用于降解氨氮的硝化细菌载体及其制备方法.pdf

本发明公开一种用于降解氨氮的硝化细菌载体及其制备方法。该硝化细菌载体是通过聚合反应制备的一种互穿网络水凝胶，该水凝胶的互穿网络结构包括主体网络部分和互穿部分；其中主体网络由水溶性的单体经自由基聚合形成，互穿部分由具有相互作用基团的高分子以线性或交联的形式存在，分别形成全互穿网络和半互穿网络；该硝化细菌载体中包埋有硝化细菌菌剂，所述硝化细菌菌剂为由硝化菌与亚硝化菌按1∶1～10∶1的重量比例混合形成的菌剂。本发明实施例的具有互穿网络结构的微生物载体的压缩比可以达到95％。使用该硝化细菌载体包埋硝化细菌菌剂简便易行，所得载体质量稳定、细菌活性和扩散性优良，可用于处理氨氮含量过高的废水，提高氨氮转化率。

1.  一种用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，该载体为通过聚合反应制备的具有互穿网络结构的水凝胶材料，所述水凝胶材料由主体网络部分和互穿部分所组成，其中所述主体网络部分为由水溶性单体经自由基聚合形成的主体网络；所述互穿部分由具有相互作用基团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交联形式存在形成互穿网络；
该硝化细菌载体中包埋有硝化细菌菌剂，所述硝化细菌菌剂为由硝化菌与亚硝化菌按1∶1～10∶1的重量比例混合形成的菌剂。

2.  根据权利要求1所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述制备硝化细菌载体所用的原材料组分包括：
能自由基聚合的水溶性单体    3～30wt％
水溶性或水分散性高分子      0.001～10wt％
自由基聚合引发剂            0.01～1.5wt％
交联剂                      0.01～3wt％
硝化细菌菌剂                0.2～10wt％
水                          45.5～95wt％。

3.  根据权利要求2所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述制备硝化细菌载体所用原材料组分还包括：复合增强组分，其用量为0.001～3wt％。

4.  根据权利要求3所述的硝化细菌载体，其特征在于，所述复合增强组分包括：
活性炭、硅藻土、亲水型二氧化硅、玻璃粉、粉煤灰、污泥中的任一种无机组分或任意几种组合的无机组分，复合增强组分的粒径为8～25微米。

5.  根据权利要求4所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述复合增强组分的粒径为10～15微米。

6.  根据权利要求1或2所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述能自由基聚合的水溶性单体为含有双键的能自由基聚合的单体。

7.  根据权利要求6所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述能自由基聚合的水溶性单体包括：水溶性酰胺类单体、水溶性丙烯酸类单体、水溶性丙烯酸酯单体等中的任一种或任意几种的组合物。

8.  根据权利要求7所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述能自由基聚合的水溶性单体包括：
丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、优选丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯中的任一种或任意几种的组合物。

9.  根据权利要求1或2所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述水溶性或水分散性高分子为具有羟基、酰胺基、羧基、羰基、羧酸盐基、胺基和醚氧基中一种或几种基团的高分子材料。

10.  根据权利要求9所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述水溶性或水分散性高分子包括：
海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、水溶性聚氨酯、水溶性多糖中的任一种或任意几种，高分子材料的分子量大于2000。

11.  根据权利要求10所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述水溶性或水分散性高分子的分子量大于10000。

12.  根据权利要求2所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述引发剂采用氧化还原引发剂。

13.  根据权利要求12所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述引发剂中还加有促进剂，所述促进剂的用量为0.001～1.2wt％。

14.  根据权利要求13所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述促进剂包括：
亚硫酸盐，亚硫酸氢盐，四甲基亚乙基二胺，二甲胺基丙腈，亚铁盐中的任一种或任意几种。

15.  根据权利要求2所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述交联剂为能参与自由基聚合的具有双官能度和多官能度的水溶性单体。

16.  根据权利要求15所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述交联剂包括：
N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，聚乙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，双键封端的大分子单体中的任一种或任意几种的混合。

17.  根据权利要求1或2所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述硝化细菌菌剂中还包括：稳定剂和菌种保护剂。

18.  如权利要求17所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述稳定剂采用甘油、乙醇、乙二醇中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.05～2％。

19.  如权利要求17所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体，其特征在于，所述菌种保护剂采用沸石粉、硅藻土、粉末活性炭中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.1～1％。

20.  一种用于降解氨氮的硝化细菌载体的制备方法，其特征在于，包括：
按下述的配比取制备微生物载体的各原料：
能自由基聚合的水溶性单体    3～30wt％
水溶性或水分散性高分子      0.001～10wt％
自由基聚合引发剂            0.01～1.5wt％
交联剂                      0.01～3wt％
硝化细菌菌剂                0.2～10wt％
水                          45.5～95wt％；
将能自由基聚合的水溶性单体、水溶性或水分散性高分子、硝化细菌菌剂、水、交联剂和自由基聚合引发剂组分加入容器中，混合均匀，在0～50℃的恒温条件下放置2分钟～2小时后，把聚合形成的水凝胶材料从容器中取出，切成近立方体状，即得到用于降解氨氮的硝化细菌载体。

21.  如权利要求20所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体的制备方法，其特征在于，所述的硝化细菌菌剂采用下述方法制成而成，包括：
在好氧条件下培养并筛选和驯化处理后得到的硝化菌和亚硝化菌，将得到的硝化菌和亚硝化菌按1∶1～10∶1的重量比例进行混配，即得到硝化细菌菌剂。

22.  如权利要求21所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体的制备方法，其特征在于，所述在好氧条件下培养并筛选和驯化处理后得到的硝化菌和亚硝化菌包括：
将活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌筛选和驯化处理后得到硝化菌和亚硝化菌。

23.  如权利要求22所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体的制备方法，其特征在于，所述将活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌筛选和驯化处理后得到硝化菌和亚硝化菌具体包括：
取好氧池中的活性污泥，分别接入硝化菌富集培养基和亚硝化菌富集培养基中，在28～38℃，120～180r/min条件下摇床培养3～7天；分别取硝化菌和亚硝化菌富集培养液1～5ml接入硝化细菌分离纯化培养基和亚硝化细菌分离纯化培养基，在28～38℃温度下培养7～15天；把所得到的菌种分别接入到硝化菌筛选培养基和亚硝化菌筛选培养基，在28～38℃温度下培养7～15天；培养结束得到硝化菌和亚硝化菌。

24.  如权利要求23所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体的制备方法，其特征在于，所述硝化菌富集培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.5～5、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～3、磷酸氢二钾0.1～6、硫酸亚铁0.05～0.5、碳酸钙0.5～5和水1000；
所述亚硝化菌富集培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.1～5、硫酸镁0.1～2、氯化钠0.1～4、磷酸氢二钾0.1～6、硫酸亚铁0.05～0.6、碳酸钙0.1～5和水1000；
所述硝化菌分离纯化培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.5～5、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～3、磷酸氢二钾0.1～6、硫酸亚铁0.05～0.5、碳酸氢钙0.5～5、氯化钙0.05～5和水1000；
所述亚硝化菌分离纯化培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.5～5、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～3、磷酸氢二钾0.1～5、硫酸亚铁0.05～0.4、碳酸钙0.1～5和水1000；
所述硝化菌筛选培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.1～3、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～2、磷酸氢二钾0.1～3、硫酸亚铁0.05～0.4、碳酸氢钙0.5～2、氯化钙0.05～3、二苯胺0.1～3、浓硫酸50～150和水1000；
所述亚硝化菌筛选培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.1～2、硫酸镁0.1～1.5、氯化钠0.1～2、磷酸氢二钾0.1～3、硫酸亚铁0.05～0.5、碳酸氢钙0.5～2、氯化钙0.05～2、对氨基苯磺酸0.1～2、乙酸5～50、苯酚0.1～2和水1000。

25.  如权利要求21所述的用于降解氨氮的硝化细菌载体的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在进行混配硝化菌和亚硝化菌得到的菌剂中加入稳定剂和菌种保护剂；所加入的稳定剂采用甘油、乙醇、乙二醇中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.05～2％；所加入的菌种保护剂采用沸石粉、硅藻土、粉末活性炭中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.1～1％。

用于降解氨氮的硝化细菌载体及其制备方法
技术领域
本发明涉及固定化生物领域，特别是涉及一种用于降解氨氮的硝化细菌载体及其制备方法。
背景技术
污水生物处理技术已成为当前污水处理领域的主导技术，它作为一种经济合理、有效的水污染控制工程手段，在改善水体环境质量、防止水体污染方面发挥着重要的作用。生物法去除氨氮主要包括硝化作用过程和反硝化作用过程。在硝化作用过程中，于好氧的条件下氨氮在硝化菌的作用下氧化为硝酸盐或亚硝酸盐氮；反硝化作用是指硝酸盐和亚硝酸盐被还原为气态氮的过程。于缺氧条件下，利用有机物作为电子供体，反硝化细菌将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气。在这两个过程中，一般认为硝化作用更为重要，它是生物法去除氨氮的关键，其完成的难度也相对较高。因为大多数硝化菌是化能自养型微生物，而与异养微生物相比，自养微生物繁殖速度慢、生长环境较苛刻，在很多条件下无法与异养微生物在生长竞争中取得优势。固定化生物技术的作用方法大致有吸附法、共价结合法、交联法和包埋法四大类。其中包埋固定法是将微生物细胞用物理的方法包埋在载体的微小格子或微胶囊等有限空间内，微生物被包裹在该空间内不能离开，而底物和产物能自由地进出这个空间。这种方法既操作简单又不会明显影响生物活性，而且细胞和载体不起任何结合反应，细胞处于最佳生理状态，对于底物和产物是小分子的体系十分适合。特别地，对于需要长时间运行的系统来说，载体的稳定性是十分必要的。虽然现有技术中可通过提高高分子网络的交联度，来提高形成的微生物载体材料的稳定性，但其扩散行为却急剧下降，因此现有的微生物载体难以兼顾材料的稳定性、微生物的活性和扩散行为。并且，也存在若只在微生物载体材料中采用单一的硝化菌种，在使用这种微生物材料处理过程中存在氨氮转化为硝基氮的转化率不高，抗冲击性负荷不强，导致运行管理成本相对较高的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种用于降解氨氮的硝化细菌载体及其制备方法，是一种具有互穿网络结构的硝化细菌载体，不但可保证材料的稳定性，且可以保证所承载硝化细菌菌剂的活性和扩散性，可用于将氨氮转化为硝基氮，能解决普通生化处理过程中氨氮转化为硝基氮转化率不高的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明实施例提供一种用于降解氨氮的硝化细菌载体，该载体为通过聚合反应制备的具有互穿网络结构的水凝胶材料，所述水凝胶材料由主体网络部分和互穿部分所组成，其中所述主体网络部分为由水溶性单体经自由基聚合形成的主体网络；所述互穿部分由具有相互作用基团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交联形式存在形成互穿网络；
该硝化细菌载体中包埋有硝化细菌菌剂，所述硝化细菌菌剂为由硝化菌与亚硝化菌按1∶1～10∶1的重量比例混合形成的菌剂。
本发明实施例还提供一种用于降解氨氮的硝化细菌载体的制备方法，包括：
按下述的配比取制备硝化细菌载体的各原料：
能自由基聚合的水溶性单体          3～30wt％
水溶性或水分散性高分子            0.001～10wt％
自由基聚合引发剂                  0.01～1.5wt％
交联剂                            0.01～3wt％
硝化细菌菌剂                      0.2～10wt％
水                                45.5～95wt％；
将能自由基聚合的水溶性单体、水溶性或水分散性高分子、硝化细菌菌剂、水、交联剂和自由基聚合引发剂组分加入容器中，混合均匀，在0～50℃的恒温条件下放置2分钟～2小时后，把聚合形成的水凝胶材料从容器中取出，切成近立方体状，即得到用于降解氨氮的硝化细菌载体。
从上述本发明的技术方案中可以看出，本发明实施例中通过在硝化细菌载体内部及表面由水溶性自由基聚合单体经自由基聚合形成高分子网状结构，使互穿组分的溶胀行为可控；而互穿组分之间存在的物理相互作用，也形成部分全互穿部分半互穿的网络结构。从而使得到的硝化细菌载体材料拥有了良好的稳定性，同时在大量亲水基团的存在下，该硝化细菌载体材料的扩散性得以保持甚至提高，在一定程度上既兼顾了硝化细菌载体材料的稳定性，又提高了用于将氨氮转化为硝基氮的硝化细菌菌剂的活性和扩散行为。因此，该硝化细菌载体材料在未明显降低扩散性的条件下，获得了高的压缩比，更加适合作为氨氮转化处理的硝化细菌载体材料。该硝化细菌载体其内由于设有由硝化菌和亚硝化菌按比例混合形成的硝化细菌菌剂，可用于处理焦化废水、生活污水、垃圾渗滤液等一系列废水，将其中的氨氮转化为硝基氮，结合不同的处理工艺，可达到很好的处理效果。
附图说明
图1为本发明实施例的硝化细菌菌剂的制备流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种硝化细菌载体，可用在氨氮转化处理中，该硝化细菌载体为具有互穿网络结构的水凝胶材料，该水凝胶材料的互穿网络结构由主体网络部分和互穿部分所组成，其中主体网络部分由水溶性的单体经自由基聚合形成；互穿部分由具有相互作用基团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交联形式存在，形成互穿网络，为全互穿网络和半互穿网络；
该硝化细菌载体中包埋有硝化细菌菌剂，所述的硝化细菌菌剂为由硝化菌与亚硝化菌按1∶1～10∶1的重量比例混合形成的菌剂。
在硝化细菌载体内部及表面由水溶性的单体经自由基聚合形成高分子网状结构，使互穿组分的溶胀行为可控；而互穿组分之间存在的物理相互作用，也形成部分全互穿部分半互穿的网络结构。从而使材料拥有了良好的稳定性，同时在大量亲水基团的存在下，材料的扩散性却得以保持甚至提高，可以在一定程度上兼顾材料的稳定性、微生物和/或酶的活性和扩散行为。总之，在不使扩散性明显降低的条件下，使材料获得了高的压缩比，更加适合作为硝化细菌载体或微生物酶载体的用途。
上述硝化细菌载体由下述配比的各原料制备而成：
能自由基聚合的水溶性单体3～30wt％、水溶性或水分散性高分子0.001～10wt％、自由基聚合引发剂0.01～1.5wt％、交联剂0.01～3wt％、硝化细菌菌剂0.2～10wt％和水45.5～95wt％；
上述配方中，能自由基聚合的水溶性单体为含有双键的能自由基聚合的单体，如可以是水溶性的酰胺类，水溶性丙烯酸类或水溶性丙烯酸酯单体中的任一种或任意几种的组合物。如可以是丙烯酰胺，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯等中的任一种或任意几种的组合物，优选采用丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸-β-羟乙酯，可以单独使用一种，也可以将两种或两种以上组合使用。
上述硝化细菌载体的互穿部分的水溶性或水分散性高分子为具有羟基、酰胺基、羧基、羰基、羧酸盐基、胺基、醚氧基等基团中的一种或多种，使体系存在大量分子内或分子间的非共价作用，如形成氢键，互相排斥或吸引，或在金属离子存在时有螯合作用，或使高分子具有增稠或增强性能。如海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、水溶性聚氨酯、水溶性多糖等；该水溶性或水分散性高分子的分子量大于2000，优选分子量大于10000。
上述硝化细菌载体配方中的引发剂选用氧化还原引发剂，可以选加促进剂。促进剂可采用亚硫酸盐，亚硫酸氢盐，四甲基亚乙基二胺，二甲胺基丙腈，亚铁盐等中的任一种或任意几种，促进剂的用量为0.001～1.2wt％。
上述硝化细菌载体配方中的交联剂为能参与自由基聚合的具有双官能度和多官能度的水溶性单体，如该交联剂可采用N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，聚乙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，双键封端的大分子单体中的任一种或任意几种的混合。
上述硝化细菌载体配方中的硝化细菌菌剂由硝化菌(拉丁文名称为Nitrobacter winogradskyi)和亚硝化菌(拉丁文名称为Nitrosomonas europaea)按1∶1～10∶1的重量比例混合即形成该硝化细菌菌剂。其中，硝化菌可采用普通的硝化菌，即拉丁文Nitrobacter winogradskyi命名的硝化菌；亚硝化菌可采用普通的亚硝化菌，即拉丁文Nitrosomonas europaea命名的亚硝化菌。硝化菌和亚硝化菌也可以采用将活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌筛选和驯化处理后得到的硝化菌和亚硝化菌，筛选和驯化处理后得到的硝化菌和亚硝化菌可参照下述制备方法制得。还可以在该硝化细菌菌剂中加入稳定剂和菌种保护剂，稳定剂可采用甘油、乙醇、乙二醇中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.05～2％；菌种保护剂可采用沸石粉、硅藻土、粉术活性炭中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.1～1％。
该硝化细菌菌剂的制备方法如图1所示，具体如下：
在好氧条件下培养并筛选和驯化处理后得到的硝化菌和亚硝化菌，具体是将活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌筛选和驯化处理后得到硝化菌(该菌种已进行生物材料样品保藏：保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2010年1月19日，保藏编号：3587，分类命名：Nitrobacter winogradskyi)和亚硝化菌(该菌种已进行生物材料样品保藏：保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2010年1月19日，保藏编号：3588，分类命名：Nitrosomonas europaea)，将得到的硝化菌和亚硝化菌按1∶1～10∶1的重量比例进行混配，即得到硝化细菌菌剂。
上述制备方法中，将活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌筛选和驯化处理后得到硝化菌和亚硝化菌具体是：取好氧池中的活性污泥，分别接入硝化菌富集培养基和亚硝化菌富集培养基中，在28～38℃，120～180r/min条件下摇床培养3～7天；分别取硝化菌和亚硝化菌富集培养液1～5ml接入硝化细菌分离纯化培养基和亚硝化细菌分离纯化培养基，在28～38℃温度下培养(培养箱培养)7～15天；把所得到的菌种分别接入到硝化菌筛选培养基和亚硝化菌筛选培养基，在28～38℃温度下培养7～15天；培养结束得到硝化菌和亚硝化菌。
上述将活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌筛选和驯化处理后得到硝化菌和亚硝化菌中，所用的硝化菌富集培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.5～5、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～3、磷酸氢二钾0.1～6、硫酸亚铁0.05～0.5、碳酸钙0.5～5和水1000；
所用的亚硝化菌富集培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.1～5、硫酸镁0.1～2、氯化钠0.1～4、磷酸氢二钾0.1～6、硫酸亚铁0.05～0.6、碳酸钙0.1～5和水1000；
所用的硝化菌分离纯化培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.5～5、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～3、磷酸氢二钾0.1～6、硫酸亚铁0.05～0.5、碳酸氢钙0.5～5、氯化钙0.05～5和水1000；
所用的亚硝化菌分离纯化培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.5～5、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～3、磷酸氢二钾0.1～5、硫酸亚铁0.05～0.4、碳酸钙0.1～5和水1000；
所用的硝化菌筛选培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.1～3、硫酸镁0.1～1、氯化钠0.1～2、磷酸氢二钾0.1～3、硫酸亚铁0.05～0.4、碳酸氢钙0.5～2、氯化钙0.05～3、二苯胺0.1～3、浓硫酸50～150和水1000；
所用的亚硝化菌筛选培养基包括按下述重量配比的各原料：硫酸铵0.1～2、硫酸镁0.1～1.5、氯化钠0.1～2、磷酸氢二钾0.1～3、硫酸亚铁0.05～0.5、碳酸氢钙0.5～2、氯化钙0.05～2、对氨基苯磺酸0.1～2、乙酸5～50、苯酚0.1～2和水1000；
上述制备硝化细菌菌剂的方法中还可以包括：在进行混配硝化菌和亚硝化菌得到的菌剂中加入稳定剂和菌种保护剂。所加入的稳定剂采用甘油、乙醇、乙二醇中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.05～2％；所述加入的菌种保护剂采用沸石粉、硅藻土、粉末活性炭中的任一种，其用量为硝化细菌菌剂重量的0.1～1％。
在硝化细菌载体的配方中加入的硝化细菌菌剂可以采用粉体或水分散体，若采用的是粉体，使用时先用水将硝化细菌菌剂粉体制成硝化细菌菌剂水分散体；也可以直接使用硝化细菌菌剂的水分散体，只要保证其内按固定计的硝化细菌菌剂含量符合上述配方中的用量即可，并且，当使用硝化细菌菌剂的水分散体时，上述配方中水的用量中包含硝化细菌菌剂的水分散体中所含水的量。该硝化细菌菌剂中的硝化细菌可以在无氧条件下休眠超过2h或可以存活超过2h。
上述制备硝化细菌载体所用原材料组分还可以包括：复合增强组分，一般采用无机组分，如活性炭、硅藻土、亲水型二氧化硅、玻璃粉、粉煤灰、污泥中的任一种或任意几种的组合，该复合增强组分的粒径为8～25微米，优选粒径为10～15微米，该复合增强组分的用量为0.001～3wt％。
本发明实施例的硝化细菌载体的制备方法具体如下：
按上述硝化细菌载体配方取各原料；
将能自由基聚合的水溶性单体、水溶性或水分散性高分子、硝化细菌菌剂、水、交联剂和自由基聚合引发剂按配比加入作为聚合反应器的容器中，混合均匀，在0～50℃恒温条件下放置2min～2h后，把聚合形成的凝胶从容器中取出，切成近立方体状，即得到硝化细菌载体。
本发明实施例制备的互穿网络水凝胶的结构均匀，制造方法简便易行，其压缩比超过55％，最高可达95％，有优异的弹性和渗透性。适合于在20～45℃可以生存的硝化细菌菌剂。该硝化细菌载体材料由于其中包埋有硝化细菌菌剂，可用于处理焦化废水、生活污水、垃圾渗滤液等一系列废水，可将氨氮转化为硝基氮，结合不同的处理工艺，可达到很好的处理效果。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例1提供一种硝化细菌载体，用于将氨氮转化为硝基氮，该微生物载体是一种具有互穿网络结构的水凝胶材料，该水凝胶材料由主体网络部分和互穿部分所组成，其中所述主体网络部分为由水溶性单体经自由基聚合形成的主体网络；互穿部分由具有相互作用基团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交联形式存在形成互穿网络；
该硝化细菌载体中包埋有硝化细菌菌剂，所述的硝化细菌菌剂为由硝化菌与亚硝化菌按1∶1的重量比例混合形成的菌剂。
该硝化细菌载体的制备方法如下：
按下述配比取各原料：
丙烯酰胺(能自由基聚合的水溶性单体)                  6wt％
聚乙烯醇(水溶性或水分散性高分子)                    2wt％
过硫酸铵/亚硫酸氢钠(引发剂)                         0.05wt％
N，N-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)                       0.1wt％
聚乙二醇二丙烯酸酯(自由基聚合引发剂)                0.5wt％
硝化细菌菌剂(硝化菌与亚硝化菌按1∶1的重量比例混合)  0.75wt％
无菌水                                              90.6wt％
其制备方法为：可以先将高分子配成溶液，然后将水溶性单体、高分子溶液、硝化细菌菌剂、无菌水、交联剂和引发剂按配比加入作为聚合反应器的容器中，在20℃温度条件下混合均匀，在40℃的恒温条件下放置25min后，把聚合形成的凝胶从容器中取出，切成3×3×3mm的近立方体状颗粒，即制得具有互穿网络结构的微生物载体，该硝化细菌载体的压缩比(变形率)达到88％。
上述硝化细菌载体中所用的硝化细菌菌剂可按下述方法制备得到，具体为：
取好氧池中的活性污泥，分别接入硝化菌富集培养基(硝化菌富集培养基为：硫酸铵0.5g，硫酸镁0.1g，氯化钠0.1g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸亚铁0.05g，碳酸钙0.5g，水1000ml)和亚硝化菌富集培养基(亚硝化菌富集培养基为：硫酸铵0.1g，硫酸镁0.1g，氯化钠0.1g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸亚铁0.05g，碳酸钙0.1g，水1000ml)中，38℃，180r/min，摇床培养为7d；
分别取上述的硝化菌和亚硝化菌富集培养液1ml接入硝化细菌分离纯化培养基(硝化菌分离纯化培养基为：硫酸铵0.5g，硫酸镁0.1g，氯化钠0.1g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸亚铁0.05g，碳酸氢钙0.5g，氯化钙0.05g，水1000ml)和亚硝化细菌分离纯化培养基(亚硝化菌分离纯化培养基为：硫酸铵0.5g，硫酸镁0.1g，氯化钠0.1g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸亚铁0.05g，碳酸钙0.1g，水1000ml)，38℃，培养为7d；
把上述得到的菌种分别接入到硝化菌筛选培养基(硝化菌筛选培养基为：硫酸铵0.1g，硫酸镁0.1g，氯化钠0.1g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸亚铁0.05g，碳酸氢钙0.5g，氯化钙0.05g，二苯胺0.1g，浓硫酸50ml，水1000ml)和亚硝化菌筛选培养基(亚硝化菌筛选培养基为：硫酸铵0.1，硫酸镁0.1，氯化钠0.1，磷酸氢二钾0.1，硫酸亚铁0.05g，碳酸氢钙0.5g，氯化钙0.05g，对氨基苯磺酸0.1g，乙酸5ml，苯酚0.1g，水1000ml)，38℃，培养为15d；
培养结束后，硝化菌和亚硝化菌按1∶1的重量比例混合即得到硝化细菌菌剂。
实施例2
本实施例2提供一种硝化细菌载体，用于将氨氮转化为硝基氮，该硝化细菌载体是一种具有互穿网络结构的水凝胶材料，该水凝胶材料由主体网络部分和互穿部分所组成，其中所述主体网络部分为由水溶性单体经自由基聚合形成的主体网络；互穿部分由具有相互作用基团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交联形式存在形成互穿网络；
该硝化细菌载体中包埋有硝化细菌菌剂，所述的硝化细菌菌剂为由硝化菌与亚硝化菌按5∶1的重量比例混合形成的菌剂。
该硝化细菌载体的制备方法如下：
按下述配比取各原料：
丙烯酰胺(能自由基聚合的水溶性单体)  8wt％
聚丙烯酸钠(高分子)                  0.15wt％
过硫酸铵/亚硫酸氢钠(引发剂)         0.08wt％
N，N-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)       0.2wt％
硝化细菌的水分散体(其中按固体计硝化细菌菌剂的含量为5wt％，其余25wt％为水)                             30wt％
无菌水                              61.55wt％
玻璃粉                              0.02wt％；
其制备方法为：将水溶性单体、高分子、硝化细菌的水分散体、无菌水、交联剂和玻璃粉按配比加入作为聚合反应器的容器中，30℃混合均匀，加入引发剂；在30℃恒温条件下放置40min后，把聚合形成的凝胶从聚合反应器中取出，切成3×3×3mm的近立方体状颗粒，制得具有互穿网络结构的含有硝化菌的微生物载体材料。该硝化细菌载体材料的压缩比(变形率)达到95％。
上述硝化细菌载体中，硝化细菌的水分散体中所用的硝化细菌菌剂可按下述方法制备得到，具体为：
取好氧池中的活性污泥，分别接入硝化菌富集培养基(硝化菌富集培养基为：硫酸铵2g，硫酸镁0.5g，氯化钠0.5g，磷酸氢二钾0.5g，硫酸亚铁0.05g，碳酸钙1g和水1000ml)和亚硝化菌富集培养基(亚硝化菌富集培养基：硫酸铵0.5g，硫酸镁0.2g，氯化钠0.4g，磷酸氢二钾0.1g，硫酸亚铁0.1g，碳酸钙1g，水1000ml)中，38℃，180r/min，摇床培养为7d；
分别取上述硝化菌和亚硝化菌富集培养液1ml接入硝化细菌分离纯化培养基(硝化菌分离纯化培养基为：硫酸铵2g，硫酸镁0.3g，氯化钠0.3g，磷酸氢二钾0.6g，硫酸亚铁0.1g，碳酸氢钙1g，氯化钙1g和水1000ml)和亚硝化细菌分离纯化培养基(亚硝化菌分离纯化培养基：硫酸铵1g，硫酸镁0.5g，氯化钠0.5g，磷酸氢二钾0.5g，硫酸亚铁0.2g，碳酸钙0.5g，水1000ml)，38℃，培养为15d；
把上述得到的菌种分别接入到硝化菌筛选培养基(硝化菌筛选培养基：硫酸铵0.5g，硫酸镁0.5g，氯化钠1g，磷酸氢二钾0.5g，硫酸亚铁0.2g，碳酸氢钙1g，氯化钙1g，二苯胺1g，浓硫酸50ml和水1000ml)和亚硝化菌筛选培养基(亚硝化菌筛选培养基：硫酸铵1g，硫酸镁1g，氯化钠1g，磷酸氢二钾1g，硫酸亚铁0.05g，碳酸氢钙0.5g，氯化钙0.05g，对氨基苯磺酸0.1g，乙酸5ml，苯酚0.1g，水1000ml)，38℃，培养为15d；
培养结束将得到的硝化菌和亚硝化菌按5∶1的重量比例混合即得到硝化细菌菌剂。
实施例3
本实施例3提供一种硝化细菌载体，用于将氨氮转化为硝基氮，该硝化细菌载体是一种具有互穿网络结构的水凝胶材料，该水凝胶材料由主体网络部分和互穿部分所组成，其中所述主体网络部分为由水溶性单体经自由基聚合形成的主体网络；互穿部分由具有相互作用基团的水溶性或水分散性高分子以线性或物理交联形式存在形成互穿网络；
该硝化细菌载体中包埋有硝化细菌菌剂，所述的硝化细菌菌剂为由硝化菌与亚硝化菌按10∶1的重量比例混合形成的菌剂。。
该硝化细菌载体的制备方法如下：
按下述配比取各原料：
丙烯酰胺(能自由基聚合的水溶性单体)  10wt％
海藻酸钠(高分子1)                   0.5wt％
丙烯酸钠(高分子2)                   0.1wt％
过硫酸铵或亚硫酸氢钠(引发剂)        0.06wt％
N，N-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)       0.4wt％
硝化细菌的水分散体(其中，按固体计的硝化细菌菌剂的含量为0.2wt％，其余58.8wt％的成份为水)                 60wt％
水                                  28.94wt％
其制备方法为：先将高分子配成高分子溶液，然后将单体、高分子溶液、硝化细菌的水分散体、水、交联剂、引发剂和其它组分按配比加入作为聚合反应器的容器中，混合均匀；在20℃恒温条件下放置1.5h后，把聚合形成的凝胶从聚合反应器中取出，切成3×3×3mm的近立方体状颗粒，即制得具有互穿网络结构的硝化细菌载体材料，该微生物载体材料的压缩比(变形率)达到78％。
上述硝化细菌载体中，硝化细菌的水分散体中所用的硝化细菌菌剂可按下述方法制备得到，具体为：
取好氧池中的活性污泥，分别接入硝化菌富集培养基(硝化菌富集培养基：硫酸铵5g，硫酸镁1g，氯化钠3g，磷酸氢二钾6g，硫酸亚铁5g，碳酸钙5g，水1000ml)和亚硝化菌富集培养基(亚硝化菌富集培养基：硫酸铵5g，硫酸镁2g，氯化钠4g，磷酸氢二钾6g，硫酸亚铁0.05g，碳酸钙5g，水1000ml)中，38℃，180r/min，摇床培养为7d；
分别取上述的硝化菌和亚硝化菌富集培养液1ml接入硝化细菌分离纯化培养基(硝化菌分离纯化培养基：硫酸铵5g，硫酸镁1g，氯化钠3g，磷酸氢二钾6g，硫酸亚铁0.5g，碳酸氢钙5g，氯化钙5g，水1000ml)和亚硝化细菌分离纯化培养基(亚硝化菌分离纯化培养基：硫酸铵5g，硫酸镁1g，氯化钠3g，磷酸氢二钾5g，硫酸亚铁0.4g，碳酸钙5g，水1000ml)，38℃，培养为15d。把所得到的菌种分别接入到硝化菌筛选培养基(硝化菌筛选培养基为：硫酸铵3g，硫酸镁1g，氯化钠2g，磷酸氢二钾3g，硫酸亚铁0.4g，碳酸氢钙2g，氯化钙3g，二苯胺3g，浓硫酸50ml，水1000ml)和亚硝化菌筛选培养基(亚硝化菌筛选培养基为：硫酸铵2g，硫酸镁1.5g，氯化钠2g，磷酸氢二钾3g，硫酸亚铁0.05g，碳酸氢钙2g，氯化钙2g，对氨基苯磺酸0.1g，乙酸5ml，苯酚0.1g，水1000ml)，28～38℃，培养为7～15d；
培养结束将得到的硝化菌和亚硝化菌按10∶1的重量比例混合即得到硝化细菌菌剂。
实施例4
本实施例4提供一种硝化细菌载体，用于将氨氮转化为硝基氮，该微生物载体是一种具有互穿网络结构的水凝胶。
该硝化细菌载体的制备方法如下：
按下述配比取各原料：
丙烯酸(水溶性单体1)                      0.5wt％；
甲基丙烯酸羟乙酯(水溶性单体2)            20％
聚乙二醇(高分子，分子量20000)            6wt％
过硫酸钾和亚硫酸氢钠(自由基聚合引发剂)   0.3wt％
N，N，N，N-四甲基亚乙基二胺(促进剂)      0.05％
聚乙二醇(400)二丙烯酸酯(交联剂)          2.5wt％
硝化细菌菌剂                             2wt％
无菌水                                   67.65wt％
活性炭粉术(复合增强组分)                 1wt％
其制备方法为：将水溶性单体1、水溶性单体2、高分子、硝化细菌菌剂、自由基聚合引发剂、无菌水、交联剂和活性炭粉术按配比加入作为聚合反应器的容器中，20℃温度下混合均匀，加入促进剂；在10℃恒温条件下放置60min后，把聚合形成的凝胶从聚合反应器中取出，切成3×3×3mm的近立方体状，即制得具有互穿网络结构的含有硝化细菌菌剂的硝化细菌载体材料。
本实施例中所用的硝化细菌菌剂可采用上述实施例1～3任一项中使用的硝化细菌菌剂。
下面对上述各实施例制得的用于将氨氮转化为硝基氮的包埋有硝化细菌菌剂的微生物载体的氨氮去除率和硝化速率进行测定，具体如下：
用上述各实施例制得的包埋有硝化细菌的微生物载体投入各生活污水厂的好氧池中，控制温度在20～38℃，pH值6.0～9.0，溶解氧在0.5mg/L以下，污泥沉降比SV30为15％～30％，停留时间3～6h，进水COD指标为400～650mg/L，出水COD指标为60～100mg/L，污泥回流比控制在1∶1～1∶4，进水硝酸盐和亚硝酸盐的含量为150～400mg/L。各工程的结果如下表所示。


通过上述对比可以看出，在添加本发明各实施例的硝化细菌载体的四个工程中，氨氮去除率和硝化速率均达到90％以上，明显高于采用含有不添加硝化细菌载体的活性污泥进行的处理的工程5，这说明在添加硝化细菌载体的工程中，载体有利于硝化细菌从外界污水中吸收氨氮转化成硝基氮，使最终出水氨氮达到国家一级A标准。并且在运行过程中，硝化细菌载体的投加较方便，抗冲击负荷能力较强，且运行管理方便，成本较低。
综上所述，本发明实施例的硝化细菌载体具有互穿网络结构的硝化细菌载体的压缩比可以达到95％，对照目前商品化的微生物载体的压缩比为55～70％，说明具有本发明所述结构的硝化细菌载体具有良好的机械性能。扩散性测试结果。另一方面，以4％海藻酸钠以2％CaCl₂水溶液固定后的凝胶微珠的扩散系数为1，上述各实施例的扩散系数在.0.3～2之间，小分子在该载体内部的扩散速率是对照目前的商品化的微生物载体的扩散系数的1.3～5倍。使用该硝化细菌载体包埋微生物简便易行，所得产品质量稳定，性能优良。并且，该硝化细菌载体中的硝化细菌菌剂，与一般的活性污泥法相比具有以下优点：(1)硝化细菌菌剂可以针对将氨氮转化为硝基氮的硝化细菌菌剂的配比不同，组成不同的降解生物链，彻底将氨氮转化为硝基氮；(2)硝化细菌菌剂足以适应有毒环境，且本身无毒无害；(3)把氨氮转化为硝基氮的速度快，转化能力强；(4)使用该硝化细菌菌剂将氨氮转化为硝基氮，污泥产量少；(5)使用该硝化细菌菌剂将氨氮转化为硝基氮，需要的设备简单，成本低廉，故障率低；(6)将氨氮转化为硝基氮的硝化速率快，硝化速率在90％以上；(7)污泥沉降性好，精密度高，稳定性高。该微生物载体的每个凝胶颗粒都可以看成是一个小的生物反应器用于承载硝化细菌菌剂，由于缩短了扩散距离，转化率明显提高，反应结束后还可以回收并重复使用。实际中，还可以通过调节水溶性单体、高分子和交联剂的种类和用量来调控载体对硝化细菌菌剂的扩散性能和压缩性能。使得该微生物载体的适用性较宽泛，可用于处理焦化废水、生活污水、垃圾渗滤液等一系列废水，将其中的氨氮转化为硝基氮，结合不同的处理工艺，可达到很好的处理效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。