CN101121920A

CN101121920A - 一种生物絮凝剂的制备方法

Info

Publication number: CN101121920A
Application number: CNA2007100183939A
Authority: CN
Inventors: 岳淑宁; 马齐; 张强; 秦涛; 张红艳; 阮祥稳; 李世强; 李忠玲
Original assignee: INSTITUTE OF ENZYME TECHNOLOGY OF SHANXI ACADEMY OF SCIENCES
Current assignee: INSTITUTE OF ENZYME TECHNOLOGY OF SHANXI ACADEMY OF SCIENCES
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2027-08-01
Also published as: CN100549159C

Abstract

一种生物絮凝剂的制备方法，本发明的特点是，采用曲霉菌发酵培养，在温度28～30℃、pH6～7、通气条件下搅拌发酵培养48～60小时；将发酵液过滤、浓缩，在浓缩液中加入乙醇，静置后离心分离，将沉淀物用乙醇洗涤后，真空干燥，得浅黄褐色絮凝剂粗品。本发明制备方法具有生产条件简单、成本低廉的优点。所制备的生物絮凝剂适用于含颗粒状杂质或污物的污水处理，用量一般在0.1‰～0.3‰范围。经对污水絮凝处理证明，与已有技术相比，具有絮凝效果好、絮凝速度快、用量低、对环境无污染、且对人体无毒害作用的优点。

Description

一种生物絮凝剂的制备方法

技术领域

本发明属于用微生物制备生物絮凝剂的方法，涉及污水处理技术领域。

背景技术

絮凝沉降法在水处理中占有极其重要的地位，国内外的工业废水处理，使用絮凝沉降法的比例占60％-75％，而自来水工业几乎100％使用絮凝法作为净水手段。目前广泛应用于水处理中的絮凝剂主要有无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂。由于无机絮凝剂一般用量较大且易对环境产生二次污染，如聚合铝系列的铝离子会对人类健康产生危害；而有机高分子絮凝剂(如：聚丙烯酰胺)的残留物不易被微生物降解，且其单体具有强烈的神经毒素和“三致”(致畸形、致突变、致癌)效应。美、英等国对有机高分子絮凝剂的使用做出严格限制，限制有机高分子絮凝剂的最大投加量。相比之下，天然生物高分子絮凝剂(如壳聚糖、淀粉衍生物、明胶等)是从自然物中提取并稍经化学改性处理的物质，使用这类絮凝剂，具有无毒或低毒、无二次污染的特点，但其絮凝活性低，单独用于絮凝净化的效果也不理想。微生物絮凝剂是由微生物产生的代谢产物组成，有良好的絮凝沉淀性能，具有生物可降解性、安全无毒，对生态环境也不产生污染。能用于生产絮凝剂的微生物种类多、生长快、易于实现工业化，用微生物生产絮凝剂具有广阔的发展前景，可广泛应用于自来水、工业废水、城市污水的处理中，是目前极具发展潜力的新型高效环保型材料。

经检索，在该领域的相关专利有：①由节杆菌制备生物絮凝剂的方法(申请号为200310105515.X)，从其生产的培养基组成来看，成本相对较高，对废水处理的pH在6-9，作用范围相对较窄，其絮凝沉淀效果不清楚。②一种鞘鞍醇杆菌及用它制备糖蛋白类生物絮凝剂的方法(申请号为200410023988.X)，该絮凝剂的絮凝效果相对较低，成本较高；③从诺卡氏菌制备的一种生物絮凝剂(申请号为01108045.0)，其絮凝效果相对较低；④利用豆渣生产微生物絮凝剂的生产菌及其生产工艺(申请号为200610031485.6)，该发明是由多粘类芽孢杆菌制备生物絮凝剂，其生产工艺相对复杂，对高龄土的絮凝率达到94％，絮凝效果相对较低；⑤利用生物制氢废液制取生物絮凝剂的方法(申请号为200410044040.2)，该发明在絮凝效果试验中以无机絮凝剂氯化铝为助凝剂，而氯化铝本身就是絮凝效果很好的絮凝剂，因此，并没有体现出该发明絮凝剂的絮凝效果。

在以上专利申请中普遍存在有所制备絮凝剂的絮凝效果不高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用曲霉制备絮凝剂的方法，能获得高效的微生物絮凝剂，并具有生产条件简单、成本低的优点。

本发明所提出的用曲霉制备絮凝剂的方法，是通过以下技术方案实现：

先配制发酵培养液，其组成的重量百分比为：玉米淀粉3％～6％，尿素0.03％～0.06％，硫酸铵0.4％～0.6％，氯化钠0.05％～0.1％，磷酸氢二钾0.05％～0.1％，磷酸二氢钾0.1％～0.4％，加水至所需体积；

于发酵培养液中接种曲霉菌种子液，在温度28～30℃、pH6～7、通气条件下搅拌发酵培养48～60小时；将发酵液过滤、浓缩(可采用超滤浓缩或薄膜浓缩)，在浓缩液中加入乙醇，使乙醇终浓度为60～68％，室温下静置半小时以上，离心分离，将沉淀物用乙醇洗涤1-2次后，真空干燥，得浅黄褐色絮凝剂制品。

由以上可以看出，本发明通过对曲霉菌发酵条件的选择，使制备方法具有生产条件简单、成本低廉的优点。所制备的生物絮凝剂适用于含颗粒状杂质或污物的污水处理，例如生活污水、造纸污水，尤其对pH5～10范围内的污水有较好的处理效果。使用方法与其他水处理絮凝剂的使用方法相同，用量根据不同处理对象有所不同，一般在0.1‰～0.3‰范围。本发明所制备的絮凝剂经对污水絮凝处理证明，其具有絮凝效果好、用量低、对环境无污染的优点。用本发明所制备的絮凝剂经对浓度为0.5％的高龄土检测，絮凝率达98％；经西安市临潼区环境监测站检测，其对生活污水絮凝率达97％，对造纸厂中断水絮凝率达92％，与聚合氯化铝比较，具有絮凝速度快，用量低，絮凝效果好，且对人体无毒害作用的优点。

本发明制备絮凝剂的收率在2～3％，为浅黄褐色粉末，易溶于水，主要成分为蛋白质和多糖；具有絮凝活性高、用量少、絮凝速度快的优点。该絮凝剂用法与一般絮凝剂相同，适用温度为10～80℃，高于或低于这个温度，活性有所下降；pH 5～10，适用范围宽；用量根据不同处理对象有所不同，一般在0.1‰～0.3‰。

该絮凝剂应用后，通过环保部门监测，絮凝效果比较理想，并证明该产品具有以下特点：当投加量为0.1‰～0.2‰时，对西安市临潼区临河生活污水絮凝率达97％，COD的去除率达93％；对西安市汉兴纸业有限公司造纸污水絮凝率达92％，COD的去除率达87％；其用量比该公司现用的聚合氯化铝低，絮凝速度相对聚合氯化铝快。

具体实施方式

本发明制备生物絮凝剂所选用的曲霉菌为酱油曲霉菌(Aspergillussojae)，由陕西省微生物研究所购得。该菌的主要特征：在查氏培养基上菌落较大，直径为1.5～2.0cm，质地疏松，呈现绒毛状，菌丝为白色，成熟后孢子颜色为灰绿色；在显微镜下观察，菌丝透明，有分枝和分隔，有分生孢子梗，能产生分生孢子。其种子培养液可按以下组份(重量百分比)配制：玉米淀粉3％～5％，尿素0.03％～0.06％，酵母膏0.04％～0.06％，氯化钠0.05％～0.06％，磷酸氢二钾0.1％～0.2％，磷酸二氢钾0.2％～0.4％，加水至所需体积。

实例1、

按重量百分比配制摇床培养基，其组成为玉米淀粉4％，尿素0.04％，硫酸铵0.5％，氯化钠0.06％，磷酸氢二钾0.1％，磷酸二氢钾0.3％，加自来水至3L，配成液体发酵培养基。将培养基分装于1L摇瓶内，每瓶装培养基300ml，按照培养液重量的3％接种酱油曲霉菌种子液，在温度29℃、pH 6、通气条件下培养50小时，摇床转数为140rpm，观察摇瓶内液体清亮、固体物均匀则培养完成。

将发酵液过滤、浓缩(采用薄膜浓缩：流速100L/h，温度60℃)至1L，向浓缩液搅拌加入95％乙醇，使乙醇终浓度为66％，室温静置半小时后，离心分离，将沉淀物用乙醇洗涤1次，真空干燥，得浅黄褐色絮凝剂制品87g。

检测絮凝效果：取3组装有0.5％高岭土溶液的检测瓶，1组加0.01％的本发明絮凝剂，2组加0.2％的聚合氯化铝，3组为不加絮凝剂的高岭土悬浮液对照。充分摇匀后静置5分钟，用752N型分光光度计在550nm处分别测定上清液的光密度。通过絮凝率来表示絮凝活性，公式如下：

絮凝率(％)＝(A-B)/A×100％

A：不加絮凝剂对照的上清液在550nm处的光密度值

B：加絮凝剂溶液的上清液在550nm处的光密度值

经测定，对0.5％的高岭土悬浮液，本发明微生物絮凝剂的絮凝率为98％，聚合氯化铝的絮凝率为95％。

实例2、

按重量百分比配制20L发酵液，其组成为：玉米淀粉5％，尿素0.05％，硫酸铵0.6％，氯化钠0.08％，磷酸氢二钾0.1％，磷酸二氢钾0.4％，加水至所需体积。再按发酵培养液体积5％接种酱油曲霉菌种子液，在温度30℃、pH7、搅拌条件下通气培养58小时。

将发酵液过滤、浓缩(采用超滤浓缩)至约5L，在浓缩液中搅拌加入无水乙醇，使乙醇终浓度为63％，室温下静置半小时以上，离心分离，将沉淀物用乙醇洗涤2次，真空干燥，得絮凝剂粗品468g。

对西安市临潼区临河生活污水的絮凝处理：按加0.015％的本发明絮凝剂和加0.3％的聚合氯化铝及不加絮凝剂的对照，将检测分为3个组。充分摇匀后静置30分钟，用752N型分光光度计在550nm处测定其上清液的光密度。经测定，对生活污水，本发明微生物絮凝剂的絮凝率为97％，COD的去除率达93％；聚合氯化铝的絮凝率为85％，COD的去除率达90％。

实例3、

按重量百分比配制23L发酵培养液，其组成为：玉米淀粉6％，尿素0.06％，硫酸铵0.6％，氯化钠0.1％，磷酸氢二钾0.1％，磷酸二氢钾0.4％，加水至所需体积。再按发酵液体积5％接种酱油曲霉菌种子液，在温度30℃、pH7、搅拌通气培养55小时。

将发酵液过滤、浓缩(采用薄膜浓缩)至约4.6L，在浓缩液中搅拌加入无水乙醇，使乙醇终浓度为60％，室温下静置半小时以上，离心分离，将沉淀物用乙醇洗涤1次，真空干燥后得絮凝剂粗品613g。

对西安市汉兴纸业有限公司造纸中断水的絮凝处理：按加0.02％的本发明絮凝剂和加0.5％的聚合氯化铝及不加絮凝剂的对照，将检测分为3个组。充分摇匀后静置30分钟，用752N型分光光度计在550nm处测定其上清液的光密度。经测定，对造纸污水，本发明微生物絮凝剂的絮凝率为92％，COD的去除率达87％；聚合氯化铝的絮凝率为84％，COD的去除率达78％。

Claims

1.一种生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，于发酵培养液中接种曲霉菌种子液，在温度28～30℃、pH6～7、通气条件下搅拌发酵培养48～60小时；将发酵液过滤、浓缩，在浓缩液中加入乙醇，使乙醇终浓度为60～68％，室温下静置后，离心分离，将沉淀物用乙醇洗涤1-2次，真空干燥，得絮凝剂制品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发酵培养液组成的重量百分比为：玉米淀粉3％～6％，尿素0.03％～0.06％，硫酸铵0.4％～0.6％，氯化钠0.0 5％～0.1％，磷酸氢二钾0.05％～0.1％，磷酸二氢钾0.1％～0.4％，加水至所需体积。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的曲霉菌为酱油曲霉菌。