发明内容
针对上述问题,本发明提供一种安全、高效到的微生物絮凝除藻剂的制备方法。
为达到上述目的,本发明一种微生物絮凝除藻剂的制备方法,包括如下步骤,包括如下步骤:
(1)制备改性载体材料和海藻酸钠抑藻菌液;
(2)将海藻酸钠抑藻菌液添加至改性载体材料中混合搅拌后形成混合物,对混合物进行孵育后得到絮凝除藻剂前体;
(3)对絮凝除藻剂前体进行干燥、研磨、过筛处理后得到絮凝除藻剂。
进一步地,所述改性载体材料的制备方法为:配制壳聚糖水溶液,将载体材料置于壳聚糖水溶液中改性、洗涤干燥后得到改性载体材料。
进一步地,所述海藻酸钠抑藻菌液的制备方法为:将具有抑藻作用的经过复壮、活化的微生物置于液体培养基中发酵培养12-24h,浓缩后获得菌体细胞群;将菌体细胞群溶于0.5%-2%。的海藻酸钠溶液中,得到海藻酸钠抑藻菌液。
进一步地,所述海藻酸钠抑藻菌液150mL~200mL与100g改性载体材料搅拌混合。
进一步地,所述步骤(2)中对混合物的孵育温度为20-60℃,孵育时间不低于为6h。
进一步地,所述,所述载体材料为活性炭、膨润土、硅藻土、海泡石粘土、凹凸棒石、蒙脱土、滑石、沸石、高岭土及粉煤灰中的一种或几种;所述载体材料的粒径为25-200μm。
进一步地,所述微生物为枯草芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、EM菌或乳酸菌。
进一步地,所述菌体细胞群的密度为1011cells/mL。
进一步地,所述海藻酸钠抑藻菌液中细胞密度大于106cells/mL。
进一步地,所述的壳聚糖水溶液的浓度为0.1-10mg/mL。
本发明微生物絮凝除藻剂的制备方法利用微生物细胞强化传统絮凝剂,通过将具有抑藻功能的微生物细胞固定在传统絮凝除藻剂上发挥强化絮凝作用的同时,将抑藻微生物投放于水体中形成与藻类的竞争,限制藻类的过度繁殖,提高水体透明度,增强水体的抑藻能力,调整水体进入生物生态修复的适应期,有效应对突发性藻类爆发所导致的水质问题的新思路。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
实施例1
本发明提供一种微生物强化絮凝除藻剂的制备方法,包括以下步骤:
将载体材料经0.1-10mg/mL壳聚糖水溶液改性后干燥,将抑菌微生物溶于海藻酸钠水溶液获得抑菌微生物密度大于106cells/mL的海藻酸钠菌溶液,向改性的载体材料中喷洒或滴加海藻酸钠菌溶液充分搅拌混匀后得到絮凝除藻剂前体;在室温或低于60℃条件下对絮凝除藻剂前体干燥,充分研磨过60-400目筛,制成微生物细胞强化的絮凝除藻剂。
在实际应用中,海藻酸钠菌溶液可以通过将0.5-2%的海藻酸钠溶解于细菌密度>106cells(细胞)/mL的微生物菌剂中获得。
本发明中所说的抑菌微生物为目标微生物经过驯化、扩繁之后,浓缩制成高浓度的活菌制剂;具体可以是具有抑藻作用的芽孢杆菌、EM菌、光合细菌和乳酸菌中的一种或几种复配的微生物菌混悬液。本发明中海藻酸钠菌溶液中的“菌”以及微生物细胞中的“微生物细胞”指的是在环保水处理领域常用的用于抑制藻类繁殖或与藻类能够形成竞争关系的细菌,更为具体地,包括但不限于芽孢杆菌、光合细菌或乳酸菌等。
其中,海藻酸钠菌液100~300mL与100g载体材料搅拌混合。
本发明微生物絮凝除藻剂的制备方法利用微生物细胞强化传统絮凝剂,通过将具有抑藻功能的微生物细胞固定在传统絮凝除藻剂上发挥强化絮凝作用的同时,将抑藻微生物投放于水体中形成与藻类的竞争,限制藻类的过度繁殖,提高水体透明度,增强水体的抑藻能力,调整水体进入生物生态修复的适应期,有效应对突发性藻类爆发所导致的水质问题的新思路。
实施例2
结合图1,作为上述实施例的具体方案,本实施例中提供一种微生物强化絮凝剂的制备方法,步骤为:
(1)、获取侧孢芽孢杆菌,将侧孢芽孢杆菌经复壮、活化后,以LB液体培养基发酵12-24h,洗涤并收集菌体细胞,浓缩获得细胞密度为到1011cells/mL;
(2)、用侧孢芽孢杆菌菌体细胞溶于1%的海藻酸钠水溶液,菌体细胞密度为1011cells/mL,获得海藻酸钠抑藻菌液;
(3)、制备壳聚糖水溶液:将3g壳聚糖加到500mL质量分数为5%的乙酸溶液中,不断搅拌使之溶解后加蒸馏水至2L,得到1.5mg/mL的壳聚糖水溶液;
(4)、制备改性载体材料:将硅藻土经过粉碎、研磨、过筛获得粒度为200目的硅藻土粉;将10g过筛后的硅藻土置于50mL 1.5mg/mL的壳聚糖水溶液中浸泡或缓慢搅拌10min以上,获得经壳聚糖改性后的硅藻土,3000rpm离心5min后,置于60℃干燥,并用研钵充分研磨干燥后的硅藻土得到壳聚糖改性硅藻土。
(5)、取(2)中的海藻酸钠抑藻菌溶液150mL加入100g壳聚糖改性硅藻土中,充分搅拌均匀,获得了含有菌体细胞的混合浆液,将混合浆液在37℃下孵育12h后,于室温下干燥获得絮凝除藻剂前体。将絮凝除藻剂前体用研钵研磨后过200目筛后,获得微生物强化的絮凝除藻剂。
处理含藻水试验:获取原水浊度为102NTU的含藻水。取0.3~3.0g本实施例中制备的微生物强化絮凝除藻剂,置于300mL含藻水中120rpm搅拌10min,静止沉淀30min,浊度降低了32.35~95.71%。优选地,0.5g(7)中制备的微生物强化絮凝除藻剂置于300mL含藻水中120rpm搅拌10min,静止沉淀30min,浊度为7.91NTU,降低了92.25%。此水样静止2h后,叶绿素A的含量降低了70.43%。,取1mL絮凝沉淀物检测活菌数,保留到2.9×106cfu/mL。
实施例3
结合图2,作为实施例1的另一具体方案,本实施例中微生物强化絮凝剂的制备方法包括:
(1)、获取枯草芽孢杆菌,将枯草芽孢杆菌经复壮、活化后,以LB液体培养基发酵12-24h,洗涤并收集菌体细胞,浓缩获得细胞密度为到1011cells/mL;
(2)、用枯草芽孢杆菌菌体细胞溶于0.8%的海藻酸钠水溶液,菌体细胞密度为到1011cells/mL,获得海藻酸钠抑藻菌液;
(3)、制备壳聚糖水溶液:将5g壳聚糖添加到500mL质量分数为1%的盐酸溶液中,不断搅拌使之溶解后加蒸馏水至5L,得到1.0mg/mL的壳聚糖水溶液;
(4)、制备改性载体材料:将海泡石粉粉碎、研磨、过筛后获得粒度为150目的海泡石粉;将10g过筛后的海泡石粉置于50mL 1.0mg/L的壳聚糖水溶液中浸泡或缓慢搅拌10min以上,获得经壳聚糖改性后的海泡石粉,3000rpm离心5min后,置于60℃干燥,干燥后的改性海泡石粉用研钵充分研磨。
(5)、取(2)中的海藻酸钠抑藻菌溶液200mL加入100g壳聚糖改性海泡石粉中,充分搅拌均匀,获得了含有菌体细胞的混合浆液,将混合浆液在37℃下孵育12h后,于室温下干燥絮凝除藻剂前体。将絮凝除藻剂前体用研钵研磨后过150目筛后,获得微生物强化的絮凝除藻剂。
处理含藻水试验:获取原水浊度为87.3NTU的含藻水;取中0.3~3.0g本实施例中制备的微生物强化絮凝除藻剂,置于300mL含藻水中120rpm搅拌10min,静止沉淀30min,浊度降低了94.03~97.84%。优选地,0.6g(7)中制备的微生物强化絮凝除藻剂置于300mL含藻水中120rpm搅拌10min,静止沉淀30min,浊度为1.89NTU,降低了97.83%。此水样静止2h后,叶绿素A的含量降低了65.62%。取1mL絮凝沉淀物检测活菌数,保留到6.2×106cfu/mL。
实施例4
(1)、获取光合细菌菌液和凝结芽孢杆菌,其中,光合细菌>5亿/mL;将凝结芽孢杆菌经复壮、活化后,以LB液体培养基发酵12-24h,洗涤并收集菌体细胞,浓缩获得细胞密度为1011cells/mL;
(2)、将凝结芽孢杆菌菌液与光合细菌菌液按体积比1:1的比例充分混匀,获得混合菌液,将海藻酸钠粉末加入混合菌液中,使得海藻酸钠最终的浓度为1%后获得海藻酸钠混合菌液;
(3)、制备壳聚糖水溶液:将5g壳聚糖,加到500mL质量分数为1%的盐酸溶液中,不断搅拌使之溶解后加蒸馏水至5L,得到1.0mg/mL的壳聚糖水溶液;
(4)、制备改性载体材料:将沸石粉经过粉碎、研磨、过筛获得粒度为150目的沸石粉;将5g过筛后的沸石粉置于30mL 1.0mg/L的壳聚糖水溶液中浸泡或缓慢搅拌10min以上,获得经壳聚糖改性后的沸石粉,3000rpm离心5min后,置于60℃干燥,用研钵充分研磨干燥后沸石粉得到壳聚糖改性沸石粉。
(5)、取(2)中的海藻酸钠混合菌溶液加入壳聚糖改性沸石粉,充分搅拌均匀,获得了含有菌体细胞的混合浆液,将混合浆液在37℃下孵育12h后,于室温阴凉处干燥。干燥后用研钵研磨后过150目筛,获得微生物强化的絮凝除藻剂;其中,海藻酸钠混合菌溶液300mL与壳聚糖改性沸石粉120g。
微生物强化絮凝除藻试验:获取原水浊度为109NTU的含藻水。取0.3~3.0g本实施例中制备的微生物强化絮凝除藻剂,置于300mL含藻水中120rpm搅拌10min,静止沉淀30min,浊度降低了49.82~93.42%。优选地,1.0g(7)中制备的微生物强化絮凝除藻剂置于300mL含藻水中120rpm搅拌10min,静止沉淀30min,浊度为7.17NTU,降低了93.42%。此水样静止2h后,叶绿素A的含量降低了62.41%。取1mL絮凝沉淀物检测活菌数,保留到5.1×106cfu/mL。
对比例
(1)、制备壳聚糖水溶液:3g壳聚糖,加到500mL质量分数为1%的盐酸溶液中,不断搅拌使之溶解后加蒸馏水至2L,得到1.5mg/mL的壳聚糖水溶液;
(2)、制备改性载体材料:将硅藻土经过粉碎、研磨、过筛获得粒度为200目的硅藻土粉;将10g过筛后的硅藻土粉置于50mL 1.0mg/L的壳聚糖水溶液中浸泡或缓慢搅拌10min以上,获得经壳聚糖改性后的硅藻土,3000rpm离心5min后,置于60℃干燥,用研钵充分研磨干燥后的硅藻土得到改性硅藻土。
絮凝除藻试验:获取原水浊度为153NTU的含藻水;取0.5g本实施例中制备的微生物强化絮凝剂,置于300mL含藻水中120rpm搅拌10min,静止沉淀30min,浊度降为128NTU,降低了16.33%;静止2h后,叶绿素A的含量降低了32.41%。
从实施例及对比例可知,经微生物强化后的絮凝除藻方法相比较于未经微生物强化后的絮凝除藻方法对含藻水的浊度降低效果增加82.8%,经微生物强化后的絮凝除藻方法对含藻水的浊度降低均高于90%。本发明的微生物的强化絮凝除藻剂,对微生物细胞的损害小,利于微生物存活,在絮凝除藻的同时,将具有抑藻功能的有益菌投放至水体环境,抑制藻类的过度繁殖,也可以作为含藻水体的生物生态修复的预处理。
以上,仅为本发明的较佳实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。