CN114990032A - 一种微生物发酵阻垢剂的制备方法及所制备的微生物发酵型阻垢剂 - Google Patents

一种微生物发酵阻垢剂的制备方法及所制备的微生物发酵型阻垢剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种微生物发酵阻垢剂的制备方法及所制备的微生物发酵型阻垢剂，属微生物及工业废水处理领域，该方法包括：将从土壤中分离得到细菌发酵培养，在温度25℃、pH5‑8、0.3％NaCl浓度下培养24‑36小时。取菌培上清液，加入2倍体积的乙醇进行沉淀，对沉淀物进行冻干处理后，将干燥后的固体进行粉碎，获粒径为100nm‑50μm的微生物发酵型阻垢剂。该方法制备的污水处理阻垢剂无二次污染，产品功效良好且制备过程简单，具有良好的推广前景。

Description

一种微生物发酵阻垢剂的制备方法及所制备的微生物发酵型 阻垢剂
技术领域
本发明涉及一种微生物发酵阻垢剂的制备方法及所制备的微生物发酵型阻垢剂，涉及微生物及工业废水处理领域。
背景技术
由于废水处理的过程中，在一定温度下，污水中存在的各种盐和钙镁离子容易形成无机盐和有机沉淀物形式的结垢粘附在水管道或污水处理设备表面，从而形成厚层的鳞片，将会严重影响废水处理的进行。在含盐废水蒸发过程中，严重的结垢现象会影响换热器的效率，导致蒸发器效率低下，造成能源浪费，碳排放增加。因此阻垢剂在污水处理过程中发挥着重要的作用，防止设备结垢，提高废水处理效率，减少废水处理的能耗和碳排放。目前，阻垢剂按聚合成分可以分为天然聚合物阻垢剂和合成聚合物阻垢剂两大类，而合成聚合物阻垢剂又可进一步分成羧酸类聚合物阻垢剂、磺酸类聚合物阻垢剂、含磷聚合物阻垢剂和环境友好型阻垢剂4种。
微生物发酵型阻垢剂是通过微生物发酵产生具有阻垢功能的代谢产物，发挥主要作用的生物大分子具有良好的生物可降解性，并且无磷、非氮、不含有毒物质，是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。为了避免传统含磷阻垢剂使用后导致的水体富营养化，从而对环境的造成有害影响，本发明提出一种微生物发酵型阻垢剂来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种利用微生物菌株发酵后的菌液进行阻垢剂制备的方法，该方法具有生物降解能力良好，绿色安全环保和成本低廉的优点，有效的避免了使用含磷阻垢剂而造成水体富营养化等环境污染问题。
黄杆菌(Flavobacterium sp.R561)：革兰氏阴性菌，菌落呈黄色，属于需氧微生物。具备过氧化氢酶和氧化酶阳性反应，在盐浓度为0-2.5％范围内生长良好，盐浓度大于2.5％该菌株无法生长。该菌株有磷脂酰乙醇胺，三种未鉴定的氨基脂质和四种未鉴定的脂质作为主要极性脂质。基因组DNA的G+C含量为37mol％.水解酪蛋白，七叶皂苷和明胶，但不水解吐温80，吐温20，酪氨酸，淀粉和尿素。该菌株中的硝酸盐不会还原成亚硝酸盐。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
本发明所使用的微生物菌株为黄杆菌(Flavobacterium sp.R561)，该微生物己于2020年9月24日保藏于韩国农业微生物菌种保藏中心，保藏中心登记入册编号为KACC22115。
为实现本发明的目的，将微生物菌株进行摇床发酵培养，从而获得黄杆菌阻垢剂发酵液；黄杆菌发酵培养基成分为0.5g/L蛋白胨，0.5g/L酪蛋白水解物，0.3g/L磷酸二氢钾，0.024g/L无水硫酸镁，0.5g/L葡萄糖，0.5g/L酵母浸出粉，0.3g/L丙酮酸钠，pH7-7.5。发酵培养温度优选为25℃。所述培养时间优选为24h。摇床转速为160r/min。
所述的发酵液为黄杆菌(Flavobacterium sp.R561)在其发酵培养基内培养24-36小时后经过5000g离心所得到的菌培上清液。
黄杆菌阻垢剂的制备：向菌培上清中加入两倍体积的乙醇进行沉淀，2～6℃放置过夜，再经过9000g,20min离心后弃上清，将沉淀物冷冻真空干燥，将干燥后的固体进行粉碎，获粒径为100nm-50μm的纯品微生物发酵型阻垢剂。
所述的制备方法包含以下步骤：
S1、按照权利要求1所述黄杆菌阻阻垢剂发酵液制备成分及其重量称取各成分制成培养液后接种黄杆菌(Flavobacterium sp.R561)进行24-36小时的发酵；
S2、按照权利要求2所述黄杆菌阻垢剂的制备成分及其重量份数取各原料；
S3、向步骤2所得到的菌培上清加入称取好的乙醇混匀后，在2～6℃放置过夜，离心后得到的沉淀进行冷冻干燥处理。
S4、将步骤3中的成品粉末进行300-500倍稀释后制得微生物发酵型阻垢剂。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明阻垢剂在制备过程中不适用有磷成分的材料，所制得的阻垢剂不产生二次污染，不会造成水体富营养化，使用安全。
该阻垢剂制作过程简单，材料成本低廉，便于制备和操作，制备出的阻垢剂具有良好的生物降解性，易于推广。
附图说明
图1为本发明实施例不同温度范围对阻垢率的影响，在图1中，横坐标为温度(℃)，纵坐标为阻垢率(％)；
图2为本发明实施例不同pH值范围对阻垢率的影响，在图2中，横坐标为pH值范围，纵坐标为阻垢率(％)。
具体实施方式:
实施例1
1、黄杆菌阻垢剂的制备
将黄杆菌按1:100的体积比接种到装有500mL培养基的1L三角瓶中于，置于25℃、160rpm/min的摇床条件下培养24-36小时。发酵所用的培养基成分为0.5g/L酵母浸出粉，0.5g/L蛋白胨，0.5g/L酪蛋白水解物，0.5g/L葡萄糖，0.3g/L磷酸二氢钾，0.024g/L无水硫酸镁，0.3g/L丙酮酸钠，pH7-7.5。本实施方式中涉及的培养基需在121℃下灭菌15min，冷却至室温后使用。
将发酵后所获得的发酵液在5000g，30min的条件下进行离心，收集上清液。向上清液中加入两倍体积的乙醇进行沉淀，置于2～6℃条件下静置12-18小时，随后进行9000g，20min的离心，以获得微生物阻垢剂粗制品。
2、黄杆菌阻垢剂降低无机盐或有机沉淀物形式的结垢率
将含有黄杆菌的阻垢剂50mL，加入沉淀物1g，在25℃的室温环境下，置于摇床上震荡，在实验开始的第天分别测定样品的COD，计算得该阻垢剂的阻垢率为91.3％，降解率为100％。
3、在不同温度条件下检测黄杆菌阻垢剂降低无机盐或有机沉淀物形式的结垢率
将含有黄杆菌的阻垢剂50mL，加入沉淀物1g，在4-40℃的室温环境下，置于摇床上震荡，在实验开始的第5天分别测定样品的COD，并计算得该阻垢剂的阻垢率和降解率为。图1表明黄杆菌阻垢剂对温度范围在25-35℃环境下的污水有较好的处理效果。
4、在不同pH条件下检测黄杆菌阻垢剂降低无机盐或有机沉淀物形式的结垢率
将含有黄杆菌的阻垢剂50mL，加入沉淀物1g，在25℃,pH条件0-12的范围内，置于摇床上震荡，在实验开始的第5天分别测定样品的COD，并计算得该阻垢剂的阻垢率和降解率为。图2表明黄杆菌阻垢剂对pH在5.0-8.0范围内的污水有较好的处理效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一株黄杆菌(Flavobacterium sp.)菌株R561，其特征在于，保藏中心登记入册编号为KACC 22115。
2.一种土壤微生物发酵型阻垢剂，其特征在于，制备原料权利要求1所述菌株R561。
3.权利要求2所述土壤微生物发酵型阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：于发酵培养基中接种所述菌株R561的活化种子液，摇床培养后，将培养液上清与无水乙醇混合过夜，离心分离沉淀，得絮凝剂粗制品；
所述发酵培养基包括以下浓度的组分：0.5g/L酵母浸出粉，0.5g/L蛋白胨，0.5g/L酪蛋白水解物，0.5g/L葡萄糖，0.3g/L磷酸二氢钾，0.024g/L无水硫酸镁，0.3g/L丙酮酸钠，pH7-7.5。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，在温度25℃、pH5-8、0.3％NaCl浓度下培养24-36小时。
5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，对摇床培养后得到的培养液进行离心处理，所述离心处理的转速为5000g，离心时间为30min。
6.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述离心分离沉淀，包括经9000g离心15分钟。
7.权利要求2所述微生物絮凝剂在阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面形成沉淀或结垢中的应用。
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