CN107758869A - 一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法 - Google Patents

一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，包括如下步骤：步骤一；制备分泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂，从活性污泥中分离、纯化、筛选出絮活性高的菌株，以及接种扩大培养。步骤二；粗絮凝剂提取。步骤三；将粗絮凝制剂投加到制革废水的处理系统中。本发明方法在制革废水处理系统中投加提取的粗絮凝制剂，微生物絮凝剂是带有电荷的生物大分子，投加到系统中后主要发生桥联作用、电性中和和化学反应，从而加速将污染物降解去除。利用微生物胞外聚合物进行絮凝降解，绿色环保，在提高去除率的同时可实现强化处理效果，使生化系统运行稳定、氨氮、有机物等污染物处理效果好、出水水质稳定，且投资及运行费用低。

Description

一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法。
背景技术
制革废水是指以动物皮为原料，通过浸水去肉、脱毛浸灰、脱灰软化、浸酸靴制、复靴、中和、染色、加脂等制革各工序产生的废液"制革工序大部分在转鼓内完成，每一工序产生的废液通常间歇排放且水质、水量差别较大。制革工序中产生以下几种典型废水：(1)浸灰、脱灰工序产生的有机物、氨氮及SS等污染物、碱度及硬度含量极高的含硫废水；(2)浸酸铬靴、复靴、加脂染色工序产生含铬、有机溶剂及络合染料的废水；(3)脱脂工序产生的含有大量油脂和皂化物的脱脂废水；(4)其他与制革生产直接或间接相关的综合废水。
可见制革废水中有机物、氨氮、SS、有毒污染物等含量均较高，成分复杂，极难处理。
目前，多数制革企业排放的含铬废水分流不彻底，仅对浸酸靴制工序的含铬废水进行除铬处理，其他工序废水则直接汇入综合废水处理，复靴，加脂及染色工序产生的废水铬含量在100mg/L左右，且色度较高，未经脱铬处理导致综合废水铬含量超标。含硫废水中有机物！氨氮及SS等污染物含量极高，汇入综合废水处理增大了硫化物去除难度，硫化物进入生物处理系统影响活性污泥的沉降性能，使生物系统稳定性差、出水水质不稳定。
生化方法作为一种经济有效的处理方法经常被采用，制革废水中硫、铬等有毒污染物及SS、无机污染物含量均较高，,当水中硫化物浓度达到5一25mg/L或总铬浓度达到2一5mg/L微生物就无法正常生存，生化系统瘫痪。废水中高含量的SS、钙、镁等无机组分进入生化系统使活性污泥无机组分含量过高，降低活性污泥中有效微生物量，影响曝气系统效果，生化效果不佳，系统曝气器、管道、设备结垢较严重。废水中硫酸根的含量高达数百毫克升，常规AO工艺废水长时间停留在厌氧环境下硫酸根易被还原为硫离子，增大废水处理难度。由于废水中氨氮浓度较高，硝化菌及反硝化菌快速生长所需的营养物及碱度条件无法保证，常导致氨氮去除效果差。
微生物絮凝剂是指细菌、真菌、放线菌等微生物直接制取或者通过生物技术提取具有絮凝活性的次生代谢产物，并且其能够使水中不易降解的固体悬浮颗粒和胶体颗粒等絮凝、沉淀的特殊高分子化合物，是一种高效、安全、能自然降解的新型水处理剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，包括如下步骤：
步骤一：制备分泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂，从活性污泥中分离、纯化、筛选出絮活性高的菌株，以及接种扩大培养。
步骤二；粗絮凝剂提取。
步骤三；将粗絮凝制剂投加到制革废水的处理系统中。
其中，在步骤一中，取适量制革废水处理系统活性污泥，将其稀释涂布于含有60g/L碳酸钙、1μmol/L ZnSO4的牛肉膏蛋白胨琼脂平板上，于28℃培养24h，再从平板上挑选形态为绒毛状或絮状的菌落，经多次划线分离纯化，得到霉菌纯菌株；将获得的菌株分别接种至液体培养基中摇床培养72小时(30℃，160r/min)培养，依据发酵上清液的絮凝能力，筛选出絮活性高的菌株，并对其进行鉴定；将确定后的菌种接种到查氏(CS)液体培养基中进行扩大培养值稳定期，培养温度为30℃，摇床转速为160r/min，培养48-72小时。
其中，在步骤二中，将步骤一扩大培养后的泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂以12000r/min离心10min，弃去上清液，用丙酮以1∶3的比例提取菌体，然后以5000r/min离心10min；取沉淀物于30℃干燥箱中干燥后研细，可得到固体絮凝剂的粗制剂。
其中，步骤一所述的分泌胞外聚合物的霉菌属真菌为米曲霉和黑曲霉。
其中，步骤一所述的查氏(CS)液体培养基：NaNO3 0.3g，KCl 0.05g，K2HPO3 0.1g，MgSO4 0.5g，Fe2(SO4)3 0.001g，蔗糖3g，琼脂1.3g，pH为6.7，H2O 100mL。
其中，所述的分泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂应用于处理制革综合废水，能够提高制革废水中的色度、氨氮、COD、铬的去除率。
本发明的有益效果为：本发明方法从制革废水的处理系统活性污泥中筛选微生物，提取胞外分泌物再投加到系统中能够快速正常运作，不会因为条件变化过大而失去活性。在制革废水处理系统中投加提取的粗絮凝制剂，微生物絮凝剂是带有电荷的生物大分子，投加到系统中后主要发生桥联作用、电性中和和化学反应，从而加速将污染物降解去除。所以无需往处理系统中投加任何其他化学絮凝药剂，不会造成二次污染，利用微生物胞外聚合物进行絮凝降解，绿色环保，在提高去除率的同时可实现强化处理效果，使生化系统运行稳定、氨氮、有机物等污染物处理效果好、出水水质稳定，且该系统结构并不复杂，投资及运行费用低。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。
微生物絮凝剂，是一类由某些种类的细菌、放线菌、霉菌、酵母菌等在特定的培养条件下，其生长代谢至一定阶段产生并分泌到细胞外具有絮凝活性的代谢产物，其化学组成分类主要有蛋白质、多糖、脂类和DNA等大分子物质。它具有良好的絮凝沉淀性能，安全、无毒，易于生物降解。
微生物絮凝剂依据来源不同可分为三类：一类是直接利用微生物细胞的絮凝剂，如某些细菌、霉菌、放线菌和酵母菌等，他们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中；另一类是利用微生物细胞提取的葡聚糖、甘露糖、蛋白质和N-乙酰葡萄糖胺等，它们都是良好的微生物絮凝剂；还有一类是利用微生物细胞代谢产物制备的絮凝剂，如细胞分泌到胞外的粘液质、多糖以及多肽、脂类及其复合物。微生物絮凝剂是带有电荷的生物大分子,关于它的絮凝机理主要有以下三种：
a.桥联作用絮凝剂借助离子键和氢键同时结合了多个颗粒分子,因而在颗粒间起到了“中间桥梁”的作用,把这些颗粒连接在一起，从而使之形成网状结构沉淀下来。
b.电性中和水中胶体一般带有负电荷,当带有一定正电荷的链状生物大分子絮凝剂靠近这种胶粒时，将中和其表面的部分电荷，使胶体脱稳,从而使胶粒之间、胶粒与絮凝剂分子之间产生互相碰撞，通过分子间作用力凝聚而沉降下来。
c.化学反应生物大分子中某些活性基团与被絮凝物质相应的基团之间发生了化学反应，从而聚集成较大分子而沉淀下来。
不同成分的MBF具有不同的絮凝机理。多糖类絮凝剂多数为阴离子型絮凝剂，絮凝机理为“吸附架桥”；如果多糖分子中含有未乙酰化的氨基糖，絮凝剂就有阳离子型絮凝剂的性能；如果为复合糖类、蛋白质类絮凝剂，它们的性质取决于结合蛋白的性质和结构，往往具有两性絮凝剂的特征，其絮凝机理为“吸附中和架桥”。本发明中使用的絮凝剂主要成分为多糖和蛋白质，因此含有-COOH、-NH2、-OH等基团，是一种分子量较大的天然有机高分子絮凝剂，分子量大，分子链伸展性好，分子的有效长度较大，是一种两性絮凝剂。且能在金属离子的激发下，中和正负电荷，并借助范德华力、氢键、化学键等分子间的作用力吸附到颗粒表面，在一个分子长链上同时吸附多个颗粒，发挥吸附桥联作用，达到处理效果。
从制革废水的处理系统活性污泥中筛选微生物，提取胞外分泌物再投加到系统中能够快速正常运作，不会因为条件变化过大而失去活性。在最初筛选菌种的时候需要测定絮凝剂的活性，目的是从分离的出的菌种中选出胞外分泌物较多且活性较强的几株菌，在工程使用中无需测活性，粗提取出胞外分泌物即可。
实施例1
用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，包括如下步骤：
步骤一：制备分泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂，从活性污泥中分离、纯化、筛选出絮活性高的菌株，以及接种扩大培养。
步骤二；粗絮凝剂提取。
步骤三；将粗絮凝制剂投加到制革废水的处理系统中。
优选地，在步骤一中，取适量制革废水处理系统活性污泥，将其稀释涂布于含有60g/L碳酸钙、1μmol/L ZnSO4的牛肉膏蛋白胨琼脂平板上，于28℃培养24h，再从平板上挑选形态为绒毛状或絮状的菌落，经多次划线分离纯化，得到霉菌纯菌株；将获得的菌株分别接种至液体培养基中摇床培养72小时(30℃，160r/min)培养，依据发酵上清液的絮凝能力，筛选出絮活性高的菌株，并对其进行鉴定；将确定后的菌种接种到查氏(CS)液体培养基中进行扩大培养值稳定期，培养温度为30℃，摇床转速为160r/min，培养48-72小时。
优选地，在步骤二中，将步骤一扩大培养后的泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂以12000r/min离心10min，弃去上清液，用丙酮以1∶3的比例提取菌体，然后以5000r/min离心10min；取沉淀物于30℃干燥箱中干燥后研细，可得到固体絮凝剂的粗制剂。
优选地，步骤一所述的分泌胞外聚合物的霉菌属真菌为米曲霉和黑曲霉。
优选地，步骤一所述的查氏(CS)液体培养基：NaNO3 0.3g，KCl 0.05g，K2HPO30.1g，MgSO4 0.5g，Fe2(SO4)3 0.001g，蔗糖3g，琼脂1.3g，pH为6.7，H2O 100mL。
优选地，所述的分泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂应用于处理制革综合废水，能够提高制革废水中的色度、氨氮、COD、铬的去除率。
实施例2处理某制革厂制革的制革综合废水
(1)菌剂制备：取适量制革废水处理系统活性污泥，将其稀释涂布于含有60g/L碳酸钙、1μmol/L ZnSO4的牛肉膏蛋白胨琼脂平板上，于28℃培养24h，再从平板上挑选形态为绒毛状或絮状的菌落，经多次划线分离纯化，得到霉菌纯菌株。
(2)扩大培养：将步骤1)中纯化的微生物(黑曲霉、米曲霉)接种到查氏(CS)液体培养基中进行扩大培养值稳定期，培养温度为30℃，摇床转速为160r/min，培养48-72小时。
(3)粗絮凝剂提取：将2)中培养好的真菌培养物以12000r/min离心10min，弃去上清液，用丙酮以1∶3的比例提取菌体，然后以5000r/min离心10min。取沉淀物于30℃干燥箱中干燥后研细，就可得到固体絮凝剂的粗制剂。
(4)测定絮凝剂活性：将0.4g高岭土(80目)假如只100ml蒸馏水中，配成4g/L的高岭土悬液，要匀后用UV-2000分光光度计在550nm的波长下测定悬液的吸光度。向100ml比色管中加入0.4g高岭土和5ml 1％的CaCl2溶液和2ml上述离心上清液然后加蒸馏水至100ml，盖上磨口塞，将比色管作10次上下的自然翻转，转速以每次翻转时气泡上升完毕为准，翻转结束后，静置10min。取比色管中部50ml处的处理液，用722型分光光度计在550nm的波长下测定吸光度(A1)。同时以不加离心上清液而其它操作条件完全相同的试验作为对照，测其吸光度(B1)，絮凝率(E1)计算方法如下：E1＝(B1-A1)/B1。
(5)将粗提取的胞外聚合物投加到制革废水处理系统中，正常运行10天后，对处理系统出口的水质进行检测(表1)，达到国家排放标准，说明本发明的复合微生物絮凝剂处理后，提高污染物去除率，达到排放标准。
表1某制革厂制革废水处理系统运行指标
指标 单位 国标(二级) 运行 备注
色度 倍 ≤80 36
氨氮 mg/L ≤25 2.2
CODcr mg/L ≤300 76
总铬 mg/L ≤1.5 1.4
本发明方法从制革废水的处理系统活性污泥中筛选微生物，提取胞外分泌物再投加到系统中能够快速正常运作，不会因为条件变化过大而失去活性。在制革废水处理系统中投加提取的粗絮凝制剂，微生物絮凝剂是带有电荷的生物大分子，投加到系统中后主要发生桥联作用、电性中和和化学反应，从而加速将污染物降解去除。所以无需往处理系统中投加任何其他化学絮凝药剂，不会造成二次污染，利用微生物胞外聚合物进行絮凝降解，绿色环保，在提高去除率的同时可实现强化处理效果，使生化系统运行稳定、氨氮、有机物等污染物处理效果好、出水水质稳定，且该系统结构并不复杂，投资及运行费用低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (6)

1.一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一；制备分泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂，从活性污泥中分离、纯化、筛选出絮活性高的菌株，以及接种扩大培养；
步骤二；粗絮凝剂提取；
步骤三；将粗絮凝制剂投加到制革废水的处理系统中。
2.根据权利要求1所述的一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，其特征在于：在步骤一中，取适量制革废水处理系统活性污泥，将其稀释涂布于含有60g/L碳酸钙、1μmol/LZnSO4的牛肉膏蛋白胨琼脂平板上，于28℃培养24h，再从平板上挑选形态为绒毛状或絮状的菌落，经多次划线分离纯化，得到霉菌纯菌株；将获得的菌株分别接种至液体培养基中摇床培养72小时(30℃，160r/min)培养，依据发酵上清液的絮凝能力，筛选出絮活性高的菌株，并对其进行鉴定；将确定后的菌种接种到查氏(CS)液体培养基中进行扩大培养值稳定期，培养温度为30℃，摇床转速为160r/min，培养48-72小时。
3.根据权利要求1所述的一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，其特征在于：在步骤二中，将步骤一扩大培养后的泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂以12000r/min离心10min，弃去上清液，用丙酮以1∶3的比例提取菌体，然后以5000r/min离心10min；取沉淀物于30℃干燥箱中干燥后研细，可得到固体絮凝剂的粗制剂。
4.根据权利要求1所述的一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，其特征在于：步骤一所述的分泌胞外聚合物的霉菌属真菌为米曲霉和黑曲霉。
5.根据权利要求1所述的一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，其特征在于：步骤一所述的查氏(CS)液体培养基：NaNO30.3g，KCl 0.05g，K2HPO30.1g，MgSO40.5g，Fe2(SO4)30.001g，蔗糖3g，琼脂1.3g，pH为6.7，H2O 100mL。
6.根据权利要求1所述的一种用微生物絮凝剂处理制革废水的方法，其特征在于：所述的分泌胞外聚合物的霉菌属真菌菌剂应用于处理制革综合废水，能够提高制革废水中的色度、氨氮、COD、铬的去除率。
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