CN105524944B - 微生物絮凝剂的制备方法及其应用、以及相关菌种在制备微生物絮凝剂上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物絮凝剂的制备方法，其步骤包括：将Klebsiella oxytoca MOW‑02‑05菌种在发酵培养液中培养；取发酵培养液离心，得到上清液，上清液加乙醇沉淀，并收集沉淀；沉淀溶于纯水后透析，冷冻干燥，制得粉末状微生物絮凝剂。还公开了上述微生物絮凝剂在含铁酸性废水处理中的应用。并公开了Klebsiella oxytoca MOW‑02‑05菌种在制备微生物絮凝剂上的应用。本发明的有益效果：本发明的微生物絮凝剂产量较高，絮凝效果好，处理范围广，对含铁的酸性废水均能起到好的沉降絮凝作用，且方法操作简单，原料廉价，用量显著节省。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物絮凝剂的制备方法及其在含铁酸性废水处理中的应用，以及Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种在制备微生物絮凝剂上的应用，属于工业废水处理技术领域。
背景技术
作为较早被使用的水处理剂，化学絮凝剂主要包括无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂，这类絮凝剂价格低廉，处理效果明显，但不易降解，大量使用会导致难以降解的剩余污泥大量富集，造成二次污染.与化学絮凝剂相比，微生物絮凝剂是由微生物产生具有絮凝功能的高分子有机物，主要成分为多糖和蛋白质，易生物降解，环境危害小，无二次污染，制备简单，成本低廉，生产周期短，是新型环境友好型废水处理剂，因此只要能够提高微生物絮凝剂的产量和纯度，将比传统絮凝剂更加适用。
酸碱废水是废水处理时最常见的一种，来自钢铁厂、化工厂、染料厂、电镀厂和矿山等，而这些产业都是各国的经济命脉，分布广泛，排污量大，在工业废水中占很大比例.如果不经过处理排放，将腐蚀管道，渠道和水工建筑物；排放入水体后将改变水体pH，破坏水体自然生态，对养殖业造成严重威胁；渗入土壤则容易造成污染，影响农业生产。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种微生物絮凝剂的制备方法。
本发明采取的技术方案为：一种微生物絮凝剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种在发酵培养液中培养；
(2)取发酵培养液离心，得到上清液，上清液加乙醇沉淀，并收集沉淀；
(3)沉淀溶于纯水后透析，冷冻干燥，制得粉末状微生物絮凝剂；
其中，Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种的保藏编号为CGMCC No.5237。
优选的，所述发酵培养液的pH值为7，其配比为：葡萄糖5.92g/L，KH2PO42g/L，Na2HPO4·12H2O 10.3g/L，NaCl 0.05g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 0.01g/L，尿素2.13g/L。
优选的，所述步骤(2)中在上清液中加入2倍体积的冰乙醇，搅拌，静置8小时以上，然后离心收集沉淀。
优选的，所述步骤(3)中透析使用分子量14kD的半透膜，透析时间在24小时以上。
本发明还提供了上述微生物絮凝剂在含铁酸性废水处理中的应用，其中废水的pH值范围为1.5-5。
优选的，处理温度在4-45℃之间。
本发明还公开了Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种在制备微生物絮凝剂上的应用，所述Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种的保藏编号为CGMCC No.5237。
生物材料保藏：
本发明采用的微生物由克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)诱变筛选而成，该菌株命名为产酸克雷伯氏菌MOW-02-05(Klebsiella oxytoca MOW-02-05)，MOW-02-05细菌的菌落圆点状，淡黄色，表面光滑，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCC No.5237，保藏日期：2011年9月9日.保藏单位的地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
本发明的有益效果：Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种系本实验室培育养出的菌种，用该菌种的发酵上清液纯化获得的微生物絮凝剂产量较高，絮凝效果好，处理范围广，对含铁的酸性废水均能起到好的沉降絮凝作用，且方法操作简单，原料廉价，本发明方法1L培养基约产出0.24g絮凝剂，50mL高岭土液添加0.2mg絮凝剂，质量体积比约1：250，而使用未纯化的其他微生物的发酵上清液作为絮凝剂，用量的体积比约为1：25左右，用量显著节省。
具体实施方式
实施例1
本微生物絮凝剂的制备方法，其步骤包括：
(1)用移液枪从菌种保存管里移取100μL Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌液至装有菌种活化培养基的三角瓶中，在设置温度为35℃、转速为150rpm的摇床里震荡12小时，用接种环蘸取少量菌液在活化平板培养基上划线，再将其置于培养箱中，在35℃下培养24小时，用接种环挑取活化平板培养基上的菌株接到装有菌种培养基的三角瓶中，在设置温度为35℃、转速为150rpm的摇床里震荡24小时；
菌种活化培养基的组分为：蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠10g，加水至1L，pH 7；
活化平板培养基的组分为：LB培养基平板组成成分为：蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠10g，琼脂15g，加水至1L，pH 7；
菌种培养基的配比为：葡萄糖5.92g/L，KH2PO4 2g/L，Na2HPO4·12H2O 10.3g/L，NaCl 0.05g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 0.01g/L，尿素2.13g/L，pH 7；
(2)将上述发酵培养液离心，得到胞外上清液，上清液加2倍体积的冰乙醇静置一夜后分离收集沉淀；
(3)沉淀溶于纯水后透析24h，冷冻干燥，制得粉末状微生物絮凝剂.1L培养基的产量为0.2-0.3g粉末状微生物絮凝剂。
实施例2
本微生物絮凝剂在含铁酸性废水处理中的应用，其步骤包括：
在4g/L浓度的含铁的高岭土悬浊液50ml中加入0.2mg的微生物絮凝剂，搅拌后静置10min，测量上层清液550nm吸光度值，其中高岭土悬浊液的铁浓度为3mM，pH值约为3，反应温度分别为4、25、35、45、55、65、75℃.实验结果见表1。
实施例3
本微生物絮凝剂在含铁酸性废水处理中的应用，其步骤包括：
在4g/L浓度的含铁的高岭土悬浊液50ml中加入0.2mg的微生物絮凝剂，搅拌后静置10min，测量上层清液550nm吸光度值，其中高岭土悬浊液的pH值约为3，反应温度为25℃，铁含量分别为0.5mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM.实验结果见表2。
实施例4
本微生物絮凝剂在含铁酸性废水处理中的应用，其步骤包括：
在4g/L浓度的高岭土悬浊液50ml中调节其pH分别为1.5，2，3，4，5，加入3mM的铁后其pH分别为1.48，2，2.5，2.7.加入0.2mg的微生物絮凝剂，搅拌后静置10min，测量上层清液550nm吸光度值，反应温度为25℃，实验结果见表3。
可见，本发明方法获得微生物絮凝剂对pH值酸性、温度4-45℃范围内的含铁废水中的沉淀均有良好的沉淀絮凝效果，絮凝率达到90％以上。
对比例1
在4g/L浓度的含铁的高岭土悬浊液50ml中加入的化学絮凝剂聚丙烯酰胺，其中高岭土悬浊液的pH值为3，反应温度为25℃，铁含量为3mM，加入聚丙烯酰胺0.2g测得550nm吸光度值为0.848，絮凝率为：66.4％；加入聚丙烯酰胺0.3g测得550nm吸光度值为0.142，絮凝率为：94.4％。
表1实施例2高岭土悬浊液絮凝度
| 反应温度(℃) | 絮凝率(％) |
| 4 | 96.16％ |
| 25 | 94.75％ |
| 35 | 97.2％ |
| 45 | 96.67％ |
| 55 | 80.06％ |
| 65 | 78.71％ |
| 75 | 0％ |
表2实施例3高岭土悬浊液絮凝度
| Fe<sup>3+</sup>浓度(nM) | 絮凝率(％) |
| 0.5mM | 77.2％ |
| 1mM | 91.1％ |
| 1.5mM | 96.1％ |
| 2mM | 96.8％ |
| 2.5mM | 97.9％ |
| 3mM | 99.7％ |
表3实施例4高岭土悬浊液絮凝度
| 高岭土pH | 加铁后高岭土pH | 絮凝率(％) |
| 1.5 | 1.48 | 84.6％ |
| 2 | 2 | 92.9％ |
| 3 | 2.5 | 97.65％ |
| 4 | 2.7 | 95.67％ |
| 5 | 2.7 | 98.05％ |
絮凝率的计算方法：配制4g/L的高岭土悬浊液50mL，其中高岭土悬浊液的铁浓度为3mM.加入0.2mg的微生物絮凝剂.以未添加絮凝剂的高岭土悬浊液作空白对照，搅拌1min后静置10min，测试高岭土悬浊液在550nm的光浊度变化.絮凝率计算公式：
絮凝率/％＝(A-B)/A*100％ (1)
式中：A—高岭土悬浊液的对照组OD550；
B—加入絮凝剂后高岭土悬浊液OD550。
Claims (7)
1.一种微生物絮凝剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种在发酵培养液中培养；
(2)取发酵培养液离心，得到上清液，上清液加乙醇沉淀，并收集沉淀；
(3)沉淀溶于纯水后透析，冷冻干燥，制得粉末状微生物絮凝剂；
其中，Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种的保藏编号为CGMCC No.5237。
2.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述发酵培养液的PH值为7，其配比为：葡萄糖5.92g/L，KH2PO4 2g/L，Na2HPO4·12H2O 10.3g/L，NaCl 0.05g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，FeSO4·7H2O 0.01g/L，尿素2.13g/L。
3.根据权利要求2所述的微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中在上清液中加入2倍体积的乙醇，搅拌，静置8小时以上，然后离心收集沉淀。
4.根据权利要求3所述的微生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中透析使用分子量14000D的半透膜，透析时间在24小时以上。
5.一种权利要求1-4中任一项的方法制得的微生物絮凝剂在含铁酸性废水处理中的应用，其中废水的pH值范围为1.5-5。
6.根据权利要求5所述的微生物絮凝剂在含铁酸性废水处理中的应用，其特征在于：处理温度在4-45℃之间。
7.Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种在制备微生物絮凝剂上的应用，其特征在于：所述Klebsiella oxytoca MOW-02-05菌种的保藏编号为CGMCC No.5237。
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