生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井技术

本发明专利技术公开了一种生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井，属于地下水处理技术领域。该生物质微球由功能菌负载于载体上，且负载有功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋而得；功能菌包括对氯苯胺降解菌；载体包括多孔生物碳；包埋剂包括海藻酸钠以及可与海藻酸钠交联的物质。该生物质微球能够提高功能菌的抗干扰能力，降低微生物流失，有效去除对氯苯胺。填充有上述生物质微球的生物反应器及其应用的地下井，不但具有较高的对氯苯胺去除效果，而且还能防止系统堵塞及井外生物淤积，降低二次污染风险，减少维护成本，并有利于后续材料回收。后续材料回收。后续材料回收。

【技术实现步骤摘要】
生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井


[0001]本专利技术涉及地下水处理
，具体而言，涉及一种生物质微球及其制备方法与应用、生物反应器、地下井。

技术介绍

[0002]以对氯苯胺(p
‑
Chloroaniline)为代表的持久性有机污染物存在于自然环境中而无法被有效降解，由于其高毒性、低降解性及高扩散性，长期积累会对生态环境造成潜在威胁。这些持久性有机污染物被广泛应用于农药、染料、塑料、防腐剂及药物等工业生产领域，因此工业废水是其主要污染源之一。有机污染物伴随废水排放进入自然环境，并在水体中广泛存在。
[0003]针对地下水中存在的有机污染物，常采用地下循环井修复技术进行地下水原位修复。其主要原理是依靠泵的作用使井内外形成水位差，从而维持循环井周围的三维循环流，在此基础上结合生物修复、井中气提、化学氧化等技术，极大地拓宽了循环井技术的适用范围。生物修复法因其具有环保、经济、实用等特点而被广泛运用于有机污染修复中。
[0004]现有研究往往采用生物膜反应器作为井内反应器，利用微生物定殖在载体表面形成膜状生物污泥以去除污染物。然而生物膜反应器存在一定弊端，如载体材料及环境条件会影响生物膜的形成，不适宜的载体材料可能导致挂膜难、易脱落等问题，而苛刻的环境条件会抑制膜的形成；在反应器运行过程中，水流冲击及载体材料间相互碰撞也会导致膜的脱落，进而影响出水水质，造成二次污染；同时泥水混合物可能堵塞泵回路，增加系统维护成本。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种生物质微球，其能够提高功能菌的抗干扰能力，降低微生物流失，有效去除对氯苯胺。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种上述生物质微球的制备方法。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种上述填充有上述生物质微球的生物反应器，有利于解决上述技术问题。
[0009]本专利技术的目的之四在于提供一种上述生物质微球或生物反应器的应用。
[0010]本专利技术的目的之五在于提供一种设有上述生物反应器的地下井。
[0011]本申请可这样实现：
[0012]第一方面，本申请提供了一种生物质微球，其由功能菌负载于载体上，且负载有功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋而得；
[0013]功能菌包括对氯苯胺降解菌；载体包括多孔生物碳；包埋剂包括海藻酸钠以及可与海藻酸钠交联的物质。
[0014]在可选的实施方式中，可与海藻酸钠交联的物质为含Ca
2+
的物质。
[0015]在可选的实施方式中，可与海藻酸钠交联的物质为CaCl2。
[0016]在可选的实施方式中，生物质微球的粒径为2
‑
4mm。
[0017]第二方面，本申请提供如前述实施方式的生物质微球的制备方法，包括以下步骤：将包埋剂对负载有功能菌的载体进行包埋。
[0018]在可选的实施方式中，包埋包括：将负载有功能菌的载体与包埋剂混合，并使交联剂发生交联反应。
[0019]在可选的实施方式中，将功能菌的菌液加入培养基中与载体共培养，得到第一混合液；将第一混合液与海藻酸钠溶液混合，得到第二混合液；将第二混合液与CaCl2溶液混合，交联。
[0020]在可选的实施方式中，共培养所用的培养基为LB液体培养基。
[0021]在可选的实施方式中，每10
‑
40mL LB液体培养基中接种1
‑
5mL的菌液，所述菌液的吸光度为OD
600
＝1
‑
1.5。
[0022]在可选的实施方式中，LB液体培养基与载体的比例为10
‑
40mL:0.1
‑
2g。
[0023]在可选的实施方式中，第一混合液与海藻酸钠溶液的比例为1:2
‑
4，海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量浓度为1
‑
3％。
[0024]在可选的实施方式中，第二混合液与CaCl2溶液的比例为1
‑
3:10，CaCl2溶液中CaCl2的质量浓度为2
‑
5％。
[0025]在可选的实施方式中，共培养是于30
‑
37℃、130
‑
170r/min的条件下进行24
‑
48h。
[0026]在可选的实施方式中，还包括：将包埋后的材料进行清洗和干燥。
[0027]第三方面，本申请提供一种生物反应器，其内部填充有前述实施方式的生物质微球。
[0028]在可选的实施方式中，生物反应器包括反应器壳体，反应器壳体的内部形成反应腔室；反应器壳体的相对的两端分别为进水端和出水端，出水端设有顶盖；
[0029]沿水流方向，反应腔室内设置有多块可拆卸式滤水件，最靠近进水端的滤水件至顶盖之间的反应腔室内填充有生物质微球。
[0030]在可选的实施方式中，滤水件的厚度方向设有多个滤水孔，滤水孔的直径小于生物质微球的粒径。
[0031]在可选的实施方式中，生物反应器还包括显示器以及传感器；
[0032]传感器的传感部位于反应腔室内并与显示器电信号连接；
[0033]传感器包括pH传感器、溶解氧传感器以及温度传感器中的至少一种。
[0034]在可选的实施方式中，生物反应器还包括提升泵、取样管以及阀门；
[0035]反应器壳体上开设有至少一个取样口，每个取样口均连接有一根取样管，取样管上设有提升泵和阀门。
[0036]在可选的实施方式中，反应器壳体的上部、中部和下部均设有取样口。
[0037]在可选的实施方式中，进水端和出水端分别连接有进水管和出水管，进水管和出水管均设有过滤件。
[0038]第四方面，本申请提供如前述实施方式的生物质微球或前述实施方式任一项的生物反应器在去除对氯苯胺污染物中的应用。
[0039]在可选的实施方式中，生物质微球或生物反应器用于除去水体污染物中的对氯苯
胺。
[0040]第五方面，本申请提供一种地下井，其内部设有前述实施方式任一项的生物反应器。
[0041]在可选的实施方式中，地下井呈立式，按由下至上的方向，地下井具有进水区、处理区以及出水区；
[0042]生物反应器设置于处理区内，进水区与处理区之间由第一封隔件隔开，处理区与出水区之间由第二封隔件隔开；第一封隔件设有第一通孔，第二封隔件设有第二通孔；
[0043]生物反应器的进水管穿过第二通孔并伸入进水区内，生物反应器的出水管穿过第二通孔并伸入出水区内；
[0044]在可选的实施方式中，进水区和出水区分别设有第一滤水管和第二滤水管。
[0045]在可选的实施方式中，伸入出水区的出水管的端部设有布水器。
[0046]在可选的实施方式中，进水管的位于处理区内的部分还连接有抽水泵和流量计。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质微球，其特征在于，所述生物质微球由功能菌负载于载体上，且负载有所述功能菌的载体被包埋剂形成的交联结构包埋而得；所述功能菌包括对氯苯胺降解菌；所述载体包括多孔生物碳；所述包埋剂包括海藻酸钠以及可与海藻酸钠交联的物质；优选地，可与海藻酸钠交联的物质为含Ca
2+
的物质；更优地，可与海藻酸钠交联的物质为CaCl2；优选地，所述生物质微球的粒径为2
‑
4mm。2.如权利要求1所述的生物质微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述包埋剂对负载有所述功能菌的载体进行包埋；优选地，包埋包括：将负载有所述功能菌的载体与包埋剂混合，并使交联剂发生交联反应；优选地，将所述功能菌的菌液加入培养基中与所述载体共培养，得到第一混合液；将所述第一混合液与海藻酸钠溶液混合，得到第二混合液；将所述第二混合液与CaCl2溶液混合，交联；优选地，共培养所用的培养基为LB液体培养基；更优地，每10
‑
40mL所述LB液体培养基中接种1
‑
5mL的所述菌液，所述菌液的吸光度为OD
600
＝1
‑
1.5；优选地，所述LB液体培养基与所述载体的比例为10
‑
40mL:0.1
‑
2g；优选地，所述第一混合液与所述海藻酸钠溶液的比例为1:2
‑
4，所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量浓度为1
‑
3％；优选地，所述第二混合液与所述CaCl2溶液的比例为1
‑
3:10，所述CaCl2溶液中CaCl2的质量浓度为2
‑
5％；优选地，共培养是于30
‑
37℃、130
‑
170r/min的条件下进行24
‑
48h；优选地，还包括：将包埋后的材料进行清洗和干燥。3.一种生物反应器，其特征在于，所述生物反应器内填充有权利要求1所述的生物质微球。4.根据权利要求3所述的生物反应器，其特征在于，所述生物反应器包括反...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴斌，蒲生彦，李子清，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：