CN108017159B - 一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂及其制备方法，通过将菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到液体培养基中培养后，自然沉降或离心分离出沉淀物，冻干后而得；所述液体培养基的配方为：葡萄糖10‑25g/L，尿素0.2‑0.8g/L，硫酸铵0.1‑0.5g/L，酵母膏0.2‑0.8g/L，磷酸氢二钾1.25‑5g/L，磷酸二氢钾0.5‑2g/L，载体50‑90g/L，人工海水余量，调节pH为7.2‑8。本发明的絮凝剂配比科学、简单，有很好的生物沉降性，絮凝率可以达到73.62%。

Description

一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂及 其制备方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂及其制备方法。

背景技术

絮凝剂在给水处理、污水净化、食品和发酵工程等领域有着极为广泛而关键的应用。絮凝剂按分子组成可分为无机絮凝剂、有机合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂三大类。无机絮凝剂价格便宜，但对人类健康和生态环境会产生不利影响；有机合成高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺，其单体丙烯酰胺对人类有强的致癌和神经毒性；聚丙烯酰也难于降解，易在环境中积累而造成二次污染。来自动植物的天然高分子絮凝剂制备时往往需要进行化学改性，而且其絮凝效能大都不如合成高分子絮凝剂，在应用上也有较大的局限性。微生物絮凝剂作为天然高分子絮凝剂的一种，是一类由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物，可以使水中不易降解的固体悬浮颗粒和胶体颗粒等絮凝、沉淀。

新型微生物絮凝剂不断发现。目前报道的微生物絮凝剂约有三十多种，与此相对的是，微生物絮凝剂的制备方法却并没有根本性的改变。目前微生物絮凝剂主要以三种形式制备：第一种是以从活性污泥或土壤中分离获得的高絮凝活性纯菌株制备的含菌发酵液；第二种是活性发酵液经过高速离心制备的的脱菌发酵液；第三种为脱菌发酵液进一步经有机溶剂沉淀而获得的多糖为主的复合物。含菌发酵液的缺点为处理废水时直接加入发酵液会人为给处理体系增加新的污染、浪费培养基质和降低处理效率；脱菌发酵液的制备则需要高速离心或其它处理手段，不但加高了生产成本，二次污染、基质浪费和低处理效率依然存在；多糖复合物制备则需要离心和消耗大量的有机溶剂，成本更加高昂，大规模产业化开发用于水处理的前景难以显现。它们大多数都是分离后得到的单菌株，在实际的生产应用中不容易沉降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，生产成本低，絮凝效果好，在有效祛除水中的污染物和悬浮颗粒的同时又保证了良好的沉降性。

本发明还提供了该生态仿生型微生物絮凝剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，通过将菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到液体培养基中培养后，自然沉降或离心分离出沉淀物，冻干后而得；所述液体培养基的配方为：葡萄糖10-25g/L，尿素0.2-0.8g/L，硫酸铵0.1-0.5g/L，酵母膏0.2-0.8g/L，磷酸氢二钾1.25-5g/L，磷酸二氢钾0.5-2g/L，载体50-90g/L，人工海水余量，调节pH为7.2-8。

本发明涉及的菲律宾蛤仔黏附污泥是一种具有复杂生态关系、具备絮凝、脱色、重金属去除等典型微生物絮凝剂活性，依据该污泥复配制备的仿生型生物絮凝剂能自然沉淀、适合淡水和海水处理。本发明制备出最高效、最经济的菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，并找到活性最高的絮凝剂制备方法。制备的生态仿生型微生物絮凝剂在有效祛除水中的污染物和悬浮颗粒的同时又保证了良好的沉降性。液体培养基中加入的载体目的是培养后能作为絮凝成分的载体，便于通过自然沉降或简单的离心分离手段使得絮凝成分随着载体被沉淀，否则，絮凝成分较难分离。

作为优选，所述液体培养基的配方为：葡萄糖10-25g/L，尿素0.5g/L，硫酸铵0.2g/L，酵母膏0.5g/L，磷酸氢二钾1.25-5g/L，磷酸二氢钾0.5-2g/L，载体70g/L，人工海水余量，调节pH为7.5。

作为优选，所述载体为沙土、泥沙、海沙、硅藻土、活性炭、贝壳粉中的一种或几种。优选的载体为沙土，沙土重量比组成为：50-80%沙，20-50%土，优选菲律宾蛤仔养殖地的天然沙土；沙土对于絮凝成分的粘附性好，使得絮凝成分能较简单、较彻底的从培养液中分离出来。

作为优选，所述培养条件为：温度为22-28℃，摇床培养24-48h。

作为优选，所述培养条件为：温度为25℃，摇床培养36h。

作为优选，所述摇床培养的转速为140r/min-220r/min。

作为优选，菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液的接种量为2-10‰。

作为优选，菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液的接种量为5‰。

作为优选，离心分离前，取部分液体培养基培养后所得悬浊液作为接种源接种于新的液体培养基中进行连续传代培养。取少量的悬浊液作为接种源接种于新的液体培养基中，这样无需通过较复杂的手段获得菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液再接种，可实现连续培养操作。

一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将原生态未经冲洗的菲律宾蛤仔放入装有无菌海水的锥形瓶中，静置后取菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液；

（2）将菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到液体培养基中在25℃下摇床培养36h；

（3）自然沉降或离心分离出沉淀物，冻干。

本发明的有益效果是：生产成本低，絮凝效果好，在有效祛除水中的污染物和悬浮颗粒的同时又保证了良好的沉降性。本发明的絮凝剂配比科学、简单，有很好的生物沉降性，絮凝率可以达到73.62%。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

总实施方案：

一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，通过将菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到液体培养基中培养后，自然沉降或离心分离出沉淀物，冻干后而得；所述液体培养基的配方为：葡萄糖10-25g/L，尿素0.2-0.8g/L，硫酸铵0.1-0.5g/L，酵母膏0.2-0.8g/L，磷酸氢二钾1.25-5g/L，磷酸二氢钾0.5-2g/L，载体50-90g/L，人工海水余量，调节pH为7.2-8。所述载体为沙土、泥沙、海沙、硅藻土、活性炭、贝壳粉中的一种或几种。

人工海水配方：

氯化钠NaCl 25.0 g/L

氯化镁 MgCl₂ 2. 0 g/L

硫酸镁 MgSO₄ 3.2 g/L

氯化钙 CaCl₂ 1.2 g/L

碳酸氢钠 NaHCO₃ 0.2 g/L

氯化钾 KCl 0.7 g/L

溴化钠 NaBr 0.06 g/L

硼酸 H3BO₃ 0.06 g/L

硅酸钠 Na₂SiO₃ 0.0024 g/L

磷酸 H₃PO₄ 0.002 g/L

六氯化二铝 Al₂Cl₆ 0.013 g/L

氨 NH₃ 0.002 g/L

硝酸锂 LiNO₃ 0.0013 g/L

蒸馏水余量

pH值：7.5-7.8。

优选的实施方案如下：

实施例1

一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取五只原生态未经冲洗的菲律宾蛤仔（约7g/只）于装有100mL无菌海水的锥形瓶中进行冲洗，依次清洗三次且在第三次的培养瓶中直接静置吐泥24小时，从而获得菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液；

（2）提前用人工海水配制培养基：葡萄糖20g/L，尿素0.5g/L，硫酸铵0.2g/L，酵母膏0.5g/L，磷酸氢二钾（K₂HPO₄）5g/L，磷酸二氢钾（KH₂PO₄）2g/L，加土（沙土）量为70

沙土按70%海沙，30%土的重量比配制。

（3）将0.5mL的菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到上述100mL培养基中；

（4）接种后的培养瓶放在温度为25℃，转速为140r/min的摇床培养箱中培养，培养时间为36h；

（5）摇床培养36h后，自然沉降或在离心机9000g的转速下分离出沉积物，取下层沉积物冻干，制成生态仿生型微生物絮凝剂。

实施例2

一种基于菲律宾蛤仔粘附性污泥的生态仿生型微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取五只原生态未经冲洗的菲律宾蛤仔（约7g/只）于装有100mL无菌海水的锥形瓶中进行冲洗，依次清洗三次且在第三次的培养瓶中直接静置吐泥24小时，从而获得菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液；

（2）提前用陈海水配制培养基：葡萄糖15g/L，尿素0.5g/L，硫酸铵0.2g/L，酵母膏0.5g/L，磷酸氢二钾（K₂HPO₄）5g/L，磷酸二氢钾（KH₂PO₄）2g/

（3）将0.5mL的菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到上述100mL培养基中；

（4）接种后的培养瓶放在温度为25℃，转速为180r/min的摇床培养箱中培养，培养时间为36h；

（5）摇床培养36h后，自然沉降或在离心机9000g的转速下分离出沉积物，取下层沉积物冻干，制成生态仿生型微生物絮凝剂。

实施例3

一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取五只原生态未经冲洗的菲律宾蛤仔（约7g/只）于装有100mL无菌海水的锥形瓶中进行冲洗，依次清洗三次且在第三次的培养瓶中直接静置吐泥24小时，从而获得菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液；

（2）提前用陈海水配制培养基：葡萄糖20g/L，尿素0.5g/L，硫酸铵0.2g/L，酵母膏0.5g/L，磷酸氢二钾（K₂HPO₄）2.5g/L，磷酸二氢钾（KH₂PO₄）1g/L，加土（沙土）量为70g/L，pH调为7.5；

（3）将0.5mL的菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到上述100mL培养基中；

（4）接种后的培养瓶放在温度为25℃，转速为180r/min的摇床培养箱中培养，培养时间为36h；

（5）摇床培养36h后，自然沉降或在离心机9000g的转速下分离出沉积物，取下层沉积物冻干，制成生态仿生型微生物絮凝剂。

实施例4

一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取五只原生态未经冲洗的菲律宾蛤仔（约7g/只）于装有100mL无菌海水的锥形瓶中进行冲洗，依次清洗三次，在第三次清洗的培养瓶中直接静置吐泥24小时，从而获得菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液；

（2）提前用陈海水配制培养基：葡萄糖15g/L，尿素0.5g/L，硫酸铵0.2g/L，酵母膏0.5g/L，磷酸氢二钾（K₂HPO₄）5g/L，磷酸二氢钾（KH₂PO₄）2g/L，加土（沙土）量为70g/L，pH调为7.5；

（3）将0.5mL的菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到上述100mL培养基中；

（4）接种后的培养瓶放在温度为25℃，转速为180r/min的摇床培养箱中培养，培养时间为36h；

（5）每培养36h为一代，通过接种本代培养出的悬浊液0.5mL到下一代的同样规格的液体培养基中，可实现连续传代培养，进行连续生产；

（6）摇床培养每36h，自然沉降或在离心机9000g的转速下分离出沉积物，取下层沉积物冻干，制成生态仿生型微生物絮凝剂。

絮凝活性的测定步骤如下:1）量取高岭土悬浊液（4g/L）95mL（边加边搅拌，充分混合均匀）；2）倒入烧杯中，加5mL的1%氯化钙溶液，用氢氧化钠溶液调pH至7.5；3）加入沉积物样品1g；4）快速搅拌1min,然后再缓慢搅拌2min；4）静置10min后，取距离液面3mL在分光光度计的550nm处比色；5）计算得出絮凝率。

培养基成分为：葡萄糖15g/L，尿素0.5g/L，硫酸铵0.2g/L，酵母膏0.5g/L，磷酸氢二钾（K₂HPO₄）2.5g/L，磷酸二氢钾（KH₂PO₄）1g/L，陈海水配制，加土（沙土）量为7g/100mL ，pH调为7.5。培养条件：温度为25℃，转速为180r/min，菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种量为5‰，培养时间为36h。在上述的培养基成分和培养条件下，冷冻干燥得到生态仿生型微生物絮凝剂的絮凝率最高，它的絮凝率可达到73.62%。连续培养十代，每代的絮凝率都在50%以上。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，其特征在于，通过将菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到液体培养基中培养后，自然沉降或离心分离出沉淀物，冻干后而得；所述液体培养基的配方为：葡萄糖10-25g/L，尿素0.2-0.8g/L，硫酸铵0.1-0.5g/L，酵母膏0.2-0.8g/L，磷酸氢二钾1.25-5g/L，磷酸二氢钾0.5-2g/L，载体50-90g/L，人工海水余量，调节pH为7.2-8；所述载体为沙土、泥沙、海沙、硅藻土、活性炭、贝壳粉中的一种或几种；

所述的基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将原生态未经冲洗的菲律宾蛤仔放入装有无菌海水的锥形瓶中，静置后取菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液；

（2）将菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液接种到液体培养基中在25℃下摇床培养36h；

（3）自然沉降或离心分离出沉淀物，冻干。

2.根据权利要求1所述的一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，其特征在于，所述液体培养基的配方为：葡萄糖10-25g/L，尿素0.5g/L，硫酸铵0.2g/L，酵母膏0.5g/L，磷酸氢二钾1.25-5g/L，磷酸二氢钾0.5-2g/L，载体70g/L，人工海水余量，调节pH为7.5。

3.根据权利要求1所述的一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，其特征在于，所述摇床培养的转速为140r/min-220r/min。

4.根据权利要求1所述的一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，其特征在于，菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液的接种量为2-10‰。

5.根据权利要求4所述的一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，其特征在于，菲律宾蛤仔吐的污泥悬浊液的接种量为5‰。

6.根据权利要求1所述的一种基于菲律宾蛤仔粘附污泥的生态仿生型微生物絮凝剂，其特征在于，离心分离前，取部分液体培养基培养后所得悬浊液作为接种源接种于新的液体培养基中进行连续传代培养。