生物种群；微生物密度高、流失量少；处理过程的稳定性高；对环境耐受力强(如PH、温度、有机溶剂、有毒物质)；固液分离效果好；处理过程便于控制。基于这些优点，固定化微生物技术逐渐成为国内外生物科学及相关学科研宄的热点。
[0003]20世纪70年代，水污染问题日趋严重，固定化微生物技术开始应用于废水处理领域。微生物的固定化方法分类很多，包括吸附法、包埋法、交联法、自固定化法、介质截留法以及最近发展起来的复合固定化法。但在实际应用过程中，现有的固定化技术又有各自的局限性和缺点。吸附法是利用微生物具有的可吸附到固体物质或其他细胞表面的能力，将其固定到吸附剂表面的方法。其操作简单，固定化过程对微生物活性的影响小，实验条件温和。常见的吸附固定化载体有活性炭、硅胶、多孔玻璃、碎石、硅藻土、焦炭、多孔砖、聚氨酯海绵等。其中聚氨酯载体具有孔径大、比表面积大、机械强度高、生物相容性好及成本低等特点，呈悬浮状态，协调微生物固相、液相以及气相为一体，且微生物的代谢以及营养物质的传递使得生物膜处于一种动态平衡，从而使得系统具备很好的氨氮和总氮去除效果，因而聚氨酯载体是一种理想的生物载体。
[0004]在人工湿地系统中，微生物是污染物去除的主要承担者，因此提高人工湿地去污能力的关键是提高其内部微生物的作用。通过增加外源微生物，来提高湿地微生物数量，可以有效的弥补湿地微生物随动态水体流动而造成的流失。因此为了更好的发挥外源微生物的作用，在进行微生物强化时，对外源微生物进行固定化处理是很有必要的。类芽孢杆菌是芽孢杆菌中具有较大应用潜力的菌种之一。近年来，类芽孢杆菌在植物病害防治、环境污染防治两方面具有广泛的应用，可用来制备处理高难度废水的微生物制剂。
[0005]目前已有学者将聚氨酯海绵生物载体应用于微污染水处理过程中，取得了良好的脱碳脱氮效果。然而，并未有人将聚氨酯海绵固定化微生物应用到人工湿地中，以此来强化人工湿地处理生活污水。该方法在人工湿地中的应用将大大增强人工湿地处理效果，对完善人工湿地技术有一定的现实意义，同时人工湿地出水可作为景观用水，对水资源的可持续发展利用具有重大意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于:提供了一种以聚氨酯海绵为载体固定类芽孢杆菌处理生活污水的方法。所述的载体具有多孔性、亲水性与强吸附性的特性。该载体可以有效吸附固定类芽胞杆菌，显著提高类芽胞杆菌对水中氮、磷的去除能力，并适用于在人工湿地系统中应用，适用于对多种污水进行生物处理。
[0007]一种以聚氨酯海绵为载体固定类芽孢杆菌强化人工湿地处理生活污水的方法，包括步骤如下:
[0008]I)将聚氨酯海绵在蒸馏水中浸泡20-24h，50_60°C下烘干后，备用；
[0009]2)在上述处理后的聚氨酯海绵载体上接种微生物菌液，培养，得固定化微生物；
[0010]3)将固定化微生物在厌氧条件下培养；
[0011]4)将上述厌氧培养的固定化微生物加入到人工湿地系统中，处理生活污水。
[0012]优选的是，步骤I)中，所述聚氨酯海绵裁剪为2cmX3cmX3cm的长方体小块。
[0013]优选的是，步骤2)中，所述的培养条件为:温度为30°C、转速为110r/min的条件下，振荡培养24h。
[0014]优选的是，步骤2)中，所述的微生物为类芽孢杆菌。
[0015]优选的是，步骤2)中，所述的类芽孢杆菌为灿烂类芽孢杆菌PaenibacillusIautus0
[0016]优选的是，步骤3)中，所述厌氧条件下培养的具体步骤为锥形瓶下端烧制一个取样口，用硅胶塞封住，锥形瓶上端用带有进气和出气两根导管的橡胶塞封住，用橡胶管连接通入氮气，将装置置于恒温水浴锅中控制温度30°C，每次接种固定化菌株后，进行15min氮吹。
[0017]优选的是，步骤3)中，所述人工湿地系统是芦苇人工湿地系统。
[0018]根据本发明，以聚氨酯海绵为载体固定类芽孢杆菌的具体步骤如下:
[0019](I)载体的预处理
[0020]将大块的聚氨酯海绵剪成2cmX3cmX3cm的长方体小块，每块海绵体积约为18cm3。充分清洗后在蒸馏水中浸泡24h，期间换水若干次，之后将海绵小块于50°C下烘干，放入干燥器中储存备用。
[0021](2)类芽孢杆菌的固定
[0022]取一定量的载体，放入500mL富集培养基中，接种定量的类芽孢杆菌菌液，在温度为30°C、转速为llOr/min的条件下，振荡培养24h后，即得到固定化微生物I份。
[0023](3)固定化载体的厌氧培养
[0024]使用前，对固定化载体进行厌氧培养:在IL的锥形瓶下端烧制一个取样口，用硅胶塞封住，锥形瓶上端用带有进气和出气两根导管的橡胶塞封住，用橡胶管连接通入氮气，将装置置于恒温水浴锅中控制温度30°C，每次接种的固定化菌株在使用前进行15min氮吹。
[0025]根据上述方法，得到的载体表面多孔性良好，可以吸附固定微生物。所述的聚氨酯海绵载体是一种海绵塑料。所述的类芽孢杆菌为灿烂类芽孢杆菌(PaenibacillusIautus)ο
[0026]根据本发明，以聚氨酯海绵为载体固定类芽孢杆菌强化人工湿地处理生活污水的具体步骤如下:
[0027]a.将厌氧培养的固定化类芽胞杆菌加入到芦苇人工湿地系统中，将人工湿地系统中注入实际生活污水。
[0028]b.每天固定时间取出水水样，检测出水N、P污染物的浓度是否达到《城市污水再生利用——景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)的要求。
[0029]根据本发明的上述步骤，利用固定化微生物对湿地的强化作用，有效降低生活污水中的有机物、氮、磷等污染物的含量，使N、P含量指标达到《城市污水再生利用一一景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)的要求。
【附图说明】
[0030]图1为制备固定化类芽胞杆菌的厌氧培养装置。
[0031]其中，I氮气罐；2阀门；3输气管；4锥形瓶；5聚氨酯海绵；6菌液。
[0032]图2为固定化类芽胞杆菌在实验室反硝化培养液中的COD和氮的持续处理效果。
[0033]图3为固定化类芽胞杆菌强化人工湿地处理生活污水对TP的持续处理效果。
[0034]其中，SI为不加固定化类芽孢杆菌，不加菌悬液；S2为不加固定化类芽胞杆菌，加菌悬液；S3为加固定化类芽孢杆菌。
[0035]图4为固定化类芽胞杆菌强化人工湿地处理生活污水对TN的持续处理效果。
[0036]其中，SI为不加固定化类芽孢杆菌，不加菌悬液；S2为不加固定化类芽胞杆菌，加菌悬液；S3为加固定化类芽孢杆菌。
【具体实施方式】
[0037]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例用于说明本
【发明内容】
，而不是限定本
【发明内容】
。
[0038]实施例1以聚氨酯海绵为载体固定类芽孢杆菌的制备
[0039](I)所使用的培养液
[0040]反硝化培养液(DMdenitrifying Medium) (/L):CH3COONa, 2g ；KH2PO4,0.4g ；MgSO4.7Η20，0.6g ；CaCl2.2Η20，0.07g ;KN03，Ig ；Tris 缓冲液 12mL ;微量元素 2mL