[go: up one dir, main page]

CN116621320A - 一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺 - Google Patents

一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN116621320A
CN116621320A CN202310343515.0A CN202310343515A CN116621320A CN 116621320 A CN116621320 A CN 116621320A CN 202310343515 A CN202310343515 A CN 202310343515A CN 116621320 A CN116621320 A CN 116621320A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
blue algae
parts
prepared
halloysite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310343515.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116621320B (zh
Inventor
钱盘生
徐韬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Jinshan New Material Technology Co ltd
JIANGSU JINSHAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
Jiangsu Jinshan New Material Technology Co ltd
JIANGSU JINSHAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Jinshan New Material Technology Co ltd, JIANGSU JINSHAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO LTD filed Critical Jiangsu Jinshan New Material Technology Co ltd
Priority to CN202310343515.0A priority Critical patent/CN116621320B/zh
Publication of CN116621320A publication Critical patent/CN116621320A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116621320B publication Critical patent/CN116621320B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/348—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used characterised by the way or the form in which the microorganisms are added or dosed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明提出了一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺，属于污水处理技术领域。将蓝藻粉加入水中，反复冻融，得到蓝藻破壁液；将埃洛石经碱液浸泡后，表面沉积MgO和Fe3O4，进一步表面沉积一层聚多巴胺层，与蓝藻液、维生素组合物、无机盐加入水中，制得发酵基质，接种枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌，发酵制得发酵物；将铝盐、钙盐和羧甲基纤维素钠反应制得含金属层状化合物，与发酵物一起包埋于聚乙烯醇、海藻酸钠壳层中，制得利用蓝藻制备生物复合碳源，该碳源以蓝藻为主要原料，实现以“废”治“废”，且制备方法简单，具有很好的缓释效果，作用时间长，投资成本小、运行费用低，投入使用后，硝化速率高，脱氮磷效果好。

Description

一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺。
背景技术
污水处理厂作为城镇排水接纳单位，也是最终排放水体最为关键的环节。当前污水处理厂90％以上的处理工艺均采用生物处理法，生物脱氮是氮去除的核心工艺，利用微生物的硝化和反硝化过程，把水体中的氮转化成气态氮去除，当水中的有机物不足时，生物活性降低，反硝化工艺受阻，脱氮效果变差，特别是冬季水温降低，更进一步降低了硝化菌与反硝化菌的活性，为提高其活性，需要额外添加补碳剂，以增强脱氮效果。
当前市面上作为补碳剂的产品种类很多，包括葡萄糖类、有机酸盐类、醇类以及化工生产企业的副产物等。葡萄糖一般作为较为理想的补碳剂，易于微生物吸收，但是对投加位置及投加量的控制较为严格，如果控制不当容易造成丝状菌繁殖，造成污泥膨胀，沉淀池出水水质变差；有机酸盐类补碳剂大体分为低分子直链有机酸盐和芳香类苯环有机酸盐，低分子直连有机酸盐利于微生物吸收，芳香类苯环有机酸盐则几乎不能被微生物直接利用，且有机酸盐类补碳剂容易引起pH值和盐分的变化，投加量将受到较大限制；醇类补碳剂一般为乙醇或甲醇，作为危险化学品，在使用管理过程中具有极大的局限性；化工生产企业的副产物，虽价格低廉，但成分复杂不稳定，有害有毒物质容易对污水处理系统产生致命危害，造成整个生物系统崩溃。
目前处理蓝藻暴发的主要方式是将蓝藻打捞后进行藻水分离，压滤。压滤产生后的藻泥主要用于制有机肥、产沼气、养黑水虻等。由于上述资源化利用方式附加值低，受经济效益的影响，无法大量推广，因此急需一种高效利用蓝藻资源，将其变废为宝的资源化利用技术。蓝藻中富含有机质，通过将蓝藻细胞破壁，厌氧发酵会产生挥发性有机酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸，可作为污水处理厂的优质碳源，且蓝藻来源广泛，作为原材料有保障。粗甘油是生物柴油生产过程的副产品，对其进行绿色处理和应用已成为迫切研究的课题。
中国发明专利申请“一种含缓释碳源的复合吸附填料的制备方法及其应用”(申请号201810942764.0，公开日2018年12月11日)公开的含缓释碳源的复合吸附填料的制备方法是：由重量百分比计的：水泥28％-35％、粉煤灰14％-20％、沸石粉10％-25％、硅藻土20％-25％、膨润土8％-12％和碳源3％作固体原料，加水搅拌成泥状，填充于模具中；在温度15-25℃、湿度50％-60％下，3-5天脱模，继续养护7天，晾干即得。从配方看，缓释碳源含量太少，脱氮效果非常有限。
中国发明专利申请“一种适用于农村污水处理用缓释碳源及其制备方法”(申请号201811301778.0，公开日2019年1月8日)所公开的缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成，制备时，进行真空干燥；然后在高速混料机中混合均匀后注入双螺杆挤出机，熔融共混造粒，然后挤出成型得到缓释碳源片材。
中国发明专利申请“一种生物炭粘胶纤维缓释碳源填料及制备方法”(申请号201610671863.0，公开日2016年12月7日)公开的所述缓释碳源填料以粘胶纤维为骨架及缓释碳源，所述缓释碳源填料的质量百分比含量为：粘胶纤维85-95％，生物炭5-15％，所述生物炭平均粒径为50-100μm，粒径小于60μm的生物炭占比不低于30％，粒径大于100μm的生物炭占比不超过20％，所述生物炭最大粒径不超过200μm。该技术中，采用的粘胶纤维既作为缓释碳源填料骨架，又作为碳源缓释材料。事实上，在使用过程在，该粘胶纤维缓释碳源挂膜之后，跟纤维紧密接触的是内层厌氧菌形成的生物膜，厌氧菌对黏胶纤维的降解作用非常缓慢，利用效果不明显，需要大幅提高接触面积和纤维的投加量，生物膜的脱落会造成生物滤池滤料的堵塞，并且纤维也会影响滤料的过滤效率，因此对反硝化生物滤池并不适用。另外湿纺不仅需要种类繁多、体积庞大的原液制备和纺前准备设备，而且还要有凝固浴、循环及回收设备，其工艺流程复杂、厂房建筑和设备投资费用大、纺丝速度低，因此成本较高。
现有缓释碳源存在以下缺陷：1)缓释速率不可控；2)缓释的碳链过长，不可直接利用，利用速率低，效果不好；3)缓释过程中，会同时释放氮和磷等污染物，造成二次污染；4)较大的纤维素结构，易堵塞滤料滤孔；5)制备工艺复杂，成本高，等等。
目前对复合碳源的选择提出了更高的要求，既要提高微生物的活性，又不能影响原有生物系统的稳定，更不能带来有害有毒物质，同时还要考虑使用过程的安全性和经济性，蓝藻是一种很明智的选择。
发明内容
本发明的目的在于提出一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺，以蓝藻为主要原料，实现以“废”治“废”，且制得的复合碳源制备方法简单，具有很好的缓释效果，作用时间长，投资成本小、运行费用低，制得的复合碳源投入使用后，硝化速率高，脱氮磷效果好，具有广阔的应用前。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种利用蓝藻制备生物复合碳源的制备工艺，将蓝藻粉加入水中，反复冻融，得到蓝藻破壁液；将埃洛石经碱液浸泡后，表面沉积MgO和Fe3O4，进一步表面沉积一层聚多巴胺层，制得改性MgO沉积磁性埃洛石，与蓝藻液、维生素组合物、无机盐加入水中，制得发酵基质，接种枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液，发酵培养，制得发酵物；将铝盐、钙盐和羧甲基纤维素钠加入水中，反应制得含金属层状化合物，与发酵物一起包埋于聚乙烯醇、海藻酸钠壳层中，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，反复冻融，匀浆，制得蓝藻破壁液；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在碱液中，过滤，洗涤，干燥，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将镁盐、氯化铁、氯化亚铁溶于水中，加入步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，惰性气体保护下，滴加氨水，加热搅拌反应，过滤，洗涤，煅烧，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.聚多巴胺的改性：将步骤S3制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热搅拌反应，磁铁分离，洗涤，干燥，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
S5.发酵基质的制备：将步骤S1制得的蓝藻破壁液、步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、维生素组合物、无机盐加入水中，灭菌，制得发酵基质；
S6.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，活化培养，制得菌种种子液；
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质进行发酵培养第一时间段，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，继续发酵培养第二时间段，过滤，滤液浓缩，干燥，制得发酵物；
S8.含金属层状化合物的制备：将铝盐、钙盐溶于水中，惰性气体保护下，加入羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值，加热搅拌，冷却，离心，洗涤，干燥，研磨，制得含金属层状化合物；
S9.包埋液的制备：将聚乙烯醇、海藻酸钠溶于水中，得到包埋液；
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将步骤S8制得的含金属层状化合物、步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的包埋液中，混合均匀，乳化，滴加氯化钙溶液，常温固化，离心，洗涤，干燥，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述蓝藻粉和水的固液比为1:5-10g/mL，所述反复冻融的方法为将混悬液置于-20至-25℃冷冻2-4h后，室温溶解，然后重复操作1-2次，所述均浆的转速为12000-15000r/min，时间为15-20min；步骤S2中所述埃洛石粉和碱液的固液比为1:3-5g/mL，所述碱液为7-10wt%的NaOH或KOH溶液，所述浸泡时间为30-50min。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述镁盐选自氯化镁、硝酸镁、硫酸镁中的至少一种，所述镁盐、氯化铁、氯化亚铁的摩尔比为2-3:1:1，所述镁盐、预处理的埃洛石粉的质量比为3-5:10，所述氨水的浓度为22-25wt%，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-2h，所述煅烧温度为300-500℃，时间为2-3h；步骤S4中所述MgO沉积磁性埃洛石、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10:12-15:0.2-0.4，所述催化剂为含有3-5wt%Co(NO3)2的pH=5.5-6的Tris-HCl溶液，所述加热搅拌反应的温度为45-50℃，时间为30-50min。
作为本发明的进一步改进，步骤S5中所述蓝藻破壁液、改性MgO沉积磁性埃洛石、维生素组合物、无机盐和水的质量比为20-30:7-12:2-4:1-3:100-120，所述维生素组合物选自维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B6、维生素B12、维生素C、维生素D1、维生素D3、维生素K、维生素E、叶酸中的至少两种，所述无机盐选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸镁、氯化铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰、氯化锌、氯化铜、氯化锰、硫酸铁、硝酸铜、硝酸镁、硝酸铜、硝酸锰中的至少一种；步骤S6中所述活化培养的条件为在36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，活化培养12-18h，所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气。
作为本发明的进一步改进，所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为3-5:2。
作为本发明的进一步改进，步骤S7中所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为2-4%和1-3%，所述发酵培养的条件为在36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，发酵培养，所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气，所述第一时间段为24-36h，所述第二时间段为12-18h，所述补加改性MgO沉积磁性埃洛石的添加量为3-5g/L；步骤S8中所述铝盐选自氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的至少一种，所述钙盐选自氯化钙、硫酸钙、硝酸钙中的至少一种，所述铝盐、钙盐、羧甲基纤维素钠的摩尔比为2:3:3-5，所述pH调节至8.5-8.8，所述加热搅拌的温度为70-80℃，时间为3-5h。
作为本发明的进一步改进，步骤S9中所述聚乙烯醇、海藻酸钠和水的质量比为10-12:15-20:100；步骤S10中所述含金属层状化合物、发酵物和包埋液的质量比为5-10:7-12:50-60，所述乳化的条件为10000-12000r/min，时间为3-5min，所述氯化钙溶液的浓度为10-15wt%，所述常温固化的时间为20-30min。
作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:5-10g/mL，反复冻融，12000-15000r/min匀浆15-20min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-20至-25℃冷冻2-4h后，室温溶解，然后重复操作1-2次；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在7-10wt%的NaOH或KOH溶液中30-50min，所述埃洛石粉和碱液的固液比为1:3-5g/mL，过滤，洗涤，干燥，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将3-5重量份镁盐、氯化铁、氯化亚铁溶于50重量份水中，所述镁盐、氯化铁、氯化亚铁的摩尔比为2-3:1:1，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，惰性气体保护下，滴加10-12重量份22-25wt%氨水，加热至40-50℃，搅拌反应1-2h，过滤，洗涤，300-500℃煅烧2-3h，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.聚多巴胺的改性：将10重量份步骤S3制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于100重量份水中，加入12-15重量份多巴胺盐酸盐和0.2-0.4重量份催化剂，加热至45-50℃，搅拌反应30-50min，磁铁分离，洗涤，干燥，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
所述催化剂为含有3-5wt%Co(NO3)2的pH=5.5-6的Tris-HCl溶液；
S5.发酵基质的制备：将20-30重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、7-12重量份步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、2-4重量份维生素组合物、1-3重量份无机盐加入100-120重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为3-5:2；
S6.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，活化培养12-18h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气；
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为2-4%和1-3%，36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，发酵培养24-36h，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为3-5g/L，继续发酵培养12-18h，过滤，滤液浓缩，干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气；
S8.含金属层状化合物的制备：将2摩尔当量铝盐、3摩尔当量钙盐溶于50重量份水中，惰性气体保护下，加入3-5摩尔当量羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.5-8.8，加热至70-80℃，搅拌3-5h，冷却，离心，洗涤，干燥，研磨，制得含金属层状化合物；
S9.包埋液的制备：将10-12重量份聚乙烯醇、15-20重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将5-10重量份步骤S8制得的含金属层状化合物、7-12重量份步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的50-60重量份包埋液中，混合均匀，10000-12000r/min乳化3-5min，滴加10-15wt%氯化钙溶液，常温固化20-30min，离心，洗涤，干燥，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的利用蓝藻制备生物复合碳源。
优选地，所述惰性气体选自氮气、氖气、氦气、氩气中的至少一种。
本发明具有如下有益效果：蓝藻的刚性细胞壁阻碍了细胞中有机物的溶出，本发明采用反复冻融的方法破坏蓝藻的细胞壁，使得蓝藻中营养丰富的糖蛋白、多糖等物质溶出，经过匀浆后，制得较为均匀的蓝藻破壁液，作为发酵基质的主要物质的一种，含有丰富的碳源和氮源，为发酵提供充分的原料，大大提高发酵产生短链脂肪酸、小分子糖、碳水化合物等的产量，提高了蓝藻资源化利用的效果，从而实现以“废”治“废”的作用。
蓝藻中有机物成分复杂，有机物的生物降解和生物转化效率低，会限制蓝藻在发酵过程中的水解酸化产生碳源物质，本发明添加的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌协同发酵，能够大大提高短链脂肪酸、小分子糖、碳水化合物等的产量，从而使得发酵物中含有丰富的可供硝化细菌或反硝化细菌利用的含碳物质。
本发明添加制备了一种改性MgO沉积磁性埃洛石，以多孔、廉价的埃洛石粉为骨架，表面沉积了铁磁性的Fe3O4和MgO，进一步表面负载一层聚多巴胺层。金属氧化物包括Fe3O4和MgO，其中，铁磁性的Fe3O4具有磁性强、吸附性和导电性能好等特点，可以作为具有胞外电子传递功能的厌氧微生物之间电子传递的载体，从而强化厌氧微生物之间的种间电子传递，从而提高了发酵细菌的产酸效率和产量，这是因为在反应体系中建立了一种直接的种间电子传递，这种转移位于磁铁矿颗粒之上，介导了产枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌之间的电子传递，另外，铁的氧化物还可以促进发酵细菌利用各种底物并通过异化铁还原来参与复杂有机物的分解，提高与水解酸化相关酶的活性，增强α-葡萄糖甘酶、蛋白酶和乙酸激酶的活性，提高发酵细菌的相对丰度显著提高，短链脂脂肪的产量提高。
但是，在发酵细菌发酵的过程中，不可避免的会释放一定量的N、P等元素，如果直接作为污水生物脱氮除磷的外加碳源，会增加系统的N、P负荷，冲击原有的生态系统。因此，需要回收发酵液中的N、P，提高其作为碳源的纯度。
本发明制得的改性MgO沉积磁性埃洛石还有另一种重要的功能，其中，MgO可以提高发酵液中NH4 +、磷酸盐（PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -）的沉积，从而高效吸附发酵液中的N、P杂质，另外，表层的聚多巴胺层含有丰富的氨基、羟基、羧基等基团，对于硝酸根离子、磷酸根离子、铵根离子也有很好的氢键吸附能力，从而大大降低了发酵液中N、P的含量，采用吸附沉淀法去除发酵液中的N、P，并且吸附后的改性MgO沉积磁性埃洛石可以通过磁性分离，其产物可用作缓释肥料。与传统肥料相比，该肥料不仅可以保证作物的生长，而且其低溶解度使其在环境中缓慢溶解，养分释放速率适合作物吸收，进一步实现了中间产物的资源化利用。
本发明添加的维生素组合物包括为维生素B1和维生素D3的混合物，加入发酵基质中，能够明显提高发酵细菌的抗性，提高其产酸能力，延长稳定期时间，提高产酸产量，从而使得发酵物中含有丰富的短链脂肪酸等碳水化合物。
另外，在发酵过程中还补加了改性MgO沉积磁性埃洛石，释放的金属离子进一步提高了发酵细菌的抗逆性，延长其稳定期，进一步提高了产酸效率，并一定程度的提高了发酵液中N、P的固定，使得发酵物中N、P的含量极少。
本发明另外制备了含金属层状化合物，为含有双金属的层状结构，层间结合负电离子，层间存在氢键，紧密结合，结构稳定，具有良好的机械性能和缓释性能。本发明将含金属层状化合物、发酵物混合，含金属层状化合物可以通过氢键固定发酵物，进一步提高了碳源的缓释效果。同时，含金属层状化合物还可以缓慢释放金属离子铝和钙，提高生物反硝化速率，改善微生物脱氮性能，有机物羟甲基纤维素钠不仅具有黏合性且较为廉价，且本身还可以作为一种碳源促进硝化细菌或反硝化细菌的反应。
本发明采用聚乙烯醇、海藻酸钠混合物作为包埋壳层，将含金属层状化合物、发酵物包埋，实现了碳源的缓释功能，延长碳源的作用时间，且本身也是可生物降解高分子材料，能在生物体内降解或被微生物所释放的胞外酶酶解，生成小分子的有机物，并被机体利用，其作为碳源应具有良好的生物降解性和稳定的释碳性能，且环境友好，机械强度高，水稳定性好，生物亲和性高的特点。
本发明制得的利用蓝藻制备生物复合碳源以蓝藻为主要原料，实现以“废”治“废”，且制得的复合碳源制备工艺简单，具有很好的缓释效果，作用时间长，投资成本小、运行费用低，制得的复合碳源投入使用后，硝化速率高，脱氮磷效果好，具有广阔的应用前景。
实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
蓝藻粉购于江苏国信协联能源有限公司，蓝藻经深度脱水干化到含固率>90%，研磨成粉后得到蓝藻粉。
埃洛石粉，粒径为300目，白色或桃红色、耐火度1730-1750℃，购于灵寿县燕博矿产品加工厂。
枯草芽孢杆菌，200亿cfu/g，购于济南清海化工有限公司；凝结芽孢杆菌，为BCN-019，100亿cfu/g，购于山东中科嘉亿生物工程有限公司，
实施例1
本实施例提供一种利用蓝藻制备生物复合碳源的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:5g/mL，反复冻融，12000r/min匀浆15min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-20℃冷冻2h后，室温溶解，然后重复操作1次；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在7wt%的NaOH溶液中30min，所述埃洛石粉和7wt%的NaOH溶液的固液比为1:3g/mL，过滤，清水洗涤，105℃干燥1h，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将3重量份硫酸镁、4.1重量份氯化铁、3.2重量份氯化亚铁溶于50重量份水中，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，氩气保护下，滴加10重量份22wt%氨水，加热至40℃，搅拌反应1h，过滤，清水洗涤，300℃煅烧2h，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.聚多巴胺的改性：将10重量份步骤S3制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于100重量份水中，加入12重量份多巴胺盐酸盐和0.2重量份催化剂，加热至45℃，搅拌反应30min，磁铁分离，清水洗涤，105℃干燥1h，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
所述催化剂为含有3wt%Co(NO3)2的pH=5.5的Tris-HCl溶液；
S5.发酵基质的制备：将20重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、7重量份步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、2重量份维生素组合物、0.5重量份氯化钠、0.2重量份硫酸锌、0.1重量份硫酸铜、0.2重量份硫酸锰加入100重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为3:2；
S6.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，36℃，50r/min，微缺氧条件下，活化培养12h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量3v/v%，二氧化碳含量3v/v%，余量为氮气；
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为2%和1%，36℃，50r/min，微缺氧条件下，发酵培养24h，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为3g/L，继续发酵培养12h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量3v/v%，二氧化碳含量3v/v%，余量为氮气；
S8.含金属层状化合物的制备：将2mol氯化铝、3mol氯化钙溶于50重量份水中，氩气保护下，加入3mol羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.5，加热至70℃，搅拌3h，冷却，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，研磨，过100目筛网，制得含金属层状化合物；
S9.包埋液的制备：将10重量份聚乙烯醇、15重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将5重量份步骤S8制得的含金属层状化合物、7重量份步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的50重量份包埋液中，混合均匀，10000r/min乳化3min，滴加10wt%氯化钙溶液，常温固化20min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
实施例2
本实施例提供一种利用蓝藻制备生物复合碳源的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:10g/mL，反复冻融，15000r/min匀浆20min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-25℃冷冻4h后，室温溶解，然后重复操作2次；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在10wt%的KOH溶液中50min，所述埃洛石粉和10wt%的KOH溶液的固液比为1:5g/mL，过滤，清水洗涤，105℃干燥1h，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将5重量份硝酸镁、5.5重量份氯化铁、4.3重量份氯化亚铁溶于50重量份水中，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，氦气保护下，滴加12重量份25wt%氨水，加热至50℃，搅拌反应2h，过滤，清水洗涤，500℃煅烧3h，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.聚多巴胺的改性：将10重量份步骤S3制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于100重量份水中，加入15重量份多巴胺盐酸盐和0.4重量份催化剂，加热至50℃，搅拌反应50min，磁铁分离，清水洗涤，105℃干燥1h，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
所述催化剂为含有5wt%Co(NO3)2的pH=6的Tris-HCl溶液；
S5.发酵基质的制备：将30重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、12重量份步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、4重量份维生素组合物、2重量份氯化钠、0.2重量份氯化锌、0.1重量份氯化铜、0.2重量份氯化锰、0.3重量份氯化钙、0.2重量份硫酸镁加入120重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为5:2；
S6.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，38℃，70r/min，微缺氧条件下，活化培养18h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量7v/v%，二氧化碳含量5v/v%，余量为氮气；
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为4%和3%，38℃，70r/min，微缺氧条件下，发酵培养36h，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为5g/L，继续发酵培养18h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量7v/v%，二氧化碳含量5v/v%，余量为氮气；
S8.含金属层状化合物的制备：将2mol氯化铝、3mol氯化钙溶于50重量份水中，氦气保护下，加入5mol羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.8，加热至80℃，搅拌5h，冷却，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，研磨，过100目筛网，制得含金属层状化合物；
S9.包埋液的制备：将12重量份聚乙烯醇、20重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将10重量份步骤S8制得的含金属层状化合物、12重量份步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的60重量份包埋液中，混合均匀，12000r/min乳化5min，滴加15wt%氯化钙溶液，常温固化30min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
实施例3
本实施例提供一种利用蓝藻制备生物复合碳源的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:7g/mL，反复冻融，13500r/min匀浆17min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-22℃冷冻3h后，室温溶解，然后重复操作2次；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在8.5wt%的NaOH溶液中40min，所述埃洛石粉和8.5wt%的NaOH溶液的固液比为1:4g/mL，过滤，清水洗涤，105℃干燥1h，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将4重量份氯化镁、6.8重量份氯化铁、5.3重量份氯化亚铁溶于50重量份水中，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，氮气保护下，滴加11重量份23.5wt%氨水，加热至45℃，搅拌反应1.5h，过滤，清水洗涤，400℃煅烧2.5h，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.聚多巴胺的改性：将10重量份步骤S3制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于100重量份水中，加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.3重量份催化剂，加热至47℃，搅拌反应40min，磁铁分离，清水洗涤，105℃干燥1h，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
所述催化剂为含有4wt%Co(NO3)2的pH=5.7的Tris-HCl溶液；
S5.发酵基质的制备：将25重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、10重量份步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、3重量份维生素组合物、1重量份氯化钠、0.6重量份氯化钾、0.2重量份氯化钙、0.1重量份硫酸镁、0.1重量份氯化锌加入110重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为4:2；
S6.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，37℃，60r/min，微缺氧条件下，活化培养16h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为3%和2%，37℃，60r/min，微缺氧条件下，发酵培养30h，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为4g/L，继续发酵培养16h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S8.含金属层状化合物的制备：将2mol氯化铝、3mol氯化钙溶于50重量份水中，氮气保护下，加入4mol羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.6，加热至75℃，搅拌4h，冷却，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，研磨，过100目筛网，制得含金属层状化合物；
S9.包埋液的制备：将11重量份聚乙烯醇、17重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将7重量份步骤S8制得的含金属层状化合物、10重量份步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的55重量份包埋液中，混合均匀，11000r/min乳化4min，滴加12wt%氯化钙溶液，常温固化25min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
实施例4
与实施例3相比，不同之处在于，维生素组合物为单一的维生素B1。
实施例5
与实施例3相比，不同之处在于，维生素组合物为单一的维生素D3。
对比例1
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S1未进行反复冻融。
具体如下：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:7g/mL，13500r/min匀浆17min，制得蓝藻破壁液。
对比例2
与实施例3相比，不同之处在于，未进行步骤S2。
具体如下：
具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:7g/mL，反复冻融，13500r/min匀浆17min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-22℃冷冻3h后，室温溶解，然后重复操作2次；
S2.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将4重量份氯化镁、6.8重量份氯化铁、5.3重量份氯化亚铁溶于50重量份水中，加入10重量份埃洛石粉，氮气保护下，滴加11重量份23.5wt%氨水，加热至45℃，搅拌反应1.5h，过滤，清水洗涤，400℃煅烧2.5h，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S3.聚多巴胺的改性：将10重量份步骤S2制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于100重量份水中，加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.3重量份催化剂，加热至47℃，搅拌反应40min，磁铁分离，清水洗涤，105℃干燥1h，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
所述催化剂为含有4wt%Co(NO3)2的pH=5.7的Tris-HCl溶液；
S4.发酵基质的制备：将25重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、10重量份步骤S3制得改性MgO沉积磁性埃洛石、3重量份维生素组合物、1重量份氯化钠、0.6重量份氯化钾、0.2重量份氯化钙、0.1重量份硫酸镁、0.1重量份氯化锌加入110重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为4:2；
S5.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，37℃，60r/min，微缺氧条件下，活化培养16h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S6.发酵：将步骤S5制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为3%和2%，37℃，60r/min，微缺氧条件下，发酵培养30h，补加步骤S3制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为4g/L，继续发酵培养16h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S7.含金属层状化合物的制备：将2mol氯化铝、3mol氯化钙溶于50重量份水中，氮气保护下，加入4mol羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.6，加热至75℃，搅拌4h，冷却，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，研磨，过100目筛网，制得含金属层状化合物；
S8.包埋液的制备：将11重量份聚乙烯醇、17重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S9.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将7重量份步骤S7制得的含金属层状化合物、10重量份步骤S6制得的发酵物加入步骤S8制得的55重量份包埋液中，混合均匀，11000r/min乳化4min，滴加12wt%氯化钙溶液，常温固化25min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
对比例3
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S3中未添加氯化镁。
具体如下：
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将9.6重量份氯化铁、7.5重量份氯化亚铁溶于50重量份水中，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，氮气保护下，滴加11重量份23.5wt%氨水，加热至45℃，搅拌反应1.5h，过滤，清水洗涤，400℃煅烧2.5h，制得MgO沉积磁性埃洛石。
对比例4
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S3中未添加氯化铁和氯化亚铁。
具体如下：
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将16.1重量份氯化镁溶于50重量份水中，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，氮气保护下，滴加11重量份23.5wt%氨水，加热至45℃，搅拌反应1.5h，过滤，清水洗涤，400℃煅烧2.5h，制得MgO沉积磁性埃洛石。
对比例5
与实施例3相比，不同之处在于，未进行步骤S3。
具体如下：
具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:7g/mL，反复冻融，13500r/min匀浆17min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-22℃冷冻3h后，室温溶解，然后重复操作2次；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在8.5wt%的NaOH溶液中40min，所述埃洛石粉和8.5wt%的NaOH溶液的固液比为1:4g/mL，过滤，清水洗涤，105℃干燥1h，制得预处理的埃洛石；
S3.聚多巴胺的改性：将10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石均匀分散于100重量份水中，加入13.5重量份多巴胺盐酸盐和0.3重量份催化剂，加热至47℃，搅拌反应40min，磁铁分离，清水洗涤，105℃干燥1h，制得改性埃洛石；
所述催化剂为含有4wt%Co(NO3)2的pH=5.7的Tris-HCl溶液；
S4.发酵基质的制备：将25重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、10重量份步骤S3制得改性埃洛石、3重量份维生素组合物、1重量份氯化钠、0.6重量份氯化钾、0.2重量份氯化钙、0.1重量份硫酸镁、0.1重量份氯化锌加入110重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为4:2；
S5.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，37℃，60r/min，微缺氧条件下，活化培养16h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S6.发酵：将步骤S5制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为3%和2%，37℃，60r/min，微缺氧条件下，发酵培养30h，补加步骤S3制得改性埃洛石，添加量为4g/L，继续发酵培养16h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S7.含金属层状化合物的制备：将2mol氯化铝、3mol氯化钙溶于50重量份水中，氮气保护下，加入4mol羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.6，加热至75℃，搅拌4h，冷却，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，研磨，过100目筛网，制得含金属层状化合物；
S8.包埋液的制备：将11重量份聚乙烯醇、17重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S9.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将7重量份步骤S7制得的含金属层状化合物、10重量份步骤S6制得的发酵物加入步骤S8制得的55重量份包埋液中，混合均匀，11000r/min乳化4min，滴加12wt%氯化钙溶液，常温固化25min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
对比例6
与实施例3相比，不同之处在于，未进行步骤S4。
具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:7g/mL，反复冻融，13500r/min匀浆17min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-22℃冷冻3h后，室温溶解，然后重复操作2次；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在8.5wt%的NaOH溶液中40min，所述埃洛石粉和8.5wt%的NaOH溶液的固液比为1:4g/mL，过滤，清水洗涤，105℃干燥1h，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将4重量份氯化镁、6.8重量份氯化铁、5.3重量份氯化亚铁溶于50重量份水中，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，氮气保护下，滴加11重量份23.5wt%氨水，加热至45℃，搅拌反应1.5h，过滤，清水洗涤，400℃煅烧2.5h，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.发酵基质的制备：将25重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、10重量份步骤S3制得MgO沉积磁性埃洛石、3重量份维生素组合物、1重量份氯化钠、0.6重量份氯化钾、0.2重量份氯化钙、0.1重量份硫酸镁、0.1重量份氯化锌加入110重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为4:2；
S5.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，37℃，60r/min，微缺氧条件下，活化培养16h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S6.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为3%和2%，37℃，60r/min，微缺氧条件下，发酵培养30h，补加步骤S3制得MgO沉积磁性埃洛石，添加量为4g/L，继续发酵培养16h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气；
S7.含金属层状化合物的制备：将2mol氯化铝、3mol氯化钙溶于50重量份水中，氮气保护下，加入4mol羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.6，加热至75℃，搅拌4h，冷却，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，研磨，过100目筛网，制得含金属层状化合物；
S8.包埋液的制备：将11重量份聚乙烯醇、17重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S9.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将7重量份步骤S7制得的含金属层状化合物、10重量份步骤S6制得的发酵物加入步骤S8制得的55重量份包埋液中，混合均匀，11000r/min乳化4min，滴加12wt%氯化钙溶液，常温固化25min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
对比例7
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S5中未添加改性MgO沉积磁性埃洛石。
具体如下：
S5.发酵基质的制备：将35重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、3重量份维生素组合物、1重量份氯化钠、0.6重量份氯化钾、0.2重量份氯化钙、0.1重量份硫酸镁、0.1重量份氯化锌加入110重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为4:2。
对比例8
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S5中蓝藻破壁液由等量的葡萄糖替代。
具体如下：
S5.发酵基质的制备：将25重量份葡萄糖、10重量份步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、3重量份维生素组合物、1重量份氯化钠、0.6重量份氯化钾、0.2重量份氯化钙、0.1重量份硫酸镁、0.1重量份氯化锌加入110重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为4:2。
对比例9
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S5中未添加维生素组合物。
具体如下：
S5.发酵基质的制备：将28重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、10重量份步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、1重量份氯化钠、0.6重量份氯化钾、0.2重量份氯化钙、0.1重量份硫酸镁、0.1重量份氯化锌加入110重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质。
对比例10
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S7中未接种枯草芽孢杆菌。
具体如下：
S7.发酵：将步骤S6制得的凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量为5%，37℃，60r/min，微缺氧条件下，发酵培养30h，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为4g/L，继续发酵培养16h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气。
对比例11
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S7中未接种凝结芽孢杆菌。
具体如下：
S7.发酵：将步骤S6制得的凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量为5%，37℃，60r/min，微缺氧条件下，发酵培养30h，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为4g/L，继续发酵培养16h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气。
对比例12
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S7中未补加改性MgO沉积磁性埃洛石。
具体如下：
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为3%和2%，37℃，60r/min，微缺氧条件下，发酵培养46h，过滤，滤液浓缩，冷冻干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量5v/v%，二氧化碳含量4v/v%，余量为氮气。
对比例13
与实施例3相比，不同之处在于，未进行步骤S2至S7。
具体如下：
具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:7g/mL，反复冻融，13500r/min匀浆17min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-22℃冷冻3h后，室温溶解，然后重复操作2次；
S2.含金属层状化合物的制备：将2mol氯化铝、3mol氯化钙溶于50重量份水中，氮气保护下，加入4mol羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.6，加热至75℃，搅拌4h，冷却，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，研磨，过100目筛网，制得含金属层状化合物；
S3.包埋液的制备：将11重量份聚乙烯醇、17重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S4.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将7重量份步骤S2制得的含金属层状化合物、10重量份步骤S1制得的含金属层状化合物加入步骤S3制得的55重量份包埋液中，混合均匀，11000r/min乳化4min，滴加12wt%氯化钙溶液，常温固化25min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
对比例14
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S9中未添加聚乙烯醇。
具体如下：
S9.包埋液的制备：将28重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液。
对比例15
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S10中未添加含金属层状化合物。
具体如下：
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将17重量份步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的55重量份包埋液中，混合均匀，11000r/min乳化4min，滴加12wt%氯化钙溶液，常温固化25min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
对比例16
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S10中未添加发酵物。
具体如下：
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将17重量份步骤S8制得的含金属层状化合物加入步骤S9制得的55重量份包埋液中，混合均匀，11000r/min乳化4min，滴加12wt%氯化钙溶液，常温固化25min，3000r/min离心15min，清水洗涤，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
对比例17
与实施例3相比，不同之处在于，步骤S10中未进行包埋。
具体如下：
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将7重量份步骤S8制得的含金属层状化合物、10重量份步骤S7制得的发酵物混合均匀，105℃干燥1h，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
测试例1 缓释性能测试
将1g实施例1-5和对比例1-17制得的利用蓝藻制备生物复合碳源加入1L超纯水中，在1、2、4、6、8、10、12、24、48、72、96、120、144、168 h取样，测定COD值，绘制释放碳曲线，然后通过下式计算释碳系数：
K=cm/t1/2
其中，K为释碳系数，表示碳源释放过程受到的阻力，K值越低，缓释碳源滤料释碳性能越好，cm为单位缓释碳源滤料在溶液中释放的饱和COD值，t1/2为单位缓释碳源滤料在溶液中释放的COD达饱和浓度一半时所用时间。
结果见表1。
由上表可知，本发明实施例1-3制得的利用蓝藻制备生物复合碳源具有良好的缓释碳源的性能。
测试例2
通过人工合成废水，进水中COD为220mg/L，硝态氮为85mg/L，磷酸氢钾浓度为32mg/L，氯化钙22mg/L，氯化镁19mg/L，硫酸锌0.2mg/L，氯化锰0.3mg/L，pH为8.2，接种污泥取自南京市某市政污水处理厂氧化沟工艺缺氧段，混合液悬浮固体浓度在3200 mg/L左右，活性污泥倒入反硝化滤池内至淹没滤料，闷曝24h后将接种活性污泥全部排出并开始连续通入人工合成废水，废水中加入2g/L实施例1-5和对比例1-17制得的利用蓝藻制备生物复合碳源，实验进水溶解氧浓度为0.3-0.35 mg/L，在反应器运行期间，反应5d采集反应器出水，并测定水质指标。NO3 --N、NO2 --N，测定方法参考水和废水监测和分析方法，TOC（总有机物）和TN（总氮）采用总有机碳测定仪进行测定，计算反硝化负荷。
结果见表2。
表2
由上表可知，本发明实施例1-3制得的利用蓝藻制备生物复合碳源有助于提高氮负荷，提高了反硝化效率，出水TOC、TN含量明显降低，制得的复合碳源被异养反硝化菌利用，促进了异养反硝化菌的活性，提高了系统反硝化性能。
测试例3
选择某市政污水厂的市政污水，具体指标如下表3。
表3
向市政污水中加入取自南京市某市政污水处理厂氧化沟的活性污泥，添加量为10wt%，活性污泥已经SBR驯化72h，空白组添加等质量的水，实施例1-5和对比例1-17组添加制得的利用蓝藻制备生物复合碳源，添加量为0.2wt%。
结果见表4。
表4
由上表可知，本发明实施例1-3制得的利用蓝藻制备生物复合碳源在市政污水处理过程中，有助于明显提高脱氮效果。
实施例4、5与实施例3相比，维生素组合物为单一的维生素B1或维生素D3。对比例9与实施例3相比，步骤S5中未添加维生素组合物。反硝化负荷下降，总氮降解率下降。本发明添加的维生素组合物包括为维生素B1和维生素D3的混合物，加入发酵基质中，能够明显提高发酵细菌的抗性，提高其产酸能力，延长稳定期时间，提高产酸产量，从而使得发酵物中含有丰富的短链脂肪酸等碳水化合物。
对比例1与实施例3相比，步骤S1未进行反复冻融。对污水处理效果下降，反硝化负荷下降，总氮降解率下降。蓝藻的刚性细胞壁阻碍了细胞中有机物的溶出，本发明采用反复冻融的方法破坏蓝藻的细胞壁，使得蓝藻中营养丰富的糖蛋白、多糖等物质溶出，经过匀浆后，制得较为均匀的蓝藻破壁液，作为发酵基质的主要物质的一种，含有丰富的碳源和氮源，为发酵提供充分的原料，大大提高发酵产生短链脂肪酸、小分子糖、碳水化合物等的产量，提高了蓝藻资源化利用的效果，从而实现以“废”治“废”的作用。
对比例2与实施例3相比，未进行步骤S2。对比例3、4与实施例3相比，步骤S3中未添加氯化镁，或者，氯化铁和氯化亚铁。对比例5与实施例3相比，未进行步骤S3。对比例6与实施例3相比，未进行步骤S4。对比例7与实施例3相比，步骤S5中未添加改性MgO沉积磁性埃洛石。对污水处理效果下降，总氮降解率下降，因为N进一步掺杂进入。本发明添加制备了一种改性MgO沉积磁性埃洛石，以多孔、廉价的埃洛石纳米管为骨架，表面沉积了铁磁性的Fe3O4和MgO，进一步表面负载一层聚多巴胺层。金属氧化物包括Fe3O4和MgO，其中，铁磁性的Fe3O4具有磁性强、吸附性和导电性能好等特点，可以作为具有胞外电子传递功能的厌氧微生物之间电子传递的载体，从而强化厌氧微生物之间的种间电子传递，从而提高了发酵细菌的产酸效率和产量，这是因为在反应体系中建立了一种直接的种间电子传递，这种转移位于磁铁矿颗粒之上，介导了产枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌之间的电子传递，另外，铁的氧化物还可以促进发酵细菌利用各种底物并通过异化铁还原来参与复杂有机物的分解，提高与水解酸化相关酶的活性，增强α-葡萄糖甘酶、蛋白酶和乙酸激酶的活性，提高发酵细菌的相对丰度显著提高，短链脂脂肪的产量提高。本发明制得的改性MgO沉积磁性埃洛石还有另一种重要的功能，其中，MgO可以提高发酵液中NH4 +、磷酸盐（PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -）的沉积，从而高效吸附发酵液中的N、P杂质，另外，表层的聚多巴胺层含有丰富的氨基、羟基、羧基等基团，对于硝酸根离子、磷酸根离子、铵根离子也有很好的氢键吸附能力，从而大大降低了发酵液中N、P的含量，采用吸附沉淀法去除发酵液中的N、P，并且吸附后的改性MgO沉积磁性埃洛石可以通过磁性分离，其产物可用作缓释肥料。与传统肥料相比，该肥料不仅可以保证作物的生长，而且其低溶解度使其在环境中缓慢溶解，养分释放速率适合作物吸收，进一步实现了中间产物的资源化利用。
对比例8与实施例3相比，步骤S5中蓝藻破壁液由等量的葡萄糖替代。对比例16与实施例3相比，步骤S10中未添加发酵物。对污水处理效果下降，反硝化负荷下降，总氮降解率下降。蓝藻破壁液中含有丰富的碳源和氮源，作为发酵基质的主要物质的一种，为发酵提供充分的原料，大大提高发酵产生短链脂肪酸、小分子糖、碳水化合物等的产量，提高了蓝藻资源化利用的效果，从而实现以“废”治“废”的作用。
对比例10、11与实施例3相比，步骤S7中未接种枯草芽孢杆菌或凝结芽孢杆菌。对比例13与实施例3相比，未进行步骤S2至S7。对污水处理效果明显下降，反硝化负荷明显下降，总氮降解率明显下降。蓝藻中有机物成分复杂，有机物的生物降解和生物转化效率低，会限制蓝藻在发酵过程中的水解酸化产生碳源物质，本发明添加的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌协同发酵，能够大大提高短链脂肪酸、小分子糖、碳水化合物等的产量，从而使得发酵物中含有丰富的可供硝化细菌或反硝化细菌利用的含碳物质。
对比例12与实施例3相比，步骤S7中未补加改性MgO沉积磁性埃洛石。反硝化负荷下降，总氮降解率下降。在发酵过程中还补加了改性MgO沉积磁性埃洛石，释放的金属离子进一步提高了发酵细菌的抗逆性，延长其稳定期，进一步提高了产酸效率，并一定程度的提高了发酵液中N、P的固定，使得发酵物中N、P的含量极少。
对比例14与实施例3相比，步骤S9中未添加聚乙烯醇。对比例17与实施例3相比，步骤S10中未进行包埋。释碳系数明显提高，对污水处理效果下降，反硝化负荷下降，长时间的总氮降解率下降。本发明采用聚乙烯醇、海藻酸钠混合物作为包埋壳层，将含金属层状化合物、发酵物包埋，实现了碳源的缓释功能，延长碳源的作用时间，且本身也是可生物降解高分子材料，能在生物体内降解或被微生物所释放的胞外酶酶解，生成小分子的有机物，并被机体利用，其作为碳源应具有良好的生物降解性和稳定的释碳性能，且环境友好，机械强度高，水稳定性好，生物亲和性高的特点。
对比例15与实施例3相比，步骤S10中未添加含金属层状化合物。释碳系数明显提高，对污水处理效果下降，反硝化负荷下降，长时间的总氮降解率下降。本发明另外制备了含金属层状化合物，为含有双金属的层状结构，层间结合负电离子，层间存在氢键，紧密结合，结构稳定，具有良好的机械性能和缓释性能。本发明将含金属层状化合物、发酵物混合，含金属层状化合物可以通过氢键固定发酵物，进一步提高了碳源的缓释效果。同时，含金属层状化合物还可以缓慢释放金属离子铝和钙，提高生物反硝化速率，改善微生物脱氮性能，有机物羟甲基纤维素钠不仅具有黏合性且较为廉价，且本身还可以作为一种碳源促进硝化细菌或反硝化细菌的反应。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用蓝藻制备生物复合碳源的制备工艺，其特征在于，将蓝藻粉加入水中，反复冻融，得到蓝藻破壁液；将埃洛石经碱液浸泡后，表面沉积MgO和Fe3O4，进一步表面沉积一层聚多巴胺层，制得改性MgO沉积磁性埃洛石，与蓝藻液、维生素组合物、无机盐加入水中，制得发酵基质，接种枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液，发酵培养，制得发酵物；将铝盐、钙盐和羧甲基纤维素钠加入水中，反应制得含金属层状化合物，与发酵物一起包埋于聚乙烯醇、海藻酸钠壳层中，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，反复冻融，匀浆，制得蓝藻破壁液；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在碱液中，过滤，洗涤，干燥，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将镁盐、氯化铁、氯化亚铁溶于水中，加入步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，惰性气体保护下，滴加氨水，加热搅拌反应，过滤，洗涤，煅烧，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.聚多巴胺的改性：将步骤S3制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热搅拌反应，磁铁分离，洗涤，干燥，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
S5.发酵基质的制备：将步骤S1制得的蓝藻破壁液、步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、维生素组合物、无机盐加入水中，灭菌，制得发酵基质；
S6.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，活化培养，制得菌种种子液；
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质进行发酵培养第一时间段，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，继续发酵培养第二时间段，过滤，滤液浓缩，干燥，制得发酵物；
S8.含金属层状化合物的制备：将铝盐、钙盐溶于水中，惰性气体保护下，加入羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值，加热搅拌，冷却，离心，洗涤，干燥，研磨，制得含金属层状化合物；
S9.包埋液的制备：将聚乙烯醇、海藻酸钠溶于水中，得到包埋液；
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将步骤S8制得的含金属层状化合物、步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的包埋液中，混合均匀，乳化，滴加氯化钙溶液，常温固化，离心，洗涤，干燥，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，步骤S1中所述蓝藻粉和水的固液比为1:5-10g/mL，所述反复冻融的方法为将混悬液置于-20至-25℃冷冻2-4h后，室温溶解，然后重复操作1-2次，所述匀浆的转速为12000-15000r/min，时间为15-20min；步骤S2中所述埃洛石粉和碱液的固液比为1:3-5g/mL，所述碱液为7-10wt%的NaOH或KOH溶液，所述浸泡时间为30-50min。
4.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，步骤S3中所述镁盐选自氯化镁、硝酸镁、硫酸镁中的至少一种，所述镁盐、氯化铁、氯化亚铁的摩尔比为2-3:1:1，所述镁盐、预处理的埃洛石粉的质量比为3-5:10，所述氨水的浓度为22-25wt%，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-2h，所述煅烧温度为300-500℃，时间为2-3h；步骤S4中所述MgO沉积磁性埃洛石、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10:12-15:0.2-0.4，所述催化剂为含有3-5wt%Co(NO3)2的pH=5.5-6的Tris-HCl溶液，所述加热搅拌反应的温度为45-50℃，时间为30-50min。
5.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，步骤S5中所述蓝藻破壁液、改性MgO沉积磁性埃洛石、维生素组合物、无机盐和水的质量比为20-30:7-12:2-4:1-3:100-120，所述维生素组合物选自维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B6、维生素B12、维生素C、维生素D1、维生素D3、维生素K、维生素E、叶酸中的至少两种，所述无机盐选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸镁、氯化铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰、氯化锌、氯化铜、氯化锰、硫酸铁、硝酸铜、硝酸镁、硝酸铜、硝酸锰中的至少一种；步骤S6中所述活化培养的条件为在36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，活化培养12-18h，所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为3-5:2。
7.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，步骤S7中所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为2-4%和1-3%，所述发酵培养的条件为在36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，发酵培养，所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气，所述第一时间段为24-36h，所述第二时间段为12-18h，所述补加改性MgO沉积磁性埃洛石的添加量为3-5g/L；步骤S8中所述铝盐选自氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的至少一种，所述钙盐选自氯化钙、硫酸钙、硝酸钙中的至少一种，所述铝盐、钙盐、羧甲基纤维素钠的摩尔比为2:3:3-5，所述pH调节至8.5-8.8，所述加热搅拌的温度为70-80℃，时间为3-5h。
8.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，步骤S9中所述聚乙烯醇、海藻酸钠和水的质量比为10-12:15-20:100；步骤S10中所述含金属层状化合物、发酵物和包埋液的质量比为5-10:7-12:50-60，所述乳化的条件为10000-12000r/min，时间为3-5min，所述氯化钙溶液的浓度为10-15wt%，所述常温固化的时间为20-30min。
9.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.蓝藻的破壁：将蓝藻粉加入水中，所述蓝藻粉和水的固液比为1:5-10g/mL，反复冻融，12000-15000r/min匀浆15-20min，制得蓝藻破壁液；
所述反复冻融的方法为将混悬液置于-20至-25℃冷冻2-4h后，室温溶解，然后重复操作1-2次；
S2.埃洛石的预处理：将埃洛石粉浸泡在7-10wt%的NaOH或KOH溶液中30-50min，所述埃洛石粉和碱液的固液比为1:3-5g/mL，过滤，洗涤，干燥，制得预处理的埃洛石；
S3.MgO沉积磁性埃洛石的制备：将3-5重量份镁盐、氯化铁、氯化亚铁溶于50重量份水中，所述镁盐、氯化铁、氯化亚铁的摩尔比为2-3:1:1，加入10重量份步骤S2制得的预处理的埃洛石粉，惰性气体保护下，滴加10-12重量份22-25wt%氨水，加热至40-50℃，搅拌反应1-2h，过滤，洗涤，300-500℃煅烧2-3h，制得MgO沉积磁性埃洛石；
S4.聚多巴胺的改性：将10重量份步骤S3制得的MgO沉积磁性埃洛石均匀分散于100重量份水中，加入12-15重量份多巴胺盐酸盐和0.2-0.4重量份催化剂，加热至45-50℃，搅拌反应30-50min，磁铁分离，洗涤，干燥，制得改性MgO沉积磁性埃洛石；
所述催化剂为含有3-5wt%Co(NO3)2的pH=5.5-6的Tris-HCl溶液；
S5.发酵基质的制备：将20-30重量份步骤S1制得的蓝藻破壁液、7-12重量份步骤S4制得改性MgO沉积磁性埃洛石、2-4重量份维生素组合物、1-3重量份无机盐加入100-120重量份水中，紫外线灭菌，制得发酵基质；
所述维生素组合物为维生素B1和维生素D3的混合物，质量比为3-5:2；
S6.发酵菌的活化：将枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌接种至高氏培养基中，36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，活化培养12-18h，制得菌种种子液；
所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气；
S7.发酵：将步骤S6制得的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液接种于步骤S5制得的发酵基质，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌菌种种子液的接种量分别为2-4%和1-3%，36-38℃，50-70r/min，微缺氧条件下，发酵培养24-36h，补加步骤S4制得的改性MgO沉积磁性埃洛石，添加量为3-5g/L，继续发酵培养12-18h，过滤，滤液浓缩，干燥，制得发酵物；
所述微缺氧条件为氧气含量3-7v/v%，二氧化碳含量3-5v/v%，余量为氮气；
S8.含金属层状化合物的制备：将2摩尔当量铝盐、3摩尔当量钙盐溶于50重量份水中，惰性气体保护下，加入3-5摩尔当量羧甲基纤维素钠，调节溶液pH值至8.5-8.8，加热至70-80℃，搅拌3-5h，冷却，离心，洗涤，干燥，研磨，制得含金属层状化合物；
S9.包埋液的制备：将10-12重量份聚乙烯醇、15-20重量份海藻酸钠溶于100重量份水中，得到包埋液；
S10.利用蓝藻制备生物复合碳源的制备：将5-10重量份步骤S8制得的含金属层状化合物、7-12重量份步骤S7制得的发酵物加入步骤S9制得的50-60重量份包埋液中，混合均匀，10000-12000r/min乳化3-5min，滴加10-15wt%氯化钙溶液，常温固化20-30min，离心，洗涤，干燥，制得利用蓝藻制备生物复合碳源。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备工艺制得的利用蓝藻制备生物复合碳源。
CN202310343515.0A 2023-04-03 2023-04-03 一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺 Active CN116621320B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310343515.0A CN116621320B (zh) 2023-04-03 2023-04-03 一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310343515.0A CN116621320B (zh) 2023-04-03 2023-04-03 一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116621320A true CN116621320A (zh) 2023-08-22
CN116621320B CN116621320B (zh) 2023-11-07

Family

ID=87620062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310343515.0A Active CN116621320B (zh) 2023-04-03 2023-04-03 一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116621320B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117735713A (zh) * 2023-12-19 2024-03-22 江苏金山新材料科技有限公司 一种改性玉米淀粉制备的生物质碳源及其制备方法
CN117965311A (zh) * 2024-04-01 2024-05-03 山东悦翔生物有限公司 一种微藻的固定化方法
CN119774762A (zh) * 2024-12-31 2025-04-08 浙江省生态环境科学设计研究院 一种聚多巴胺改性生物炭负载Fe-Cu海藻酸钠微球及其制备方法

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020044968A1 (en) * 1996-10-28 2002-04-18 General Mills, Inc. Embedding and encapsulation of sensitive components into a matrix to obtain discrete controlled release particles
KR20050037229A (ko) * 2003-10-17 2005-04-21 클린월드하이테크(주) 녹조발생 억제용 복합소재
WO2009089185A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-16 Proterro, Inc. Transgenic photosynthetic microorganisms and photobioreactor
WO2011112115A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Aleksei Glebovich Odinets Method of gel manufacture from brown algae for dietary and medicinal and preventive nutrition
WO2011139804A2 (en) * 2010-04-27 2011-11-10 Sequesco Use of oxyhydrogen microorganisms for non-photosynthetic carbon capture and conversion of inorganic and/or c1 carbon sources into useful organic compounds
US20120244603A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-27 Blank Carrine E Production of Cyanobacterial or Algal Biomass Using Chitin as a Nitrogen Source
CN103773722A (zh) * 2014-01-16 2014-05-07 中国药科大学 耐盐并具有低温生物脱氨功能的枯草芽孢杆菌及其应用
KR20180016154A (ko) * 2016-08-05 2018-02-14 안경진 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템
CN110237723A (zh) * 2019-06-21 2019-09-17 中国科学院烟台海岸带研究所 一种镁掺杂抗菌膜及其制备方法和应用
CN110373408A (zh) * 2019-08-12 2019-10-25 山东星光首创生物科技有限公司 一种以聚多巴胺-磁性Fe3O4纳米粒子固定化D-阿洛酮糖3-差向异构酶的方法
CN112094870A (zh) * 2020-09-28 2020-12-18 南京师范大学 一种利用蓝藻和底泥共发酵生产沼气的方法
AU2020103735A4 (en) * 2020-11-27 2021-02-11 Qingdao Agricultural University A Stress-resistant Organic Soil Amendment with Biostimulation and Its Preparation Method
CN113087144A (zh) * 2021-04-26 2021-07-09 湖南九层台环境科技有限公司 一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法
CN113461152A (zh) * 2021-07-09 2021-10-01 江苏金山环保科技有限公司 一种利用蓝藻的生物复合碳源及其制备方法
CN113562846A (zh) * 2021-09-06 2021-10-29 同碧(上海)环保科技有限公司 一种反硝化高效碳源及其加工工艺
CN113841692A (zh) * 2021-09-26 2021-12-28 浙江海洋大学 一种磁性除藻剂载体及其制备方法与应用
KR102403670B1 (ko) * 2021-11-04 2022-05-30 주식회사 현대바이오랜드 용암해수의 미네랄을 함유한 폴리감마글루탐산의 제조방법
CN114875105A (zh) * 2022-03-09 2022-08-09 益水源生物技术(西安)有限公司 一种生物质基高效碳源及其制备方法
CN115385456A (zh) * 2022-08-12 2022-11-25 江苏斯盖环保科技有限公司 一种高效脱氮的污水处理剂及其制备方法
US20230202887A1 (en) * 2022-03-01 2023-06-29 Nanjing University Method for intensification of advanced biological nitrogen removal and reduction of endocrine disrupting toxicity

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020044968A1 (en) * 1996-10-28 2002-04-18 General Mills, Inc. Embedding and encapsulation of sensitive components into a matrix to obtain discrete controlled release particles
KR20050037229A (ko) * 2003-10-17 2005-04-21 클린월드하이테크(주) 녹조발생 억제용 복합소재
WO2009089185A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-16 Proterro, Inc. Transgenic photosynthetic microorganisms and photobioreactor
WO2011112115A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Aleksei Glebovich Odinets Method of gel manufacture from brown algae for dietary and medicinal and preventive nutrition
WO2011139804A2 (en) * 2010-04-27 2011-11-10 Sequesco Use of oxyhydrogen microorganisms for non-photosynthetic carbon capture and conversion of inorganic and/or c1 carbon sources into useful organic compounds
US20120244603A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-27 Blank Carrine E Production of Cyanobacterial or Algal Biomass Using Chitin as a Nitrogen Source
CN103773722A (zh) * 2014-01-16 2014-05-07 中国药科大学 耐盐并具有低温生物脱氨功能的枯草芽孢杆菌及其应用
KR20180016154A (ko) * 2016-08-05 2018-02-14 안경진 성능이 개선된 폐수 처리 및 배출수 관리 시스템
CN110237723A (zh) * 2019-06-21 2019-09-17 中国科学院烟台海岸带研究所 一种镁掺杂抗菌膜及其制备方法和应用
CN110373408A (zh) * 2019-08-12 2019-10-25 山东星光首创生物科技有限公司 一种以聚多巴胺-磁性Fe3O4纳米粒子固定化D-阿洛酮糖3-差向异构酶的方法
CN112094870A (zh) * 2020-09-28 2020-12-18 南京师范大学 一种利用蓝藻和底泥共发酵生产沼气的方法
AU2020103735A4 (en) * 2020-11-27 2021-02-11 Qingdao Agricultural University A Stress-resistant Organic Soil Amendment with Biostimulation and Its Preparation Method
CN113087144A (zh) * 2021-04-26 2021-07-09 湖南九层台环境科技有限公司 一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法
CN113461152A (zh) * 2021-07-09 2021-10-01 江苏金山环保科技有限公司 一种利用蓝藻的生物复合碳源及其制备方法
CN113562846A (zh) * 2021-09-06 2021-10-29 同碧(上海)环保科技有限公司 一种反硝化高效碳源及其加工工艺
CN113841692A (zh) * 2021-09-26 2021-12-28 浙江海洋大学 一种磁性除藻剂载体及其制备方法与应用
KR102403670B1 (ko) * 2021-11-04 2022-05-30 주식회사 현대바이오랜드 용암해수의 미네랄을 함유한 폴리감마글루탐산의 제조방법
US20230202887A1 (en) * 2022-03-01 2023-06-29 Nanjing University Method for intensification of advanced biological nitrogen removal and reduction of endocrine disrupting toxicity
CN114875105A (zh) * 2022-03-09 2022-08-09 益水源生物技术(西安)有限公司 一种生物质基高效碳源及其制备方法
CN115385456A (zh) * 2022-08-12 2022-11-25 江苏斯盖环保科技有限公司 一种高效脱氮的污水处理剂及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117735713A (zh) * 2023-12-19 2024-03-22 江苏金山新材料科技有限公司 一种改性玉米淀粉制备的生物质碳源及其制备方法
CN117735713B (zh) * 2023-12-19 2024-05-24 江苏金山新材料科技有限公司 一种改性玉米淀粉制备的生物质碳源及其制备方法
CN117965311A (zh) * 2024-04-01 2024-05-03 山东悦翔生物有限公司 一种微藻的固定化方法
CN119774762A (zh) * 2024-12-31 2025-04-08 浙江省生态环境科学设计研究院 一种聚多巴胺改性生物炭负载Fe-Cu海藻酸钠微球及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116621320B (zh) 2023-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116621320B (zh) 一种利用蓝藻制备生物复合碳源及其制备工艺
CN112142199B (zh) 一种提高一体式部分反硝化-厌氧氨氧化耦合脱氮性能的装置及方法
CN110697907A (zh) 一种固定化复合菌群材料及其制备方法
CN108083597B (zh) 一种处理厌氧消化污泥复合微生物菌液及生物沥浸新方法
CN115385456B (zh) 一种高效脱氮的污水处理剂及其制备方法
CN102115257A (zh) 一种利用活性炭固定效应强化厌氧氨氧化微生物活性的方法
CN106242045A (zh) 一种好氧颗粒污泥快速培养方法
CN108147535A (zh) 一种好氧同步硝化反硝化生物膜法处理受氮污染水体
CN115677038A (zh) 一种高效的自适应好氧颗粒污泥处理含PFCs废水的方法
CN117326702B (zh) 一种柠檬酸组合物生物质碳源及其制备方法
CN113184976A (zh) 一种利用生物膜解离剂促进厌氧颗粒污泥负载铁基导电材料提高产甲烷效能的方法
CN115286118B (zh) 一种耐低温脱氮除磷复合微生物菌剂处理污水的方法
CN112744916B (zh) 同步硝化反硝化生物载体耦合系统处理受污染水体的方法
CN117843137A (zh) 一种基于污水厂污泥筛分快速培养好氧颗粒污泥的方法
CN112375721A (zh) 一种农村生活污水低温处理复合菌剂的制备方法及应用
CN113845207A (zh) 一种纤维素磁性载体及其制备方法、含有该载体的厌氧颗粒污泥及其制备方法
CN114480159A (zh) 一株同步异养硝化好氧反硝化除磷菌及其应用
CN112279455A (zh) 一种景观水水体富营养化的微生物治理方法
CN109896703B (zh) 一种养殖厌氧污水培养的光-酶复合催化功能微生物净水剂
CN107988116B (zh) 一种用于厌氧消化污泥生物沥浸处理的微生物营养剂及其制备方法和应用
CN114751507B (zh) 一种曝气生物滤池有机填料及其制备方法
CN114031189B (zh) 一种低碳氮比污水处理的方法
CN116395861A (zh) 活性自维持液体反硝化含菌材料及其制法与应用
CN111499143B (zh) 一种污泥厌氧发酵过程同步强化产酸与去除难降解有机副产物的方法
CN110921813B (zh) 改性贻贝壳填料曝气生物滤池处理污水的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant