CN105296460A

CN105296460A - 一种用于废水处理的微生物胶囊及其制备方法

Info

Publication number: CN105296460A
Application number: CN201510788221.4A
Authority: CN
Inventors: 谢治明; 王可利
Original assignee: Chongqing Taike Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Taike Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2035-11-17
Also published as: CN105296460B

Abstract

本发明公开一种用于废水处理的微生物胶囊，包括胶囊壳体和胶囊壳体内部的微生物复合物，所述微生物复合物包括质量百分含量为80～85％的微生物菌剂、10～12％的微孔淀粉和3～10％的活性炭粉，其制备方法包括步骤一、制备微生物菌剂；步骤二、将微生物菌剂、微孔淀粉和活性炭粉混合均匀，培养得到微生物菌剂-微孔淀粉-活性炭粉的微生物复合物；步骤三、制备微生物胶囊。采用本发明的一种用于废水处理的微生物胶囊及其制备方法，得到的微胶囊在培养后，具有更高的菌浓度，能在废水处理时提供更多微生物，从而大大提高废水处理效率。减少微胶囊投放量，节约成本。

Description

一种用于废水处理的微生物胶囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及微生物胶囊，具体涉及一种用于废水处理的微生物胶囊及其制备方法。

背景技术

目前用于处理废水的微生物菌剂一般是直接投加。由于微生物菌剂对废水环境条件很敏感，微生物菌剂不耐储存，因此延长微生物菌剂的储存时间很有必要。

微生物胶囊化技术是指通过化学或者物理的固定化方法用膜材将微生物包埋、封存在一个特定的区域内，并且保持微生物的生物活性的技术。胶囊由芯材和包裹在外面的壁材组成。形成微胶囊后，被包被物质与外界隔离，其性质几乎不受外部环境的影响，但在一定条件下可以完全释放。对微生物而言，胶囊化的微生物可以防止外界的不良环境对微生物的破坏作用，可保证在较长时间内的高存活率而延长其保存时间。微生物胶囊化后用于污水处理与传统的悬浮生物处理法相比具有效率高、反应易于控制、微生物的密度大、固液分离效果优良、对环境的耐受力强、污泥少等优点。因此在废水处理中有着重要的应用前景，也是以后微生物菌剂保存技术发展的一大趋势。

在实际生产中，微胶囊的制备主要采用三种基本方法：溶剂蒸发法、相分离法(凝聚法)和喷雾干燥法。

溶剂蒸发法又称干燥浴法。溶剂蒸发法是将芯材、壁材依次分散于于有机相中，然后加到与壁材不相容的溶液中，加热使溶剂蒸发，壁材析出而得到微胶囊。这种方法得到的微胶囊粒径在纳米范围内；相分离法(凝聚法)包含单凝聚法和复凝聚法。单凝聚法是将芯材分散在高分子壁材中后加入凝聚剂，由于大量水分与凝聚剂结合，使壁材溶解度下降而凝聚成微胶囊。复凝聚法是将芯材分散在两种带有相反电荷的包埋物中，改变pH值、温度等，使得两种壁材由于电荷间的作用而凝聚成微胶囊析出。然而这两种方法的生产成本较高。

喷雾干燥法是将芯材分散在壁材溶液中，雾化成小液滴，使溶解壁材的溶剂迅速蒸发凝固而制成微胶囊。该法比较简单，而且生产效率较高，适合工业化生产。但本法的缺点是a、外干燥器体积较大，建设费用高；b、制备的微胶囊通常粒径较小，在干燥时分散困难；c、芯材有可能残留在微胶囊表面；d、微生物对较高温度敏感，导致存活率较低。

此外，微生物胶囊化技术可延长微生物菌剂的保存时间，提高其存活率。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明目的之一在于提供一种用于废水处理的微生物胶囊。

本发明目的之二在于提供一种用于废水处理的微生物胶囊的制备方法。

本发明目的之一是这样实现的：

一种用于废水处理的微生物胶囊，包括胶囊壳体和胶囊壳体内部的微生物复合物，其要点是：所述复合微生物包括以下质量百分含量的原料：

微生物菌剂80～85％、

微孔淀粉10～12％、

活性炭粉3～10％。

本发明目的之二是这样实现的：

一种用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其要点在于包括以下步骤：

步骤一、制备微生物菌剂；

步骤二、将微生物菌剂、微孔淀粉和活性炭粉混合均匀，培养得到微生物菌剂-微孔淀粉-活性炭粉混合的微生物复合物；

步骤三、制备微生物胶囊。

上述步骤二中，先将微孔淀粉和活性炭粉灭菌，再与所述微生物菌剂混合均匀，然后再加入无菌水，并在无菌环境下振荡培养。

上述步骤二中，所述无菌环境的温度为30～39℃。

上述步骤二中，在90～130转/分的转速下振荡培养。

上述步骤二中，培养时间为20～55min。

在上述步骤二制备得到所述微生物复合物后，将所述微生物复合物与灭菌后的质量百分浓度为2～3％的海藻酸钠溶液和质量百分浓度为0.5～1.5％的吐温80混合，继续振荡培养10～20min，得到混合液，再进行步骤三，制备微生物胶囊。

上述步骤三中，先将所述混合液滴入无菌氯化钙溶液，固化得到凝胶球，将该凝胶球转移到壳聚糖-海藻酸钠溶液中，搅拌得到海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊。

上述步骤三中，将所述混合液在30～40min内恒速滴加到无菌的所述氯化钙溶液中，所述氯化钙溶液的质量百分浓度为2～4％，再在30～35℃的温度条件下固化25～30min，得到所述凝胶球，将该凝胶球用无菌水快速洗涤2～3次后再转移到所述壳聚糖-海藻酸钠溶液，搅拌25～30min后得到所述海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊，该壳聚糖-海藻酸钠溶液中壳聚糖的脱乙酰度大于等于85％，且相对分子质量为4.8～5.0×10⁵。

将上述海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊加入到0.05～0.06mol/L的柠檬酸钠溶液中洗涤，再于﹣4～0℃条件下冻干至水分含量≤5％。

有益效果：采用本发明的一种用于废水处理的微生物胶囊及其制备方法，得到的微胶囊在培养后，具有更高的菌浓度，能在废水处理时提供更多微生物，从而大大提高废水处理效率。减少微胶囊投放量，节约成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

一种用于废水处理的微生物胶囊，包括胶囊壳体和胶囊壳体内部的复合微生物，所述复合微生物包括以下质量百分含量的原料，如表1所示：

表1、微生物复合物的质量百分含量(％)

实施例4：

一种上述用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备微生物菌剂；

将废水处理用的各种微生物发酵培养至对数期中后期，温和离心、浓缩、洗涤菌体；然后根据废水水质将各种微生物的菌体按照相应比例复配，得到微生物菌剂(每克微生物菌剂(湿重)含有的微生物为2～5×10¹⁰个)。

所选取的微生物种类以及配比关系作为公知技术，例如微球菌、芽胞杆菌、产碱杆菌、黄杆菌、酵母菌等，本领域技术人员能够根据实际需要进行选取配比，在此不做赘述。

步骤二、将微孔淀粉和活性炭粉灭菌后，与所述微生物菌剂混合均匀，然后再加入无菌水，并在90～130转/分的转速和30～39℃的无菌环境下振荡培养20～55min，在振荡培养过程中，应防止气泡的产生，培养得到微生物菌剂-微孔淀粉-活性炭粉混合的微生物复合物，将该微生物复合物与灭菌后的质量百分浓度为2～3％的海藻酸钠溶液和质量百分浓度为0.5～1.5％的吐温80混合，继续振荡培养10～20min，得到混合液；

步骤三、制备微生物胶囊；

将所述混合液在30～40min内恒速滴加到无菌的氯化钙溶液中，该氯化钙溶液的质量百分浓度为2～4％，再在30～35℃的温度条件下固化25～30min，得到凝胶球，将该凝胶球用无菌水快速洗涤2～3次后转移到壳聚糖-海藻酸钠溶液内，搅拌25～30min后得到海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊，该壳聚糖-海藻酸钠溶液中壳聚糖的脱乙酰度大于等于85％，且相对分子质量为4.8～5.0×10⁵；

将所述海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊加入到0.05～0.06mol/L的柠檬酸钠溶液中洗涤，再于﹣4～0℃条件下冻干至水分含量≤5％。

下面结合试验例对本发明作进一步说明：

试验例：

分别设置对照组A、B、C，以及试验组A1、A2、B1、B2、C1和C2，A、B、C、A1、A2、B1、B2、C1和C2的区别仅在于以上所述微生物复合物的组分不同(详见表2)，各组均按照以上制备方法，分别制备微胶囊。

表2、各组中微生物复合物的组分及质量百分含量(％)

将以上各组制备得到的微胶囊化的微生物菌剂进行培养，接种量为1％(质量/体积)，每隔5小时取样一次，每次取出1mL微生物胶囊，用生理盐水洗涤3次，用破囊液破后用生理盐水定容到10mL，以活菌计数法测定菌浓度c，取C的常用对数lgc。其中破囊液为NaHCO₃(0.2mol/L)和Na₃C₆H₅O₇·H₂O(0.06mol/L)的混合溶液，其pH为7.8。

表3为在不同取样时间，测定得带各组的lgc。

表3、在不同时间各组的lgc

从表3可以看出，各组的lgc均随时间的增加而增大，在50小时左右，lgc达到最大值。从25小时开始，对照组A、B、C的lgc相比于试验组A1、B1、C1、A2、B2和C2具有显著增加。

说明：同时使用微孔淀粉和活性炭粉与微生物菌剂混合作为微生物复合物，制备得到的微生物胶囊在培养后，具有更高的菌浓度c，相对于仅采用微孔淀粉或活性炭粉与微生物菌剂混合制备微生物胶囊，能在废水处理时提供更多微生物，从而大大提高废水处理效率。减少微生物胶囊的投放量，节约成本。

采用本发明提供的方案，微生物菌剂的固定率达到92.6％～95％；由于使用的壳聚糖的分子量较大，其分子链长，与海藻酸钠的作用位点多，容易形成致密的络合交联，使得本法制备的微胶囊抗拉伸的性能良好。在培养过程中，其渗透率较低，为0.3～0.6％。由于传质阻力适中，因此，营养物质能够正常进入，使得微生物菌剂可以正常生长。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于废水处理的微生物胶囊，包括胶囊壳体和胶囊壳体内部的微生物复合物，其特征在于：所述微生物复合物包括以下质量百分含量的原料：

微生物菌剂80～85％、

微孔淀粉10～12％、

活性炭粉3～10％。

2.一种权利要求1所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、制备微生物菌剂；

步骤二、将所述微生物菌剂、微孔淀粉和活性炭粉混合均匀，培养得到微生物菌剂-微孔淀粉-活性炭粉混合的微生物复合物；

步骤三、制备微生物胶囊。

3.根据权利要求2所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，先将微孔淀粉和活性炭粉灭菌，再与所述微生物菌剂混合均匀，然后再加入无菌水，并在无菌环境下振荡培养。

4.根据权利要求3所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述无菌环境的温度为30～39℃。

5.根据权利要求2所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，在90～130转/分的转速下振荡培养。

6.根据权利要求2或5所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，培养时间为20～55min。

7.根据权利要求2所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：在所述步骤二制备得到所述微生物复合物后，将所述微生物复合物与灭菌后的质量百分浓度为2～3％的海藻酸钠溶液和质量百分浓度为0.5～1.5％的吐温80混合，继续振荡培养10～20min，得到混合液，再进行步骤三，制备微生物胶囊。

8.根据权利要求7所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，先将所述混合液滴入无菌氯化钙溶液，固化得到凝胶球，将该凝胶球转移到壳聚糖-海藻酸钠溶液中，搅拌得到海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊。

9.根据权利要求8所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，将所述混合液在30～40min内恒速滴加到无菌的所述氯化钙溶液中，所述氯化钙溶液的质量百分浓度为2～4％，再在30～35℃的温度条件下固化25～30min，得到所述凝胶球，将该凝胶球用无菌水快速洗涤2～3次后再转移到所述壳聚糖-海藻酸钠溶液，搅拌25～30min后得到所述海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊，所述壳聚糖-海藻酸钠溶液中壳聚糖的脱乙酰度大于等于85％，且相对分子质量为4.8～5.0×10⁵。

10.根据权利要求8所述的用于废水处理的微生物胶囊的制备方法，其特征在于：将所述海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠双层微胶囊加入到0.05～0.06mol/L的柠檬酸钠溶液中洗涤，再于﹣4～0℃条件下冻干至水分含量≤5％。