[发明专利]水体氨氮污染物处理的微生物固定化纳米材料制备方法

说明书

本发明涉及一种水体氨氮污染物处理的微生物固定化纳米材料制备方法，包括步骤：在一定量水溶液中加入粘合剂，然后在一定温度条件下加热至形成均匀糊状物；将得到的均匀糊状物冷却至室温，之后加入当量的分子筛材料，再加入当量的菌种材料，搅拌均匀；将拌均匀后的混合物滴入饱和硼酸中硬化设定时长。本发明的有益效果是：采用的脱氮菌等世代周期较长的菌种得以保持较高的浓度，可以将吸附在分子筛上的氨氮降解转化，实现分子筛的再生；解决了之前包埋法中存在的微生物利用率低、小球易破裂等问题，本发明具有广泛的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于污染水处理领域，尤其涉及一种水体氨氮污染物处理的微生物固定化纳米材料制备方法。

背景技术

我国水资源总量接近3×10⁸m³,水量充沛，但由于人口众多、水资源时空分布不均等因素，我国水资源人均占有量不足世界人均水平的1/4,且供需极不平衡，因此我国属于资源型缺水国家。

在自然生态循环中，氮素是维持生态系统运作的重要元素，大自然中的氮素以氮气有机氮、无机氮的形式存在，经微生物、植物、动物三者的协同作用，使氮气、有机氮和无机氮得以循环利用，大气中的氮气经固氮作用(包括生物固氮、工业固氮等)转化为有机氮进入生物体，待生物体死亡后，微生物分解其尸体将有机氮转化为无机氮（包括氨、硝态盐和亚硝态盐等），其中亚硝酸盐转化为氮气返回大气中，组成了大自然的氮循环。

近些年来，我国的经济产业大踏步发展，工业和农业得以快速扩张推进，随之带来的是各种工业废水和生活污水排放总量逐年增加，同时各种化学合成品（包括化肥、农药和合成洗涤剂等）的大量使用，导致污水中含有的氮营养物质上升为主要污染物。在氮循环过程内，由于在工农业发展中产生的污废水里氮氧化物量不断提高，导致氮循环中固氮作用里的工业固氮大幅度增加，在工农业发展中污废水的排放量日渐增加，大大超出了自然条件下有机氮向无机氮转化的能力，氮循环被打破，从而造成了氮污染。

氮在大自然的所有存在形式中，除了分子氮化学性质稳定、不易与外界物质反应外，其他存在形式的化学性质均很活泼，尤其是氨氮和硝态氮，易与外界物质反应，对生态环境和人体造成危害；氨氮和硝态氮的危害主要有以下几点：(1)对水体的影响；水体中氮素过多，使水体富营养化，水中植被营养过剩，生长不可控制，消耗水中溶解氧，致使水中鱼类缺氧室息，破坏水体生态平衡。(2)对生产的影响；水库中氮素过量，会影响氯化消毒过程，致使水处理成本增加；(3)对人体的影响；游离氨进入人体后，会作为一种有毒物质影响血液对氧的结合作用；高浓度的硝酸盐、亚硝酸盐进入人体后，将使血液中的血红蛋白转化为高铁红蛋白，血液丧失输氧能力；亚硝酸盐在人体内长时间聚集会致癌，若亚硝酸盐与胺类作用生成亚硝胺，则对人体有强致癌作用，并且会导致畸胎；在水处理系统中，水体中氨氮含量的增加提高了水处理公司的运营成本。因此需要开发高效的水体氨氮污染物处理系统。

脱氮法是指为了防止水体富营养化而从废水中去除氮的过程，一般来说，脱氮法分为两种：物理化学法和生物法；物理化学法包括气体脱氮法、离子交换法、氯处理法等，这些方法通常很少使用。在实际应用中，常用生物脱氮法处理废水，生物脱氮法是指污水中的有机氮和氨氮在微生物的共同作用下，通过氨化、硝化和反硝化转化为氮的过程；生物脱氮法具有经济、有效、操作方便、无二次污染等特点，被公认为是一种很有前途的方法，在这方面已经有许多新的技术研究成果被报道。

传统的污水生物处理工艺主要采用活性污泥法处理微生物悬浮生长，该方法虽然具有许多优点，在污水处理领域长期发挥着重要作用，并多将微生物固定化应用于污水处理，但也存在许多难以克服的缺陷，如反应器中生物量浓度低、污泥与水分离困难、抗冲击负荷能力差、污泥漂浮膨胀和流失等。