一种酸改性沸石强化仿生底泥的制备方法与流程

本发明涉及生物技术，特别涉及一种可以用于去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化仿生底泥的制备方法。

背景技术：

1、中国作为水产养殖大国，养殖面积大、产量高，但在封闭式的养殖环境中，由于营养物质的累积使得大量未消纳的饲料和鱼虾粪便进入到水产养殖水体中，经过水体颗粒物的吸附、絮凝、沉淀以及生物吸收等多种方式最终沉积为底泥，由多种好氧微生物、兼性微生物和废水中的有机、无机固体物质混合在一起形成的，因此底泥被看作是水体中各种污染物质的最终储存场所，在不断的积累富集下，底泥中的有机物、氮、磷、重金属等污染物的浓度往往比上覆水中要高出很多倍，成水产养殖水体中有机污染物的主要来源。

2、以往的物理化学的处理方法主要是去除废水中的含碳有机物，而含有氮磷的有机物可能无法直接去除，处理过后依然会引起水体的富集营养化的问题，跟以往的废水处理法相比，本发明主要涉及一种用于去除水体中氮污染物吸附的酸改性沸石和高效转化生态友好型仿生底泥制备方法。制备仿生底泥载体，将仿生底泥载体与优良的酸改性沸石进行有机结合，验证酸改性沸石可以强化仿生底泥使其具有更强的吸附、降低水体中氮、磷及其他重金属污染物的能力。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提供一种可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化高效转化生态友好型仿生底泥的制备方法。

2、技术方案：本发明所述的用于水体中氮污染物的酸改性沸石强化仿生底泥的制备方法，包括以下步骤：

3、1)制备仿生底泥载体，优选方法如下：

4、(1)石英砂(过80目筛，以确保砂粒粒径小于0.2mm)，高岭土(600-1000目)，泥炭藓，泥炭藓需在60℃烘干箱烘干，然后用粉碎机打碎备用；

5、(2)将(1)中所述材料充分搅拌，再按一定比例添加去离子水，充分搅拌均匀后静置1-2h后，去掉上层水，待用；

6、(3)碳、氮、磷源分别为葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾，按一定比例加入仿生底泥载体中，充分搅拌均匀，使仿生底泥载体具备能够提供微生物生长所需的必要条件。

7、2)获取具备高效转化氮污染物功能菌群的活性污泥，优选方法如下：

8、(1)获取江苏如东小棚南美白对虾优质养殖环境活性污泥。

9、(2)利用柱状取泥器分别采集，活性污泥利用柱状取泥器分别采集水下不同位置的表层的底泥；

10、(3)实验室进行清除泥中石块、树枝等杂质，将同一种类不同位置的底泥充分搅拌均匀，静置1-2h，去掉上层水，装入密封袋，低温保存待用。

11、3)制备及改性氮吸附材料沸石粉，优选方法如下：

12、(1)对市场上现有多种沸石粉进行调研判断，进行实验室验证；

13、(2)多种沸石粉对氮污染物的吸附能力，选取最优；

14、(3)对吸附氮污染物能力最优的沸石粉进行酸改性处理，获取沸石粉对氮污染物吸附能力最佳的改性条件。

15、4)仿生底泥模型构建，优选方法如下：

16、(1)将制备完成的仿生底泥载体分别与活性污泥按照一定比例均匀混合，从而获得仿生底泥模型；

17、(2)进一步在仿生底泥模型分别加入相应的碳、氮、磷源，使其具有能够为微生物提供生存和生长的环境条件。

18、5)构建及培养驯化“仿生底泥-水”两相系统，优选方法如下：

19、(1)将一定量的仿生底泥，用虹吸法加入去离子水组合置于烧杯中，ph调节至中性，构建“仿生底泥-水”两相系统；

20、(2)将烧杯用双层保鲜膜密封，然后静置1-2h；

21、(3)将密封的烧杯置于生化培养箱内培养，培养条件：避光、厌氧、25-32℃；

22、(4)每3天进行一次虹吸法换水，并添加碳、氮、磷源；

23、(5)每3天进行一次取仿生底泥泥样，进行稀释涂布平板法，测定仿生底泥中菌群生物量。

24、6)在仿生底泥模型中添加氮吸附材料，优选方法如下：

25、(1)对沸石粉进行打碎过筛，添加沸石粉于的仿生底泥模型中，验证其对氮污染物吸附能力；

26、(2)对吸附氮污染物能力最优的沸石粉进行酸改性处理，获取沸石粉对氮污染物吸附能力最佳的改性条件。

27、(3)改性后沸石粉按照不同剂量加入仿生底泥模型中，确定最佳剂量；

28、(4)上述验证方法选用三态氮模拟污水，验证添加氮吸附材料后的仿生底泥的氮吸附能力。

29、本发明通过制备一种能高效去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化仿生底泥的制备方法，能够有效控制底泥向上覆水中氮污染物的释放，以及降低水体中氨氮和亚硝酸盐等有害物质。通过参考经济合作与发展组织(oecd)化学品测试准则中所提供的方法，制备仿生底泥载体，通过对仿生底泥载体进行优化。将仿生底泥载体与能去除三态氮的酸改性沸石进行有机结合，使仿生底泥去除三态氮能力得到有效提升，具有更高效氮污染物吸附、及转化的水质净化功能。

30、本发明创新点在于将人工底泥载体与酸改性沸石的有机结合，进一步提升仿生底泥去除三态氮能力，建立高效转化氮污染物的仿生底泥技术，使仿生底泥菌群结构更丰富。传统的水产养殖底泥结构单一，随着饵料残渣和粪便等有机物的积累，超过传统底泥对有机物的转化能力，会向水体中释放大量的氮污染物，导致水体污染，妨害养殖动物健康生长。本发明所述酸改性强化仿生底泥，多孔结构材料为载体，吸附能力强，驯化选育功能菌群，再加入可以高效转化氮污染物的酸改性沸石，提升仿生底泥的转化效率。该技术未来可用于高密度水产养殖和水处理等领域，具有较广的应用前景。

31、有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优势：本发明的生态友好型仿生底泥的制备方法是基于从有优良水产养殖环境中获得的活性污泥，对其进行菌群分析，获得具备高效氮污染物转化功能菌群结构的活性污泥。将“人工底泥”和“活性污泥”有机复配，形成“仿生底泥模型”。将该模型与水体结合建立“仿生底泥-水”两相系统，添加可以去除三态氮的改性沸石等氮污染物吸附材料来强化仿生底泥，得到一种更高效的转化氮污染物的仿生底泥，进行实验室验证，研究其对水质的净化功能，未来可用于水产养殖、水质净化处理等领域，具有较广的应用前景。

技术特征：

1.一种可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化仿生底泥的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于水体中氮污染物吸附和高效转化生态友好型仿生底泥制备方法，其特征在于，步骤1)中，制备仿生底泥载体的方法如下：

3.根据权利要求1所述的可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化高效转化生态友好型仿生底泥的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述获取具备高效氮转化功能菌群的活性污泥的方法如下：

4.根据权利要求1所述的可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化高效转化生态友好型仿生底泥的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述制备及改性氮吸附材料沸石粉的方法如下：

5.根据权利要求1所述的可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化高效转化生态友好型仿生底泥的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述碳、氮、磷源分别为：葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾。

6.根据权利要求1所述的可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化高效转化生态友好型仿生底泥的制备方法，其特征在于，步骤4)中，构建仿生底泥-水两相系统方法如下：

7.根据权利要求1或6所述的可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化仿生底泥的制备方法，其特征在于，步骤5)中，对仿生底泥-水两相系统进行培养驯化方法如下：

8.根据权利要求1或8所述的可以去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化高效转化生态友好型仿生底泥的制备方法，其特征在于，步骤7)中，添加氮吸附材料方法如下：

技术总结
本发明公开一种能高效去除水体中氮污染物的酸改性沸石强化仿生底泥的制备方法。利用不同浓度的H<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;处理沸石，制备具有更强氮吸附能力的酸改性沸石粉；将酸改性沸石粉与仿生底泥载体和具备高效氮转化功能菌群的活性污泥按比例复配，构建酸改性强化仿生底泥。上述仿生底泥可利用仿生底泥组成材料本身的多孔吸附结构特征，吸附氮污染物，结合吸附三态氮能力更强的酸改性沸石，利用酸改性沸石强化仿生底泥，得到一种更高效的吸附转化氮污染物的仿生底泥，更好地改善养殖水质。

技术研发人员：贺帅,刘爱民,程翰,周爱民,刘培,戴军,刘正伟,李相前,孙敏
受保护的技术使用者：江苏好润生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12