CN102630606B

CN102630606B - 一种富集自然水体中氨氮含量的生物制剂合成及其应用

Info

Publication number: CN102630606B
Application number: CN2012100955846A
Authority: CN
Inventors: 雷春生; 雷思宇; 谢芳
Original assignee: Changzhou Yahuan Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Changzhou Yahuan Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-04-02
Also published as: CN102630606A

Abstract

本发明公开了一种去除天然水体中低浓度氨氮的生物制剂的合成方法，该方法采用鸡血、枸橼酸钠抗凝剂、葡萄糖、磷酸氢二钾、苹果酸、甘露醇、单硝酸异山梨醇酯、异亮氨基酸、硫代硫酸钠等为原料，在pH=4.0~8.0、高温为115~120°C条件下多次灭菌，反应6~7小时，制备得到一种类似于血红蛋白的生物制剂。本发明与其他生物脱氮法相比，具有工艺简单，易于存储，半衰期长，给药周期少，适用pH范围为4.0~10.0的特点；不会给环境带来二次污染；产品纯度高，能100%去除水体中低浓度的氨氮。

Description

一种富集自然水体中氨氮含量的生物制剂合成及其应用

技术领域

本发明涉及一种去除天然水体中低浓度氨氮的生物制剂合成制备方法,属于生物合成领域。

背景技术

天然水体中氮磷含量很低，水量大，且不流动，很容易造成水体富营养化，城市水厂常规处理工艺往往无法去除水源中低浓度的氨氮，致使饮用水水质得不到保障，对人们的健康造成威胁。

目前处理水中氨氮的方法主要包括吹脱法、硝化与反硝化法、活性炭吸附法、折点加氯法、离子交换法等，这些方法各有其优缺点。经吹脱法处理后水中氨氮的质量浓度可低于1mg/L，流程简单，处理效果稳定，基建费和运行费较低，但是该方法用于低温水吹脱效率明显降低，填料结垢往往严重干扰运行，且吹脱出的氨对环境产生二次污染；硝化与反硝化技术仅适合于处理废水中的高浓度氨氮，而对于处理给水中低浓度的氨氮收效甚微；沸石选择性交换吸附，利用沸石对NH₄ ⁺的强选择性，采用交换吸附工艺去除水中氨氮，且交换吸附饱和的沸石经再生可重复利用，但该法适用于处理废水中高浓度氨氮，再生时排出的高浓度合氨废液必须进行处理，使得成本增加；折点加氯法通过调节投氯量，改变水中氯和氨的比例，利用氯的强氧化性，将水中氨氮氧化成氮气去除，结构表明折点加氯能将水中的氨氮处理到mg/L数量级，但处理过程中需加入过量的氯，具有生成含氯消毒副产物的潜能而不适宜用于微污染水源中的氨氮去除。王涛等人针对城市污水氮磷浓度较低的特点，结合城市污水处理旁路污泥减量的技术，探索利用了鸟粪石结晶沉淀法回收污水中的氮磷，通过鸟粪石沉淀反应，氮去除率最高可达51%。CN10104150提出了一种臭氧催化氧化强化去除水中氨氮的方法，既可以处理高浓度氨氮废水，也可以处理低浓度氨氮废水；可在常温常压下进行，且催化剂可进行恢复处理，不会造成二次污染，但氨氮不能高效去除，成本高。

目前，在国内外采用的脱氨氮工艺中，物理化学法运行成本高、对环境造成二次污染，其应用了受到一定限制；生物脱氮法能较为有效、彻底地去除氮，且比较经济，因而得到广泛应用。然而，对于低浓度（﹤5mg/L）氮的去除存在一定的局限性，因此，探究一种生物制剂，100%去除水体中低浓度氮具有实际应用价值。

发明内容

本发明针对自然水体中低浓度氮磷高效去除率的技术不足，提供了一种生物制剂的合成方法，该生物药剂类似于血红蛋白，将其注射到水体里的黑鱼中，使得鱼体血液当中产生一种能与水体中的氮结合能力强的物质，导致鱼对氮具有生物浓缩作用，浓缩因子达到几千或几万，从而把周围水环境中的氮去除掉，解决了水体富营养化问题。

本发明所采用的原料为：鸡血、枸橼酸钠抗凝剂、葡萄糖、磷酸氢二钾、苹果酸、甘露醇、单硝酸异山梨醇酯、异亮氨基酸、硫代硫酸钠等合成一种类似于血红蛋白的生物制剂，其最大的特点在于可注射到黑鱼体内，导致鱼对氮的生物浓缩达到几千甚至几万，100%去除水中低浓度氨氮。

本发明采用的技术方案是：

一种去除天然水体中低浓度氨氮的生物制剂的合成方法，该方法采用鸡血、枸橼酸钠抗凝剂、葡萄糖、磷酸氢二钾、苹果酸、甘露醇、单硝酸异山梨醇酯、异亮氨基酸、硫代硫酸钠等为原料，最终调节pH=7.0~8.0，其中，新鲜鸡血用量50~60mL，枸橼酸钠抗凝剂1~2g，葡萄糖溶液5~10mL，磷酸氢二钾 2.1~2.5g ，甘露醇10~20mL、单硝酸异山梨醇酯5~8mL，异亮氨酸6~10mL（20ug/L）。

本发明中类似血红蛋白的生物制剂的合成过程：

（1）取50~60mL新鲜鸡血，用杀菌纱布滤去不溶物后，加入1~2g枸橼酸钠抗凝剂，置于比容管中，离心5~10min后，提取上层浅黄色的血浆；

（2）将上述血浆置于50mL具塞比色管中，在30~40°C恒温水浴中放置1~2h，加入2%的葡萄糖溶液5~10mL，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用去离子水定容，再用0.15~0.20um滤膜过滤除菌；

（3）将2.1~2.5g 磷酸氢二钾、1.5~ 2.0g氯化钠溶解于100mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌30~40min，冷却至60~70°C，再加入滤膜除菌后的血浆溶液；

（4）待溶液冷却至40~45°C下时，加入20~25mL苹果酸，调节pH=4.0~7.0；

（5）在上述溶液中加入10~20mL甘露醇、5~8mL单硝酸异山梨醇酯，搅拌，维持温度在70~80°C，并以无菌操作加入20ug/L 异亮氨酸6~10mL ，在120°C下灭菌10~15min，补充蒸发的水分，调整pH=5.0~7.0后，灭菌15~20min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清夜；

（6）在上述清夜中加入硫代硫酸钠0.2~0.25g，0.1mol/L 氯化钠溶液2~5mL，调节pH=7.0~8.0，于115°C灭菌10~15min，冷却至50~55°C，混合后倒入灭菌试管中，在低温3~10°C下避光保存，备用。

本发明制备得到的类似血红蛋白的生物制剂，其特征在于，外观为无色透明液体，易于吸收，半衰期长，给药周期少，需在低温3~10°C下保存。

本发明制备得到的生物制剂，类似于血红蛋白，将其注射到水体里的黑鱼中，使得鱼体血液当中产生一种能与水体中的氮结合能力强的物质，导致鱼对氮具有生物浓缩作用，浓缩因子达到几千或几万，从而100%去除周围水环境中的氮，解决了水体富营养化问题。

本发明的有益效果是：

（1）制得的试剂易于存储，半衰期长，给药周期少，适用pH范围为4.0~10.0；

（2）完全采用生物技术，工艺简单，不会给环境带来二次污染；

（3）产品纯度高，能100%去除水体中低浓度的氨氮。

具体实施方式

本发明所采用的原料为：

鸡血、枸橼酸钠抗凝剂、葡萄糖、磷酸氢二钾、苹果酸、甘露醇、单硝酸异山梨醇酯、异亮氨基酸、硫代硫酸钠等合成一种类似于血红蛋白的生物制剂，其最大的特点在于可注射到鱼体内，导致鱼对氮的生物浓缩达到几千甚至几万，100%去除水中低浓度氨氮。

本发明具体合成步骤：

（2）将上述血浆置于50mL具塞比色管中，在30~40°C恒温水浴中放置1~2h，加入浓度2%的葡萄糖溶液5~10mL，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用去离子水定容，再用0.15~0.20um滤膜过滤除菌；

（5）在上述溶液中加入10~20mL甘露醇、5~8mL单硝酸异山梨醇酯，搅拌，维持温度在70~80°C，并以无菌操作加入20ug/L 异亮氨酸6~10mL ，在120°C下灭菌10~15min，补充蒸发的水分，调整pH=5.0~7.0后，灭菌15~20min后，冷却，静置，直至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；

（6）在上述清液中加入硫代硫酸钠0.2~0.25g，0.1mol/L氯化钠溶液2~5mL，调节pH=7.0~8.0，于115°C灭菌10~15min，冷却至50~55°C，混合后倒入灭菌试管中，在低温3~10°C下避光保存，备用。

本发明的生物制剂的使用方法：

准备5000mL低温低浊废水（N含量达1~3mg/L），将该生物制剂注射到黑鱼体内，注射剂的量为黑鱼质量的0.1%~0.2%，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中的氨氮含量。

实例1

取50mL新鲜鸡血，用杀菌纱布滤去不溶物后，加入1g枸橼酸钠抗凝剂，置于比容管中，离心5min后，提取上层浅黄色的血浆；

将上述血浆置于50mL具塞比色管中，在30°C恒温水浴中放置1h，加入2%的葡萄糖溶液5mL，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用去离子水定容，再用0.15um滤膜过滤除菌；

将2.1g 磷酸氢二钾、1.5g氯化钠溶解于100mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌30min，冷却至60°C，再加入滤膜除菌后的血浆溶液；待溶液冷却至40°C下时，加入20mL苹果酸，调节pH=4.0；

在上述溶液中加入10mL甘露醇、5mL单硝酸异山梨醇酯，搅拌，维持温度在70°C，并以无菌操作加入20ug/L 异亮氨酸6mL ，在120°C下灭菌10min，补充蒸发的水分，调整pH=5.0后，灭菌15min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；

在上述清液中加硫代硫酸钠0.2g，0.1mol/L 氯化钠溶液2mL，调节pH=7.0，于115°C灭菌10min，冷却至50°C，混合后倒入灭菌试管中，在低温3°C下避光保存，备用。

准备5000mL低温低浊废水（N含量达1mg/L），将该制剂注射到黑鱼体内，注射剂的量为黑鱼质量的0.1%，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中的氨氮含量。

结果表明：该生物制剂在黑鱼体内对氮的浓缩因子达到18500，检测不到水体中氨氮的含量，即100%去除水中低浓度的氨氮。

实例2

取55mL新鲜鸡血，用杀菌纱布滤去不溶物后，加入1.5g枸橼酸钠抗凝剂，置于比容管中，离心8min后，提取上层浅黄色的血浆；

将上述血浆置于50mL具塞比色管中，在35°C恒温水浴中放置1.5h，加入2%的葡萄糖溶液8mL，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用去离子水定容，再用0.18um滤膜过滤除菌；

将2.3g 磷酸氢二钾、1.8g氯化钠溶解于100mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌35min，冷却至65°C，再加入滤膜除菌后的血浆溶液；

待溶液冷却至42°C下时，加入22mL苹果酸，调节pH=5.0；

在上述溶液中加入15mL甘露醇、6mL单硝酸异山梨醇酯，搅拌，维持温度在75°C，并以无菌操作加入20ug/L 异亮氨酸8mL ，在120°C下灭菌12min，补充蒸发的水分，调整pH=6.0后，灭菌18min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；

在上述清液中加入硫代硫酸钠0.23g，0.1mol/L 氯化钠溶液4mL，调节pH=7.5，于115°C灭菌12min，冷却至52°C，混合后倒入灭菌试管中，在低温5°C下避光保存，备用。

准备5000mL低温低浊废水（N含量达2mg/L），将该制剂注射到黑鱼体内，注射剂的量为黑鱼质量的0.15%，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中的氨氮含量。

结果表明：该生物制剂在黑鱼体内对氮的浓缩因子达到22500，检测不到水体中氨氮的含量，即100%去除水中低浓度的氨氮。

实例3

取60mL新鲜鸡血，用杀菌纱布滤去不溶物后，加入2g枸橼酸钠抗凝剂，置于比容管中，离心10min后，提取上层浅黄色的血浆；

将上述血浆置于50mL具塞比色管中，在40°C恒温水浴中放置2h，加入2%的葡萄糖溶液10mL，混合均匀，转移至100mL容量瓶中，用去离子水定容，再用0.20um滤膜过滤除菌；

将2.5g 磷酸氢二钾、 2.0g氯化钠溶解于100mL去离子水中，搅拌，待完全溶解后高温高压灭菌40min，冷却至70°C，再加入滤膜除菌后的血浆溶液；

待溶液冷却至45°C下时，加入25mL苹果酸，调节pH=7.0；

在上述溶液中加入20mL甘露醇、8mL单硝酸异山梨醇酯，搅拌，维持温度在80°C，并以无菌操作加入20ug/L 异亮氨酸10mL ，在120°C下灭菌15min，补充蒸发的水分，调整pH=7.0后，灭菌20min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清夜；

在上述清液中加入硫代硫酸钠0.25g，0.1mol/L 氯化钠溶液5mL，调节pH=8.0，于115°C灭菌15min，冷却至55°C，混合后倒入灭菌试管中，在低温10°C下避光保存，备用。

准备5000mL低温低浊废水（N含量达3mg/L），将该制剂注射到黑鱼体内，注射剂的量为黑鱼质量的0.2%，给药期为三天，每天注射一次，最后检测水体中的氨氮含量。

结果表明：该生物制剂在黑鱼体内对氮的浓缩因子达到24500，检测不到水体中氨氮的含量，即100%去除水中低浓度的氨氮。

Claims

1.一种富集自然水体中氨氮含量的生物制剂合成及其应用，其特征在于：以鸡血、枸橼酸钠抗凝剂、葡萄糖、磷酸氢二钾、苹果酸、甘露醇、单硝酸异山梨醇酯、异亮氨基酸、硫代硫酸钠为原料，合成一种类似于血红蛋白的生物制剂。

2.根据权利要求1所述一种富集自然水体中氨氮含量的生物制剂合成及其应用，其特征在于具体制备过程为：

（5）在上述溶液中加入10~20mL甘露醇、5~8mL单硝酸异山梨醇酯，搅拌，维持温度在70~80°C，并以无菌操作加入20ug/L 异亮氨酸6~10mL ，在120°C下灭菌10~15min，补充蒸发的水分，调整pH=5.0~7.0后，灭菌15~20min后，冷却，静置，至烧杯内溶液分层，经无菌过滤得到上层无色清液；

（6）在上述清液中加入硫代硫酸钠0.2~0.25g，0.1mol/L 氯化钠溶液2~5mL，调节pH=7.0~8.0，于115°C灭菌10~15min，冷却至50~55°C，混合后倒入灭菌试管中，在低温3~10°C下避光保存，备用。