CN101392245B

CN101392245B - 絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备与应用

Info

Publication number: CN101392245B
Application number: CN2008100410477A
Authority: CN
Inventors: 赵晓祥; 詹小菁; 赵军
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: CN101392245A

Abstract

本发明涉及一种絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备与应用，制备：粪产碱杆菌接种于发酵培养基中，培养18～30h后得到对数生长期的菌体，离心，弃上清液，将菌体用生理盐水洗涤，离心，收集湿菌体；配制海藻酸钠和聚丙烯酰胺的混合水溶液，作为复合载体；将湿菌体和复合载体溶液，加入活性碳吸附后，混匀，用注射器注射到含有N，N’-亚甲基双丙稀酰胺的CaCl₂溶液中成球，固化交联，生理盐水和水冲洗后，将其依次浸泡在己二胺和戊二醛后，得絮凝粪产碱杆菌固定化小球。本发明的絮凝粪产碱杆菌固定小球可用于废水处理。

Description

絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备与应用

技术领域

本发明属微生物絮凝领域，特别是涉及一种以海藻酸钠和聚丙烯酰胺的复合作为固定化载体，制备得絮凝粪产碱杆菌固定小球及其应用。

背景技术

絮凝剂广泛应用与于污水处理、食品生产及生物发酵等工业领域，但目前广泛使用的无机和有机高分子絮凝剂的残留物通常会引起环境污染问题，甚至对人类具有致癌、致畸等毒性作用，已被许多国家禁止或限量使用，因而需要开发高效、安全无毒、不污染环境的新型絮凝剂。

生物絮凝剂主要是由微生物在特定培养条件下所分泌产生的具有絮凝活性的高分子生物聚合物，具有安全无毒、对环境友好等优点。目前，美国、英国、日本等国家对生物絮凝剂进行了研究，筛选出多种絮凝剂产生菌，并在絮凝条件、机理、产絮凝剂的基因控制、絮凝剂的纯化、性质及应用方面进行了系列工作。

但现在所有的微生物絮凝菌都是直接放入发酵培养基进行培养，这样在实际应用中，培养基中的菌株较为分散，生物量较少。从而影响了培养基中絮凝菌的含量及发酵液的絮凝效果。因而，需要克服发酵液中絮凝菌含量少的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备与应用，通过用粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)制备湿菌体、以海藻酸钠和聚丙烯酰胺为复合载体、以活性碳为吸附剂，制备了絮凝粪产碱杆菌固定化小球，该固定小球可用于废水处理。

本发明的絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备方法，包括步骤：

(1)湿菌体的制备

从上海松江污水处理厂的活性污泥中筛选得到的粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)接种于发酵培养基中，20～30℃培养18～30h后得到对数生长期的菌体，2500～3500r/min离心20～40min，弃上清液，将菌体用生理盐水洗涤，离心，收集湿菌体；

(2)复合载体的制备

称取0.15～0.3g海藻酸钠和0.25～0.5g聚丙烯酰胺(PAM)加入10ml去离子水中，于80℃水浴搅拌至完全溶解，制得1.5～3g/100ml海藻酸钠和2.5～5g/100ml聚丙烯酰胺的混合水溶液，冷却到40℃左右，作为复合载体；

(3)絮凝粪产碱杆菌固定化小球的制备

将重量比为1∶1～1∶3的步骤(1)制备的湿菌体和步骤(2)制备的复合载体溶液，以0.3g～0.6g活性碳/10ml复合载体吸附湿菌体15～45分钟后，将活性碳、菌液与复合载体混合均匀，用注射器注射到含有0.003g/ml～0.01g/ml N，N’-亚甲基双丙稀酰胺(BIS)的2～4gg/100ml CaCl₂溶液中成球，20～30℃固化交联20～28小时，再分别用生理盐水和蒸馏水各冲洗一次，然后在0.02～0.06mol/L的己二胺中浸泡0.5～1.5h，再用0.1～0.3mol/L的戊二醛浸泡5～20min，得絮凝粪产碱杆菌固定化小球。

所述絮凝粪产碱杆菌固定化小球的粒径范围是1.5～3mm。

本发明中，海藻酸钠和聚丙烯酰胺作为包埋材料，以活性碳作为吸附剂，以N，N’-亚甲基双丙稀酰胺的CaCl₂溶液作为交联剂，己二胺和戊二醛作为表面处理剂来制备絮凝粪产碱杆菌。

本发明的絮凝粪产碱杆菌固定小球可用于废水处理，处理条件是固定小球在25℃，转速150r/min，培养48小时后投入到废水中。

有益效果：

复合载体的固定化小球，与海藻酸钠小球相比强度略有下降，弹性较差，通透性增强。加入活性碳后，其机械性能改善，强度和稳定性有所提高。经过化学处理后，机械性能也大为提高，与处理后的海藻酸钠小球相差无几。复合载体中添加了PAM，粘度有所提高。

在批次培养实验中，化学处理后的固定化菌种在第12批次培养中絮凝率才大幅度下降。比海藻酸钠固定化菌种又略好一些，更加节约了生产时间。

经过脱水处理后，复合载体小球体积大量缩小，并且整体形态变形严重，表面和内部都出现皲裂的痕迹。在其内部结构中可以清晰的看到PAM的微粒，其分布均匀，并且粘满了絮凝菌。

应用固定化技术，提高了菌株的生物量，从而提高发酵液的絮凝性能，粪产碱杆菌经固定化后，最高絮凝率可达到94.23％，可用于废水处理。

附图说明

图1是含粪产碱杆菌的复合载体固定化小球的表面在50倍下的电镜照片；

图2是含粪产碱杆菌的复合载体固定化小球的表面在5000倍下的电镜照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1分离菌株

从上海松江污水处理厂采集活性污泥，进行样品预处理，富集培养再平板分离纯化得到四株细菌，通过初筛及复筛得到一株微生物絮凝剂产生菌。通过16S rDNA序列测定和分析比较，该菌株与粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)的同源率达100％，确定该菌株为粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)。

粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)16S rDNA序列，如下：

AGTCATGAATCCTACCGTGGTAATCGCCCCCCTTACGGTTAGGCTAACTACTTCTGGTA

AAACCCACTCCCATGGTGTGACGGGCGGTGTGTACAAGACCCGGGAACGTATTCACC

GCGACATGCTGATCCGCGATTACTAGCGATTCCGACTTCACGCAGTCGAGTTGCAGAC

TGCGATCCGGACTACGATCGGGTTTCTGGGATTGGCTCCCCCTCGCGGGTTGGCGACC

CTCTGTCCCGACCATTGTATGACGTGTGAAGCCCTACCCATAAGGGCCATGAGGACTT

GACGTCATCCCCACCTTCCTCCGGTTTGTCACCGGCAGTCTCATTAGAGTGCCCTTTC

GTAGCAACTAATGACAAGGGTTGCGCTCGTTGCGGGACTTAACCCAACATCTCACGA

CACGAGCTGACGACAGCCATGCAGCACCTGTGTTCCGGTTCTCTTGCGAGCACTTCC

AAATCTCTTCGGAATTCCAGACATGTCAAGGGTAGGTAAGGTTTTTCGCGTTGCATCG

AATTAATCCACATCATCCACCGCTTGTGCGGGTCCCCGTCAATTCCTTTGAGTTTTAAT

CTTGCGACCGTACTCCCCAGGCGGTCAACTTCACGCGTTAGCTGCGCTACCAAGGCC

CGAAGGCCCCAACAGCTAGTTGACATCGTTTAGGGCGTGGACTACCAGGGTATCTAAT

CCTGTTTGCTCCCCACGCTTTCGTGCATGAGCGTCAGTGTTATCCCAGGAGGCTGCCT

TCGCCATCGGTGTTCCTCCGCATATCTACGCATTTCACTGCTACACGCGGAATTCCACC

TCCCTCTGACACACTCTAGCTCGGTAGTTAAAAATGCAGTTCCAAAGTTAAGCTCTGG

GATTTCACATCTTTCTTTCCGAACCGCCTGCGCACGCTTTACGCCCAGTAATTCCGATT

AACGCTTGCACCCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGGTGCTTATT

CTGCAGGTACCGTCAGTTTCACGGGGTATTAGCCCATGACGTTTCTTTCCTGCCAAAA

GTGCTTTACAACCCGAAGGCCTTCATCGCACACGCGGGATGGCTGGATCAGGGTTTC

CCCCATTGTCCAAAATTCCCCACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAG

TCCCAGTGTGGCTGGTCGTCCTCTCAAACCAGCTACGGATCGTCGCCTTGGTGAGCC

GTTACCCCACCAACTAGCTAATCCGATATCGGCCGCTCTAATAGTGCAAGGTCTTGCG

ATCCCCTGCTTTCCCCCGTAGGGCGTATGCGGTATTAGCTACGCTTTCGCGTAGTTATC

CCCCGCTACTAGGCACGTTCCGATACATTACTCACCCGTTCGCCACTCGCCACCAGAC

CGAAGTCCGTGCTGCCGTTCGACTTGCATGTGTAAGGCATCCCGCTAGCGTCA。

实施例2絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备

挑取絮凝菌落，接种于通用发酵培养基中，20～30℃培养24h后得到对数生长期的菌体，3000r/min离心30min，弃去上清液，将菌体用生理盐水洗涤三次，再次离心，收集湿菌体。

称取0.2g海藻酸钠和0.3g聚丙烯酰胺(PAM)加入10ml去离子水中，于80℃水浴搅拌至完全溶解。制得2％海藻酸钠和3％聚丙烯酰胺(PAM)的水溶液，冷却到40℃左右，作为复合载体。

称取重量比为1∶1的上述湿菌体和复合载体溶液，以活性碳(0.4g/10ml载体)作为吸附剂，吸附湿菌体30分钟后，将活性碳，菌液与复合载体混合均匀，用注射器注射到含有0.006g/ml N，N’-亚甲基双丙稀酰胺(BIS)的4％CaCl₂溶液(25g/L)溶液中成球，25℃固化交联24小时。再分别用生理盐水和蒸馏水各冲洗一次，然后在0.06mol/L的己二胺中浸泡1h，再用0.3mol/L的戊二醛浸泡10min，得絮凝粪产碱杆菌固定小球。

实施例3高岭土悬浮液的絮凝处理

絮凝粪产碱杆菌固定小球(实施例2制备)的最佳絮凝条件为：高岭土的最初pH值为9.0，沉降时间为15min，最佳助凝剂投加量为4ml/(100ml 5％的高岭土悬浮液)，絮凝菌液投加量为1ml/(100ml 5％的高岭土悬浮液)。

经以上处理复合载体固定化效果好，只需要很少的添加量就能够完成絮凝，最高絮凝率可达到94.23％，并且絮凝速度快，絮花大。

实施例4处理印染废水

絮凝粪产碱杆菌固定小球(实施例2制备)在25℃、转速150r/min的摇床中培养48小时后投加到印染废水中，原印染废水水样的COD(化学需氧量)为1120mg/L，处理1个小时后，印染水样的COD为349mg/L，去除率为68.8％。

Claims

1.一种絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备方法，包括步骤：

(1)湿菌体的制备

粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)接种于通用发酵培养基中，20～30℃培养18～30h后得到对数生长期的菌体，2500～3500r/min离心20～40min，弃上清液，将菌体用生理盐水洗涤，离心，收集湿菌体；

(2)复合载体的制备

配制1.5～3g/100ml海藻酸钠和2.5～5g/100ml聚丙烯酰胺的混合水溶液，作为复合载体；

(3)絮凝粪产碱杆菌固定化小球的制备

将重量比为1∶1～1∶3的步骤(1)制备的湿菌体和步骤(2)制备的复合载体溶液，加入活性碳吸附湿菌体15～45分钟后，将活性碳、菌液与复合载体混合均匀，用注射器注射到含有0.003～0.01g/ml N，N’-亚甲基双丙稀酰胺的2～4g/100ml CaCl₂溶液中成球，20～30℃固化交联20～28小时，生理盐水和水冲洗后，在0.02～0.06mol/L的己二胺中浸泡0.5～1.5h，再用0.1～0.3mol/L的戊二醛浸泡5～20min，得絮凝粪产碱杆菌固定化小球。

2.根据权利要求1所述的絮凝粪产碱杆菌固定小球的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的活性碳用量是0.3g～0.6g活性碳/10ml复合载体。