CN103253775B - 一种微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂及其制备和应用方法，包括Pannonibacter phragmitetus B7.菌株(其已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为：CCTCC NO:M2013025)的发酵培养、微生物絮凝剂的提取和制备及微生物絮凝剂与双氰胺甲醛树脂的联合脱色剂，以及联合脱色剂在印染废水中的处理方法。本发明所采用的双氰胺甲醛树脂，带有高正电荷，能够高效的结合印染废水中的残余染料。所采用的微生物絮凝剂分布于发酵液上清，发酵工艺简单，微生物絮凝剂提取和制备方便。两种药剂联合使用，具有极好的协同作用，脱色率至少能达到90%。

Description

一种微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂及其制备和应用方法

技术领域

本发明涉及微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂及其制备和应用方法一种联合处理印染废水方法，具体是指一种利用Pannonibacter phragmitetus B7.菌(其已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为：CCTCC M2013025)产生的微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂，及其制备方法和处理印染废水的新工艺。

背景技术

在各类工业废水的排放治理中，印染废水是我国目前主要有害、难处理的工业废水之一，其特点是排放量大、色度深、有机污染物含量高、水质变化频率大，其中尤以染料的污染最为严重。随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步，浆料、新型助剂、染料等在印染行业中被大量使用。印染废水成分复杂，主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团及极性基团。印染废水处理主要以脱色和降低COD为目的。目前所用试剂主要包括脱色剂和絮凝剂，均为化工聚合产品。该类型絮凝剂多为多胺、三聚氰胺和双氰双胺等合成的阳离子型絮凝剂，助凝剂为聚合铝盐系列和聚丙烯酰胺类等。研究表明，目前市场上用于印染废水处理的絮凝剂及助凝剂均存在一定的毒副作用。特别是广泛使用的助凝剂聚合氯化铝中的铝离子具有一定的神经毒性，而聚丙烯酰胺的合成单体丙烯酰胺则具有严重的“三致”作用。这些潜在的危险都对人类的健康和生态环境的平衡造成了巨大的威胁。

微生物絮凝剂是由一些特殊的微生物在其生长过程中产生的，包括微生物产生的胞外多聚物，荚膜，糖蛋白，甚至菌体等。根据目前的研究报道，微生物絮凝剂主要是由多糖，蛋白质，糖蛋白，少量的脂类和核酸组成的，一般在菌体生长的对数期产生。由于微生物絮凝剂具有绿色无污染的优势，目前已经成为研究热点。

传统的化学脱色剂一般是指聚合氯化铝等带阳离子的金属盐，但是由于铝离子的神经毒性问题，现代工业中应用的脱色剂主要是有机高分子聚合物。该类聚合物一般都带有强正电荷，能够高效地与各类染料结合，迅速降低印染废水的色度，最终使水质达到国家标准。

但是，尽管有机高分子脱色剂能够有效降低色度，但是依然存在成本过高，以及潜在的环境生态危害问题。因此,有必要开发新的水处理工艺,尽量减少有害化学脱色剂和助凝剂的使用。

发明内容

本发明的目的是以提供一种新型微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂的联合脱色剂，还提供该联合脱色剂的制备方法和处理高色度印染废水的应用方法，进一步的提高印染废水的水处理效果，降低水处理成本，减轻环境污染。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）微生物絮凝剂的制备，将固体斜面上的菌种Pannonibacter.phragmitetus B7，保藏编号为CCTCC M2013025接种于种子液体培养基中，旋转式震荡培养，制备一级种子；按照体积百分比5-10%的接种量将一级种子接种于发酵培养基中，在160-180rpm，28-30℃条件下旋转式震荡培养48-60h；将发酵液离心除去菌体后，采用冷乙醇使微生物絮凝剂粗品变性，形成沉淀；再干燥，得到微生物絮凝剂；所述的发酵培养基的组成：葡萄糖3-8g/L，CaCO₃0.05-0.3g/L，Na₂HPO₄1-3g/L，FeCl₃0.003-0.006g/L，MgSO₄·7H₂0.3-0.6g/L，酵母粉0.5-1g/L，水定容到1L，pH7.8-8.5；

（2）步骤（1）得到的微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂构成联合脱色剂。

上述方法中制备一级种子时将固体斜面上的菌种Pannonibacter.phragmitetus B7，保藏编号为CCTCC M2013025接种于装有10-20mL种子液体培养基的100mL三角瓶中，在160-180rpm，28-30℃条件下旋转式震荡培养18-20h，制备一级种子。

上述固体斜面培养基配方为：牛肉膏5g，蛋白胨10g，琼脂15-20g,水定容至1000mL，pH7.4-7.8；种子液体培养基配方为：牛肉膏5g，蛋白胨10g，水定容至1000mL，pH7.4-7.8。

上述方法中将发酵液离心除去菌体后，采用2-4倍体积的冷乙醇使微生物絮凝剂粗品变性，形成沉淀；再在40-60℃条件下干燥，得到微生物絮凝剂。

一种微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂，是由上述的方法制备而成。

所述的微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂的应用方法，在印染废水中加入微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂，搅拌后静置即可；且处理印染废水时，先加入双氰胺甲醛树脂，再加入微生物絮凝剂。三者的投加质量比例为双氰胺甲醛树脂:微生物絮凝剂:印染废水=1-1.25:10-15:5×10⁸。

具体是在50mL印染废水中，分别加入500ppm的双氰胺甲醛树脂0.2-0.25mL，置于磁力搅拌器搅拌1-3min后，再次加入1g/L的微生物絮凝剂1-1.5mL，搅拌1-3min；静置3-5min。

本发明主要是提供了一种处理印染废水的联合脱色剂，选用Pannonibacter.hragmitetus B7(其已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为：CCTCC M2013025)菌株作为微生物絮凝剂菌种，经发酵培养和提取制备印染废水处理用微生物絮凝剂。先用双氰胺甲醛树脂对印染废水进行脱色处理，然后，选用微生物絮凝剂进行絮凝处理，实现印染废水的迅速脱色。

微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联用的依据是：由于印染废水成分复杂，单纯依靠一种试剂并不能迅速降低高浓度废水的色度。双氰胺甲醛树脂脱色剂带有强正电荷，能够有效的结合各种染料。但是存在不能迅速沉降，成本高和环境污染等问题。特别是，与各种化学絮凝剂联用之后，污染和健康问题更为突出。由于微生物絮凝剂具有一般具有较大的分子量，由于电中和，桥联及卷扫作用，能够起到高效的絮凝作用。而且，对环境和人类的健康没有危害。两种试剂联用，不仅能够迅速达到印染废水处理的要求，而且能够节省处理成本，降低环境污染。

本发明主要处理印染废水流程主要包括化学脱色和微生物絮凝剂絮凝两部分：

1）化学脱色

对于不同的印染废水采用双氰胺甲醛树脂脱色剂进行处理，得到该印染废水的最佳药剂投加量。本技术的主要目的是促使脱色剂充分与残余染料结合，并不需要明显降低废水色度。

2）生物絮凝

在残余染料和脱色剂充分结合以后，投加一定量的微生物絮凝剂。目的主要是实现快速絮凝作用，降低印染废水的色度。

实验结果如下：

1）两种药剂单独使用：

利用双氰胺甲醛树脂脱色剂单独处理实验室配制的模拟印染废水，双氰胺甲醛树脂脱色剂能够与染料迅速结合，但是并不能迅速澄清。

利用微生物絮凝剂单独处理实验室配制的模拟印染废水，不能够有效的降低色度。

2）两种药剂联合脱色

利用双氰胺甲醛树脂脱色剂先与残留染料结合后，再用微生物絮凝剂进行絮凝处理，最终脱色率达到90%左右，并能有效降低废水的COD（化学需氧量）。

上述实验结果表明，双氰胺甲醛树脂和微生物絮凝剂之间具有良好的协同作用，联合处理印染废水，能够有效的去除印染废水中的残留染料，处理效率高，工艺简单，成本低廉，不存在环境污染问题，具有很高的应用价值。

本发明菌株Pannonibacter phragmitetus B7已经于2013年1月17日在中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心进行了保藏，保藏号为：CCTCC M2013025。

附图说明

图1为本发明微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂处理模拟印染废水效果图。

具体实施方式

以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1微生物絮凝剂的制备

Pannonibacter phragmitetus B7(CCTCC M2013025)菌株，从印染废水厂活性污泥中采样、分离获得，在LB培养基上经过72h培养后,形成淡黄色,粘稠菌落。经过生理生化实验，表明该菌为革兰氏阴性菌。该菌能够分泌表达胞外多聚物，该多聚物能够作为絮凝剂应用于发酵液预处理，目前未有利用Pannonibacter phragmitetus类细菌获得微生物絮凝剂的报道。

1)产絮凝剂菌种的发酵培养

种子培养基的重量组成（g/L）：

斜面固体培养基：牛肉膏5，蛋白胨10，水定容至1000mL，琼脂15-20，pH7.4-7.8。种子液体培养基：牛肉膏5，蛋白胨10，水定容至1000mL，pH7.4-7.8；

发酵培养基的重量组成（g/L）：葡萄糖3-8，CaCO₃0.05-0.3，Na₂HPO₄1-3，FeCl₃0.003-0.006，MgSO₄·7H₂O0.3-0.6，酵母粉0.5-1，水定容至1000mL，pH7.8-8.5。

将固体斜面上的Pannonibacter.phragmitetus B7(其已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为：CCTCC M2013025)菌种，接种于装有20mL种子液体培养基的100mL三角瓶中，在160-180rpm，28-30℃条件下旋转式震荡培养18-20h，制备一级种子；按照10%的接种量将一级种子接种于发酵培养基中，在160-180rpm，28-30℃条件下旋转式震荡培养48-60h。

2)微生物絮凝剂的提取与制备

a)发酵液经10000-12000rpm离心分离30分钟，上清转管，去沉淀；

b)向上清中加入2-4倍体积的无水乙醇，充分混匀后4℃静置过夜；

c)将乳白色絮状沉淀复溶于单蒸水中。重复b，c两步三次。最终得到的淡黄色沉淀为微生物絮凝剂粗品。将该粗品在40℃烘干后得白色微生物絮凝剂制剂；

d)所得白色微生物制剂按所需浓度配置成水溶液。

实施例2双氰胺甲醛树脂脱色剂和微生物絮凝剂联合处理模拟印染废水

模拟印染废水：活性黄3RS0.0075g/L；活性红3BS0.03g/L；活性蓝KNB0.0125g/L；小苏打7g/L；盐（氯化钠）20g/L；该污水的pH值为10.77；色度为1100倍。

取50mL模拟印染废水于小烧杯中，分别加入500ppm的双氰胺甲醛树脂脱色剂0.2mL，置于磁力搅拌器搅拌1min后，再次加入1g/L的微生物絮凝剂1-1.5mL，搅拌1min；静置3min后，取上清在波长540nm处测定吸光光度值。以模拟印染废水作为对照，计算脱色率（脱色率=（A-B）/A*100%,A:处理后上清液吸光光度值，B：对照品吸光光度值）。实验结果说明采用0.2mL浓度为500ppm的脱色剂和1-1.5mL的微生物絮凝剂(1g/L)就能达到90%左右的脱色率，如图1所示。同时，用重铬酸钾法测定COD去除率，实验结果，废水的COD从196.5mg/L下降至89.5mg/L,COD去除率达到54.6%。

因此，双氰胺甲醛树脂脱色剂和微生物絮凝剂联合处理印染废水工艺，能够有效去除印染废水的色度、颗粒物杂质等，能有效减轻印染废水处理过程中生化处理的负荷,具有很高的经济价值和推广价值。

Claims (9)

1.一种微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）微生物絮凝剂的制备，将固体斜面上的菌种Pannonibacter.phragmitetus B7，保藏编号为CCTCC M2013025接种于种子液体培养基中，旋转式震荡培养，制备一级种子；按照体积百分比5-10%的接种量将一级种子接种于发酵培养基中，在160-180rpm，28-30℃条件下旋转式震荡培养48-60h；将发酵液离心除去菌体后，采用冷乙醇使微生物絮凝剂粗品变性，形成沉淀；再干燥，得到微生物絮凝剂；所述的发酵培养基的组成：葡萄糖3-8g/L，CaCO₃0.05-0.3g/L，Na₂HPO₄1-3g/L，FeCl₃0.003-0.006g/L，MgSO₄·7H₂O0.3-0.6g/L，酵母粉0.5-1g/L，水定容到1L，pH7.8-8.5；

（2）步骤（1）得到的微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂构成联合脱色剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备一级种子时将固体斜面上的菌种Pannonibacter.phragmitetus B7，保藏编号为CCTCC M2013025接种于装有10-20mL种子液体培养基的100mL三角瓶中，在160-180rpm，28-30℃条件下旋转式震荡培养18-20h，制备一级种子。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，固体斜面培养基配方为：牛肉膏5g，蛋白胨10g，琼脂15-20g,水定容至1000mL，pH7.4-7.8；种子液体培养基配方为：牛肉膏5g，蛋白胨10g，水定容至1000mL，pH7.4-7.8。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将发酵液离心除去菌体后，采用2-4倍体积的冷乙醇使微生物絮凝剂粗品变性，形成沉淀；再在40-60℃条件下干燥，得到微生物絮凝剂。

5.一种微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂，其特征在于，是由权利要求1-4任一项所述的方法制备而成。

6.权利要求5所述的微生物絮凝剂和双氰胺甲醛树脂联合脱色剂的应用方法，其特征在于，在印染废水中加入双氰胺甲醛树脂和微生物絮凝剂，搅拌后静置即可。

7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，处理印染废水时，先加入双氰胺甲醛树脂，再加入微生物絮凝剂。

8.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，三者的投加质量比例为双氰胺甲醛树脂:微生物絮凝剂:印染废水=1-1.25:10-15:5×10⁸。

9.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，50mL印染废水中，分别加入500ppm的双氰胺甲醛树脂0.2-0.25mL，置于磁力搅拌器搅拌1-3min后，再次加入1g/L的微生物絮凝剂1-1.5mL，搅拌1-3min；静置3-5min。

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