CN110592143A - 一种微生物絮凝剂的制备方法及其在红薯淀粉废水上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于红薯淀粉废水处理技术领域,具体涉及一种微生物絮凝剂的制备方法及其在红薯淀粉废水上的应用。该微生物絮凝剂以安徽颍上县当地“小麯子”为原料,分离得到了一株扣囊复膜酵母菌,再通过筛选,复选后,对纯化的菌株进行液态发酵,离心发酵液,即为微生物絮凝剂。用该微生物絮凝剂处理红薯淀粉废水相对其他微生物絮凝剂混凝沉淀时间更短,效果也更佳,安全性高,为红薯淀粉废水有用组分的回收利用提供了安全保障,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于絮凝剂生产领域及红薯淀粉废水处理领域,具体涉及一种微生物絮凝剂的制备方法及其在红薯淀粉废水上的应用。
背景技术
上世纪中期,大量全球的学者涉足生物絮凝剂领域,现有的大部分微生物絮凝剂(MBF)主要来源于微生物细胞和细胞壁、微生物代谢产物,还有一些则是利用克隆技术制备的,微生物在土壤、活性污泥中的分布十分广泛,比如活性污泥里面的细菌、真菌、放线菌,以及细胞壁含有的蛋白质、多糖等。微生物絮凝剂解决了有机、无机絮凝剂存在的诸多问题,尤其是在环保方面,具有更好的表现,然而其在实践中的应用并不太常见,原因在于成本高昂以及本身的适用范围并不广。
红薯淀粉废水有机负荷高, COD浓度高达5000-15000 mg/L,氨氮达30-100 mg/L,SS达2000-3000mg/L。富含淀粉的废水直接排放到大自然中,使自然水体受到严重污染,水体变黑,释放出难闻的气味,COD、总磷、总氮等含量远远超过水质要求标准。水体中溶解氧含量降低,从而导致河流鱼虾数量和种类减小,水生态系统遭到严重的破坏。
当前生产红薯淀粉的小型企业较多,生产技术较为落后。一方面废水的排放量大且不集中,处理不集中淀粉废水的成本太高,效率方面没法跟集中式淀粉废水处理相比;另一方面,一定规模的红薯淀粉生产企业废水处理成本高,常规的废水处理方式给企业带来较高的经济成本,且红薯淀粉废水中的有机成分直接排放也是一种资源的浪费。
目前红薯淀粉废水的处理方法较多,其中絮凝法也是常用的方法之一,目前使用最多的絮凝剂是碱式聚合氯化铝,聚合硫酸铁等,虽然成本低廉,但所处理废水仍然很难达到国家规定排放或资源化利用要求。
针对高浓度淀粉废水直接排放带来的环境污染和资源浪费问题,以及采用传统化学、物理、生化方法处理高浓度淀粉废水成本过高的问题,研发经济、高效淀粉废水微生物絮凝处理技术,大大降低淀粉废水COD、氨氮的浓度,为后续处理减轻了负担,也为后续开展淀粉废水中蛋白等有用组分的资源化利用提供了安全保障。
申请号200710144595.8公开了用大豆乳清废水生产单细胞蛋白的复配酵母的制备方法,它涉及一种用于生产单细胞蛋白的复配酵母的制备方法。它解决目前现有技术中单一酵母菌种利用大豆乳清废水生产SCP的产量低及COD去除率低的问题。其制备步骤是分别对两个酵母菌种扩大培养,得菌悬液,再将两种菌悬液接种到大豆乳清废水中培养,再离心收集菌体,菌体经洗涤稀释,配制菌悬液,再接种到大豆乳清废水中培养,循环离心收获菌体后的步骤,使复配酵母菌群结构达到稳定。本发明运行成本低廉,在生产SCP的同时,对大豆乳清废水进行有效治理,减轻环境污染,复配酵母的SCP产量为3.27~4.16G/L,较单一酵母菌种提高45~98%;对大豆乳清废水的COD去除率为47~60%,较单一酵母菌种提高10~30个百分点。但是该专利的不足之处为:复配酵母菌群稳定性难易保证,处理效果最高仅60%,且处理时间长达15h,在红薯淀粉废水处理中难以进行工程化应用。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种微生物絮凝剂的制备方法及其在红薯淀粉废水上的应用,通过筛选的方法获得常用菌株扣囊复膜酵母菌,并将这种菌株应用到产红薯淀粉废水上,安全性高,成本低廉,处理时间短,且处理效果好。
一种微生物絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,采样
从安徽颍上县红薯淀粉加工厂周边酒窖获得土著“小麯子”酵母;
步骤2,富集培养
取土著“小麯子”,加入超纯水,在35℃下搅拌5分钟,制成质量分数为30-35%的溶液,摇床100r/min ,30℃,活化40小时,得到“小麯子”富集菌液;
步骤3,筛选
取富集菌液按10-2、10-4、10-6、10-8梯度稀释,分别吸取0.1ml,涂布于YPD培养基平板,35℃培养48h,形成清晰菌落;
步骤4,复筛
挑取单菌落于PYD平板划线复筛纯化菌株,35℃培养48h,选择菌生长快、菌落大典型继续纯化,每个分离物经两次划线,结合镜检保持菌株的纯度;
步骤5,絮凝剂的制备
将分离纯化所得菌株进行测序为扣囊复膜酵母菌,并对扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h,离心除去细胞,所得上清液即为微生物絮凝剂。
上述微生物絮凝剂在红薯淀粉废水上的应用。
作为改进的是,所述应用的具体操作为:取扣囊复膜酵母菌发酵36-72h后获得的微生物絮凝剂按照3%-5%的体积比加入红薯淀粉废水中,混凝搅拌5-20 min,沉淀20-40min,测定红薯淀粉废水的COD值。
有益效果:
与现有技术相比,本发明一种微生物絮凝剂的制备方法及其在红薯淀粉废水上的应用具有如下优势:
1、本发明采用的是安徽颍上县当地“小麯子”为原料,进行菌株筛选,筛选过程简单,所得菌株活性好;
2、选筛选的菌株作为液态发酵,发酵液离心后,上清液可以作为絮凝剂去处理红薯淀粉污水(混凝5min,沉淀30min,对COD的去除率达到79.8%),处理时间和处理效果相较其他微生物絮凝剂有大幅提升;
3、本发明制备的微生物絮凝剂对红薯淀粉废水COD的去除率都在70%以上,为红薯淀粉废水后续处理减轻了负担,也为开展淀粉废水中蛋白等有用组分的资源化利用提供了安全保障;
4、本微生物絮凝剂为扣囊复膜酵母菌发酵产物,而扣囊复膜酵母菌为酿酒过程中常用的工程菌,安全性高,相对传统化学絮凝剂,在红薯淀粉废水有用组分回收利用过程中安全性更好。
5、本发明微生物絮凝剂为单一扣囊复膜酵母菌发酵所得,产物稳定性更好;
6、本发明方法相较常规淀粉废水处理方法,安全性更高,相较其他微生物絮凝剂,且处理时间短,容易工程化应用。
附图说明
图1 为本发明筛的菌株扣囊复膜酵母菌的测序峰图;
图2为扣囊复膜酵母菌PCR电泳图;
图3为扣囊复膜酵母菌的实物图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
一种微生物絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,采样
从安徽颍上县红薯淀粉加工厂周边酒窖获得土著“小麯子”酵母;
步骤2,富集培养
取10g土著“小麯子”,加入290ml超纯水,在35℃下搅拌5分钟,制成质量分数为33.3%的溶液。摇床100r/min ,30℃,活化40小时,得到“小麯子”富集菌液;
步骤3,筛选
取富集菌液按10-2、10-4、10-6、10-8梯度稀释,分别吸取0.1ml,涂布于YPD培养基平板。35℃培养48h,形成清晰菌落;所述YPD培养基的组分为(质量分数):1% Yeast Extract(酵母膏) ,2% Peptone(蛋白胨) ,2% Dextrose (glucose)(葡萄糖),2%琼脂粉;
步骤4,复筛
挑取单菌落于PYD平板划线复筛纯化菌株,35℃培养48h,选择菌生长快、菌落大典型继续纯化,每个分离物经两次划线,结合镜检保持菌株的纯度;
步骤5,絮凝剂的制备
将分离纯化所得扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h。离心除去细胞(6000 rpm,20 min),得到的上清液即为本发明微生物絮凝剂。
以下实施例1-5所用的微生物絮凝剂均通过此方法获得。
实施例1
(1)微生物絮凝剂的制备:将分离纯化所得扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h。离心除去细胞(6000 rpm,20 min),得到的上清液即为本发明微生物絮凝剂。所用液态发酵培养基的组分为(质量分数):1%Yeast Extract(酵母膏) ,2%Peptone(蛋白胨);
(2)微生物絮凝剂的应用:取本发明的微生物絮凝剂5ml加入200ml红薯淀粉废水(COD10700mg/L)中,混凝搅拌5min,沉淀20min,测定红薯淀粉废水的COD值(3788mg/L),对COD的去除率达到64.6%。
实施例2
(1)微生物絮凝剂的制备:将分离纯化所得扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h。离心除去细胞(6000 rpm,20 min),得到的上清液即为本发明微生物絮凝剂。所用液态发酵培养基的组分为(质量分数):1%Yeast Extract(酵母膏) ,2%Peptone(蛋白胨);
(2)微生物絮凝剂的应用:取本发明的微生物絮凝剂5ml加入200ml红薯淀粉废水(COD10700mg/L)中,混凝搅拌5min,沉淀30min,测定红薯淀粉废水的COD值(2161mg/L),对COD的去除率达到79.8%。
实施例3
(1)微生物絮凝剂的制备:将分离纯化所得扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h。离心除去细胞(6000 rpm,20 min),得到的上清液即为本发明微生物絮凝剂。所用液态发酵培养基的组分为(质量分数):1%Yeast Extract(酵母膏) ,2%Peptone(蛋白胨);
(2)微生物絮凝剂的应用:取本发明的微生物絮凝剂5ml加入200ml红薯淀粉废水(COD10700mg/L)中,混凝搅拌5min,沉淀40min,测定红薯淀粉废水的COD值(1969mg/L),对COD的去除率达到81.6%。
实施例4
(1)微生物絮凝剂的制备:将分离纯化所得扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h。离心除去细胞(6000 rpm,20 min),得到的上清液即为本发明微生物絮凝剂。所用液态发酵培养基的组分为(质量分数):1%Yeast Extract(酵母膏) ,2%Peptone(蛋白胨);
(2)微生物絮凝剂的应用:取本发明的微生物絮凝剂5ml加入200ml红薯淀粉废水(COD11000mg/L)中,混凝搅拌10min,沉淀20min,测定红薯淀粉废水的COD值(COD3487mg/L),对COD的去除率达到68.3%。
实施例5
(1)微生物絮凝剂的制备:将分离纯化所得扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h。离心除去细胞(6000 rpm,20 min),得到的上清液即为本发明微生物絮凝剂。所用液态发酵培养基的组分为(质量分数):1%Yeast Extract(酵母膏) ,2%Peptone(蛋白胨);
(2)微生物絮凝剂的应用:取本发明的微生物絮凝剂5ml加入200ml红薯淀粉废水中(COD 11000mg/L),混凝搅拌15min,沉淀20min,测定红薯淀粉废水的COD值,对COD的去除率达到72.5%。
综合实施例1-5的结果可知,本发明絮凝剂在应用是,混凝搅拌和沉淀时间直接关系到处理红薯淀粉废水的处理效果,且当混凝搅拌时间为5min,沉淀40min时,效果最好。
对比例
(1) 对比微生物絮凝剂的制备:选择购买于菌种库4种多粘芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、放射性根瘤菌、酿酒酵母菌,进行活化和培养,离心除去细胞(6000 rpm,20 min),得到的上清液即为对比微生物絮凝剂。
(2) 对比微生物絮凝剂的应用:取对比微生物絮凝剂5ml加入200ml红薯淀粉废水中(COD 11000mg/L),混凝搅拌15min,沉淀40min,测定红薯淀粉废水的COD值,对COD的去除率分别为多粘芽孢杆菌29.8%,球形芽孢杆菌25.1%、放射性根瘤菌13.5%、酿酒酵母菌20.6%。
综上所述,本发明制备的微生物絮凝剂处理红薯淀粉废水的效果好,安全性高,易于红薯淀粉废水处理工程化应用。
Claims (3)
1.一种微生物絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,采样
从安徽颍上县红薯淀粉加工厂周边酒窖获得土著“小麯子”酵母;
步骤2,富集培养
取土著“小麯子”,加入超纯水,在35℃下搅拌5分钟,制成质量分数为30-35%的溶液,摇床100r/min ,30℃,活化40小时,得到“小麯子”富集菌液;
步骤3,筛选
取富集菌液按10-2、10-4、10-6、10-8梯度稀释,分别吸取0.1ml,涂布于YPD培养基平板,35℃培养48h,形成清晰菌落;
步骤4,复筛
挑取单菌落于PYD平板划线复筛纯化菌株,35℃培养48h,选择菌生长快、菌落大典型继续纯化,每个分离物经两次划线,结合镜检保持菌株的纯度;
步骤5,絮凝剂的制备
将分离纯化所得菌株进行测序为扣囊复膜酵母菌,并对扣囊复膜酵母菌进行液态发酵,发酵条件为:在35℃下恒温振荡发酵48h,离心除去细胞,所得上清液即为微生物絮凝剂。
2.基于权利要求1所获得的微生物絮凝剂在红薯淀粉废水上的应用。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,具体操作为:取扣囊复膜酵母菌发酵36-72h后获得的微生物絮凝剂按照3%-5%的体积比加入红薯淀粉废水中,混凝搅拌5-20 min,沉淀20-40min,测定红薯淀粉废水的COD值。
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