CN117209028B - 一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂及其制备方法，是以红薯渣和浒苔为主要原料，将它们作为微生物发酵的主要基质成分，经微生物发酵制得。本发明的制备方法实现了废弃物的循环利用，绿色环保，与现有的微生物絮凝剂制备方法相比，大大降低了培养基成本，最终所得絮凝剂的絮凝效果好，可用于污水处理，具有非常好的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂及其制备方法。
背景技术
伴随着化工、电镀等工业生产的迅猛发展，水污染问题也越来越严重，污水中的有害成分经食物链富集最终会毒害人类身体健康，故污水处理已经成为环境保护领域的重中之重。
利用絮凝剂对污水进行絮凝沉降是一种非常简单、有效的污水处理方法，絮凝剂的主要作用是凝聚沉降溶液中不易沉降的悬浮颗粒，可以去除污水中的胶体和悬浮物，包括无机物和有机物，以及一些溶解性的杂质。絮凝剂大体可以分为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂和生物絮凝剂三种，具体分析如下：
1、无机絮凝剂：比如铁盐、铝盐以及它们的聚合物等。但是，铁盐絮凝剂具有很强的腐蚀性，残留的铁离子浓度达到一定程度，会使水体带有颜色，影响水质；铝盐絮凝剂的使用会在废水中残留大量铝离子，诱发阿尔茨海默氏病，危害人体健康。
2、有机絮凝剂：比如聚丙烯酰胺及其衍生物等，其缺点是，聚丙烯酰胺在水体中产生丙烯酰胺单体，致畸、致癌、致突变，具有强烈的神经毒性，对于环境安全和人体健康存在危害。
3、生物絮凝剂：包括微生物絮凝剂、天然高分子絮凝剂等。
微生物絮凝剂就是微生物产生的代谢产物（黏多糖、蛋白质、糖蛋白、纤维素等），优点是无毒无害，安全性高，易降解，无污染；缺点是所需的营养条件较高，培养基组分昂贵，发酵工艺生产成本高，限制了其工业化生产进程。另外，微生物絮凝剂利用絮团自身重力实现絮团的沉降，存在絮团沉降动力不足、絮凝体分离困难等问题；微生物絮凝剂多为胶体状态，需要借助膜技术实现分离，分离速度慢，分离成本高，倘若微生物絮凝剂不能有效回收与处理，污染物会再次作用于环境产生二次污染。
天然高分子絮凝剂有改性淀粉、壳聚糖、藻酸钠、几丁质等，分子量分布广，活性基团多，结构多样化，无毒无害，易降解。但是现有的天然高分子絮凝剂大多存在絮凝效果欠佳的问题，限制了其应用。
专利申请CN101225405A公开了一种微生物絮凝剂，以淀粉废水作为碳源，利用复合氮源发酵生产絮凝剂，该培养工艺为：COD为1.2-1.5万mg/L的淀粉废水经过曝气预发酵后，加入氮源、磷、硫酸镁，调至pH=6.0-8.0，高压灭菌后接入克雷伯氏菌属种子液，经生物摇床曝气，培养24～44h后收获絮凝剂粗品。该专利技术所使用的原料中包括大量氮源和无机盐，制备成本高，絮凝效果也不理想。
专利申请CN102181483A公开了一种微生物絮凝剂的制备方法，从活性污泥中筛选产絮凝剂菌株后，将所述产絮凝剂菌株接种到种子培养液中进行种子培养，然后接种到发酵培养液中发酵培养，发酵温度为25～35℃；接着将发酵培养液离心分离、经旋转蒸发获得浓缩液后加入丙酮得到沉淀物；最后将所述沉淀物经离心分离和真空干燥获得所述微生物絮凝剂。该专利技术的絮凝效果较差，仅为50%以下，完全无法满足现实污水处理需求。
专利申请CN108328715A公开了一种利用生物絮凝剂壳聚糖处理红薯淀粉废水的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集红薯淀粉废水，测定废水水质原始指标；配置壳聚糖溶液、氢氧化钠溶液；S2：分别进行A、B、C三组实验，三组实验依次用于测定实验因素pH值、壳聚糖溶液的投放量、沉降时间对絮凝的影响；S3：搅拌静置后，取上清液，测定上清液的COD、SS、TN和TP水质指标与水质原始指标对比，得出最佳实验因素参数。但是壳聚糖本身价格就比较高，用于大体量污水处理的成本是非常高的，并不具有大范围推广应用前景。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂及其制备方法，原料成本低，絮凝效果好，具有非常好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将红薯渣和新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向预混料中加入丙酸酐，搅拌加热处理，加入乳酸、异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入异丙醇水溶液、氢氧化钠和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中接种混合种子液，发酵，后处理，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2～3：0.8～1混合而得。
优选的，步骤（1）中，红薯渣、新鲜浒苔和水的质量比为10：15～20：5～7。
优选的，步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1～2MPa，处理时间30～40分钟。
优选的，步骤（1）中，微波处理的工艺条件为：功率100～120kW，处理时间20～30分钟。
优选的，步骤（2）中，预混料、丙酸酐、乳酸、异辛酸亚锡、异丙醇水溶液、氢氧化钠、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、聚乙二醇400的质量比为30～37：3～4：3～4：0.02～0.03：0.6～0.8：0.05～0.07：0.5～0.6：1～2；其中异丙醇水溶液的质量浓度为35～45%。
优选的，步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：90～100℃和300～400r/min条件下处理30～40分钟。
优选的，步骤（2）中，加热加压反应的工艺条件为：110～120℃和15～20Mpa条件下处理8～10小时；保温保压反应时间为50～70分钟。
优选的，步骤（3）中，混合种子液的体积接种量为2～3%。
优选的，步骤（3）中，发酵的工艺条件为：27～29℃发酵15～17小时。
优选的，步骤（3）中，后处理包括：将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的20～30%，40～50℃真空干燥12～15小时即可。
优选的，土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，30～32℃和150～200rpm条件下培养18～20小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.2～7.4；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2～2.2倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
优选的，地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，28～30℃和150～200rpm条件下培养15～18小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
优选的，纤维化纤维微细菌种子液是通过以下方法制备得到的：将纤维化纤维微细菌活化后接种至相应的种子培养基中，35～37℃和150～200rpm条件下培养20～22小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：葡萄糖2g，玉米浆2g，酵母粉2g，胰蛋白胨2g，水解酪蛋白2g，硫酸镁0.2g，磷酸氢二钾1.2g，蒸馏水1L，pH7.5～7.8。
本发明还要求保护由上述方法制备得到的一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂。
同时，本发明还要求保护所得絮凝剂在污水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明以红薯渣和浒苔为主要原料，将它们作为微生物发酵的主要基质成分，经微生物 发酵，获得一种絮凝剂。本发明的制备方法实现了废弃物的循环利用，绿色环保，与现有的微生物絮凝剂制备方法相比，大大降低了培养基成本，最终所得絮凝剂的絮凝效果好，可用于污水处理，具有非常好的推广应用前景。
1、先将红薯渣和新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料。
红薯渣的主要成分包括淀粉、纤维素、木质素和蛋白质等，特别是淀粉含量高，可作为微生物发酵的碳源；新鲜浒苔富含蛋白质、多糖、碳水化合物、粗纤维、氨基酸、脂肪酸、维生素和多种矿物质等，特别是蛋白质含量高，可作为微生物发酵的氮源；另外，红薯渣和新鲜浒苔还可为微生物发酵提供矿物质等营养支持，促进微生物发酵，改善絮凝剂的絮凝效果。
蒸汽爆破处理，一方面促进红薯渣和新鲜浒苔中的营养成分充分释放出来，另一方面原料中含有的纤维素、木质素比表面积增大，与淀粉成分协同改善絮凝效果。
微波处理进一步增大比表面积，并提高反应活性，促进后续反应的进行。
2、向预混料中加入丙酸酐，搅拌加热处理，加入乳酸、异辛酸亚锡，加热加压反应，在此过程中，丙酸酐与淀粉反应使得淀粉丙酰化，乳酸聚合实现对淀粉的接枝化；继续加入异丙醇水溶液、氢氧化钠和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对淀粉实现了阳离子改性；泄压至常压状态，自然冷却并加入聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物。也就是说，通过对淀粉成分的接枝修饰，进一步改善了絮凝效果。
3、向接枝产物中接种混合种子液，发酵，后处理，即得所述的生物絮凝剂；其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2～3：0.8～1混合而得。
土壤节杆菌、纤维化纤维微细菌代谢产胞外多糖，地衣芽孢杆菌代谢产γ-聚谷氨酸，与原料中的多糖等成分等协同作用，增强絮凝作用，改善污水处理效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及的红薯渣，购自卢龙县恒义甘薯种植专业合作社；新鲜浒苔是在江苏省连云港市近海打捞收集后洗净而得。
土壤节杆菌，为CICC 10193，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心；地衣芽孢杆菌，为CICC 10098，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心；纤维化纤维微细菌，为ATCCBAA-1816，购自齐一生物科技（上海）有限公司。
如无特殊说明外，本发明中其他商品均通过市场渠道购买。
实施例1
一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将10kg红薯渣和15kg新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入5kg水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向30kg预混料中加入3kg丙酸酐，搅拌加热处理，加入3kg乳酸、0.02kg异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入0.6kg质量浓度35%异丙醇水溶液、0.05kg氢氧化钠和0.5kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入1kg聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中以体积接种量2%接种混合种子液，27℃发酵15小时，将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的20%，40℃真空干燥12小时，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2：0.8混合而得。
步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1MPa，处理时间30分钟。微波处理的工艺条件为：功率100kW，处理时间20分钟。
步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：90℃和300r/min条件下处理30分钟。加热加压反应的工艺条件为：110℃和15Mpa条件下处理8小时；保温保压反应时间为50分钟。
土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，30℃和150rpm条件下培养18小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.2；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，28℃和150rpm条件下培养15小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
纤维化纤维微细菌种子液是通过以下方法制备得到的：将纤维化纤维微细菌活化后接种至相应的种子培养基中，35℃和150rpm条件下培养20小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：葡萄糖2g，玉米浆2g，酵母粉2g，胰蛋白胨2g，水解酪蛋白2g，硫酸镁0.2g，磷酸氢二钾1.2g，蒸馏水1L，pH7.5。
实施例2
一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将10kg红薯渣和20kg新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入7kg水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向37kg预混料中加入4kg丙酸酐，搅拌加热处理，加入4kg乳酸、0.03kg异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入0.8kg质量浓度45%异丙醇水溶液、0.07kg氢氧化钠和0.6kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入2kg聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中以体积接种量3%接种混合种子液，29℃发酵17小时，将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的30%，50℃真空干燥15小时，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：3：1混合而得。
步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力2MPa，处理时间40分钟。微波处理的工艺条件为：功率120kW，处理时间30分钟。
步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：100℃和400r/min条件下处理40分钟。加热加压反应的工艺条件为： 120℃和20Mpa条件下处理10小时；保温保压反应时间为70分钟。
土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，32℃和200rpm条件下培养20小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.4；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2.2倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，30℃和200rpm条件下培养18小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
纤维化纤维微细菌种子液是通过以下方法制备得到的：将纤维化纤维微细菌活化后接种至相应的种子培养基中，37℃和200rpm条件下培养22小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：葡萄糖2g，玉米浆2g，酵母粉2g，胰蛋白胨2g，水解酪蛋白2g，硫酸镁0.2g，磷酸氢二钾1.2g，蒸馏水1L，pH7.8。
实施例3
一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将10kg红薯渣和15kg新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入7kg水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向32kg预混料中加入3kg丙酸酐，搅拌加热处理，加入4kg乳酸、0.02kg异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入0.8kg质量浓度35%异丙醇水溶液、0.07kg氢氧化钠和0.5kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入2kg聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中以体积接种量2%接种混合种子液， 29℃发酵15小时，将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的30%，40℃真空干燥15小时，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2：1混合而得。
步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1MPa，处理时间40分钟。微波处理的工艺条件为：功率100kW，处理时间30分钟。
步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：90℃和400r/min条件下处理30分钟。加热加压反应的工艺条件为：120℃和15Mpa条件下处理10小时；保温保压反应时间为50分钟。
土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，32℃和150rpm条件下培养20小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.2；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2.2倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，28℃和200rpm条件下培养15小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
纤维化纤维微细菌种子液是通过以下方法制备得到的：将纤维化纤维微细菌活化后接种至相应的种子培养基中，37℃和150rpm条件下培养20～22小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：葡萄糖2g，玉米浆2g，酵母粉2g，胰蛋白胨2g，水解酪蛋白2g，硫酸镁0.2g，磷酸氢二钾1.2g，蒸馏水1L，pH7.8。
实施例4
一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将10kg红薯渣和18kg新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入6kg水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向35kg预混料中加入3.5kg丙酸酐，搅拌加热处理，加入3.5kg乳酸、0.025kg异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入0.7kg质量浓度40%异丙醇水溶液、0.06kg氢氧化钠和0.55kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入1.5kg聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中以体积接种量2.5%接种混合种子液，28℃发酵16小时，将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的25%，45℃真空干燥13小时，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2.5：0.9混合而得。
步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1.5MPa，处理时间35分钟。微波处理的工艺条件为：功率110kW，处理时间25分钟。
步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：95℃和400r/min条件下处理35分钟。加热加压反应的工艺条件为：115℃和18Mpa条件下处理9小时；保温保压反应时间为60分钟。
土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，31℃和180rpm条件下培养19小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.3；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2.1倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，29℃和180rpm条件下培养16小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
纤维化纤维微细菌种子液是通过以下方法制备得到的：将纤维化纤维微细菌活化后接种至相应的种子培养基中，36℃和170rpm条件下培养21小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：葡萄糖2g，玉米浆2g，酵母粉2g，胰蛋白胨2g，水解酪蛋白2g，硫酸镁0.2g，磷酸氢二钾1.2g，蒸馏水1L，pH7.6。
对比例1
一种复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将10kg红薯渣进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣，接着加入5kg水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向30kg预混料中加入3kg丙酸酐，搅拌加热处理，加入3kg乳酸、0.02kg异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入0.6kg质量浓度35%异丙醇水溶液、0.05kg氢氧化钠和0.5kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入1kg聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中以体积接种量2%接种混合种子液，27℃发酵15小时，将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的20%，40℃真空干燥12小时，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2：0.8混合而得。
步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1MPa，处理时间30分钟。微波处理的工艺条件为：功率100kW，处理时间20分钟。
步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：90℃和300r/min条件下处理30分钟。加热加压反应的工艺条件为：110℃和15Mpa条件下处理8小时；保温保压反应时间为50分钟。
土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，30℃和150rpm条件下培养18小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.2；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，28℃和150rpm条件下培养15小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
纤维化纤维微细菌种子液是通过以下方法制备得到的：将纤维化纤维微细菌活化后接种至相应的种子培养基中，35℃和150rpm条件下培养20小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：葡萄糖2g，玉米浆2g，酵母粉2g，胰蛋白胨2g，水解酪蛋白2g，硫酸镁0.2g，磷酸氢二钾1.2g，蒸馏水1L，pH7.5。
对比例2
一种复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将10kg红薯渣和15kg新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入5kg水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向30kg预混料中加入3kg丙酸酐，搅拌加热处理，加入3kg乳酸、0.02kg异辛酸亚锡，加热加压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入1kg聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中以体积接种量2%接种混合种子液，27℃发酵15小时，将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的20%，40℃真空干燥12小时，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2：0.8混合而得。
步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1MPa，处理时间30分钟。微波处理的工艺条件为：功率100kW，处理时间20分钟。
步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：90℃和300r/min条件下处理30分钟。加热加压反应的工艺条件为：110℃和15Mpa条件下处理8小时。
土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，30℃和150rpm条件下培养18小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.2；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，28℃和150rpm条件下培养15小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
纤维化纤维微细菌种子液是通过以下方法制备得到的：将纤维化纤维微细菌活化后接种至相应的种子培养基中，35℃和150rpm条件下培养20小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：葡萄糖2g，玉米浆2g，酵母粉2g，胰蛋白胨2g，水解酪蛋白2g，硫酸镁0.2g，磷酸氢二钾1.2g，蒸馏水1L，pH7.5。
对比例3
一种复合生物絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）先将10kg红薯渣和15kg新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入5kg水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向30kg预混料中加入3kg丙酸酐，搅拌加热处理，加入3kg乳酸、0.02kg异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入0.6kg质量浓度35%异丙醇水溶液、0.05kg氢氧化钠和0.5kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入1kg聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中以体积接种量2%接种混合种子液，27℃发酵15小时，将发酵所得发酵产物浓缩至原体积的20%，40℃真空干燥12小时，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液，再将二者按照体积比1：2混合而得。
步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1MPa，处理时间30分钟。微波处理的工艺条件为：功率100kW，处理时间20分钟。
步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：90℃和300r/min条件下处理30分钟。加热加压反应的工艺条件为：110℃和15Mpa条件下处理8小时；保温保压反应时间为50分钟。
土壤节杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将土壤节杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，30℃和150rpm条件下培养18小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：牛肉浸液 1L，蛋白胨10g，氯化钠 5g，琼脂22g，pH7.2；牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，浸泡于其2倍重量的水中，浸泡12小时，过滤取滤液，灭菌即可。
地衣芽孢杆菌种子液是通过以下方法制备得到的：将地衣芽孢杆菌活化后接种至相应的种子培养基中，28℃和150rpm条件下培养15小时，即得；其中，所述种子培养基的组成如下：氯化钠 5.0g，牛肉膏 10g，蛋白胨 10g，琼脂20g，蒸馏水1L，pH7.2。
试验例
分别对实施例1～4和对比例1～3所得絮凝剂的絮凝效果进行考察，具体方法如下：
1、絮凝率：
向烧杯中加入0.5g高岭土和2mg絮凝剂，然后加蒸馏水至100mL，400rpm搅拌30s，100rpm搅拌5分钟，静置10分钟，取上清，使用722型分光光度计测试上清在波长550nm的吸光度，此为试验组；不加絮凝剂其他步骤完全相同作为对照组。
按照以下公式计算絮凝率：
FR（%）=（B-A）/B×100；
公式中，FR为絮凝率，A为试验组上清吸光度，B为对照组上清吸光度。
考察结果见表1。
表1. 絮凝率考察结果
2、取某造纸厂污水100mL，调节pH=7，加入絮凝剂0.1mg，400rpm搅拌30s，100rpm搅拌5分钟，静置10分钟，取上清，分别测定污水和絮凝剂处理后所得上清的COD、浊度，结果见表2。
重铬酸钾法-硫酸亚铁铵标准溶液标定方法测定COD；使用哈希2100浊度仪测定浊度。
表2. 污水处理前后水质比较
由表1和表2可知，实施例1～4所得絮凝剂的絮凝率高，对污水的处理效果佳，在污水处理领域具有很好的应用前景。
对比例1略去新鲜浒苔，对比例2略去3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵修饰步骤，对比例3的混合种子液中略去纤维化纤维微细菌，所得絮凝剂的絮凝效果均明显变差，污水处理效果变差，这说明本发明的原料组成对于絮凝作用的贡献以及微生物发酵具有协同作用，且必要的接枝修饰以及微生物菌株组成等协同增强所得絮凝剂的絮凝效果。
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）先将红薯渣和新鲜浒苔分别进行蒸汽爆破处理，得到预处理红薯渣和预处理浒苔浆，接着将它们加入水中，搅拌分散均匀，微波处理，得到预混料；
（2）再向预混料中加入丙酸酐，搅拌加热处理，加入乳酸、异辛酸亚锡，加热加压反应，继续加入异丙醇水溶液、氢氧化钠和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，保温保压反应，泄压至常压状态，自然冷却并加入聚乙二醇400，搅拌反应直至自然冷却至室温，得到接枝产物；
（3）然后向接枝产物中接种混合种子液，发酵，后处理，即得所述的生物絮凝剂；
其中，所述混合种子液是先将土壤节杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维化纤维微细菌分别接种至相应的种子培养基中，培养得到土壤节杆菌种子液、地衣芽孢杆菌种子液、纤维化纤维微细菌种子液，再将三者按照体积比1：2～3：0.8～1混合而得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，红薯渣、新鲜浒苔和水的质量比为10：15～20：5～7。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，蒸汽爆破处理的工艺条件为：压力1～2MPa，处理时间30～40分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，微波处理的工艺条件为：功率100～120kW，处理时间20～30分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，预混料、丙酸酐、乳酸、异辛酸亚锡、异丙醇水溶液、氢氧化钠、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、聚乙二醇400的质量比为30～37：3～4：3～4：0.02～0.03：0.6～0.8：0.05～0.07：0.5～0.6：1～2；其中异丙醇水溶液的质量浓度为35～45%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，搅拌加热处理的工艺条件为：90～100℃和300～400r/min条件下处理30～40分钟。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，加热加压反应的工艺条件为：110～120℃和15～20Mpa条件下处理8～10小时；保温保压反应时间为50～70分钟。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，发酵的工艺条件为：27～29℃发酵15～17小时。
9.权利要求1～8中任一项所述方法制备得到的一种用于污水处理的高效复合生物絮凝剂。
10.权利要求9所述絮凝剂在污水处理中的应用。
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