專利名稱：微生物絮凝劑的制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微生物絮凝劑，具體屬于一種微生物絮凝劑及其制備方法，以及微生物絮凝劑在水處理中的應用。
背景技術：
目前，軟化水質(zhì)的常用技術主要是反滲透除鹽和投加絮凝劑軟化技術兩大類。其中，反滲透處理水工藝的要求高、耗能大、成本高，但綠色環(huán)保，無污染。因此，要實現(xiàn)規(guī)模化、自動化還需一定的努力。投加絮凝劑軟化水質(zhì)是最常用到的水處理工藝，其具有操作簡單、處理時間短、處理成本低廉等優(yōu)點，適宜大范圍使用操作?，F(xiàn)今使用的絮凝劑，從其來源及性質(zhì)上可分為無機絮凝劑、人工合成高分子絮凝劑和天然生物高分子絮凝劑。無機絮凝劑主要有鐵系(氯化鐵、硫酸鐵及其多聚物)和鋁系(如氯化鋁、硫酸鋁及其多聚物)。鋁鹽具有毒性，會影響人類健康，如誘發(fā)老年癡呆癥；鐵鹽會造成處理水中帶顏色，如高濃度的鐵也會對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。人工合成高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺衍 生物、聚乙烯亞胺、聚乙烯嘧啶等，在自然界中不易被降解，易造成二次污染，而且其單體有“三致”效應(致畸、致癌、致突變)。因此，這些絮凝劑的應用受到很大限制。而微生物絮凝劑效果好，無二次污染，易獲取，但現(xiàn)今微生物絮凝劑主要用于處理有機廢水中的重金屬離子、氨氮及有機廢物等，但在水質(zhì)軟化這一方面還未見有進一步的研究及報導。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微生物絮凝劑的制備方法，該方法得到的微生物絮凝劑具有絮凝活性高，可應用于高礦化度、高硬度地下巖溶水的處理。本發(fā)明提供的一種微生物絮凝劑的制備方法，包括如下步驟(I)將枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液按3-8%的接種量，接種在液體培養(yǎng)基中，在28-30°C及轉速為100-200r/min下進行有氧發(fā)酵2_4天，得發(fā)酵液；(2)將發(fā)酵液過濾，得到發(fā)酵上清液和濾餅；(3)用蒸餾水洗滌濾餅，回收洗滌液與發(fā)酵上清液合并，控制溫度45_53°C，減壓蒸發(fā)濃縮至1/10-1/4體積，得到發(fā)酵濃縮液，調(diào)pH值為3-5，然后于4°C環(huán)境下冷卻靜置4-12h，加入發(fā)酵濃縮液體積1-3倍的冷卻乙醚，混勻，離心，在溫度50-60°C下干燥，得到微生物絮凝劑。所述的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)為常規(guī)菌種，屬于益生菌，其種子的培養(yǎng)過程按常規(guī)液體好氧法培養(yǎng)得到枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液。所述的液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖10_20g，磷酸氫二鉀2_5g，磷酸二氫鉀l_2g，氯化鈉O. 05-0. 15g，硫酸氨O(jiān). 2g，脲O. 3-lg，酵母浸膏O. 3-1. 5g，硫酸鎂O. 05-0. 2g，蒸餾水IOOOmL0所述的減壓蒸發(fā)濃縮時溫度需控制在45-53°C，溫度過高，絮凝活性失活，反之，不好濃縮，浪費能源；所述的于4°C環(huán)境下冷卻靜置4-12h，使?jié)饪s液充分冷卻沉降；所述的加入發(fā)酵液體積1-3倍的乙醚，乙醚也需4°C環(huán)境下冷卻，加入發(fā)酵液后充分混勻，并在轉速為800-1000r/min離心；所述的微生物絮凝劑其主要成分為蛋白質(zhì)、多糖及少量核酸和其他物質(zhì)，其中蛋白質(zhì)對絮凝其主要作用，多糖輔助作用。本發(fā)明提供的一種微生物絮凝劑的制備方 法，包括如下步驟(I)將枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液按3-8%的接種量，接種在液體培養(yǎng)基中，在28-30°C及轉速為100-200r/min下進行有氧發(fā)酵2_4天，得發(fā)酵液；(2)將發(fā)酵液過濾，得濾餅；(3)將濾餅加入按質(zhì)量濃度配制含海藻酸鈉(SA)O. 5% -3%和聚乙烯醇(PVA)O. 5% -3%的水溶液中，使濾餅占總溶液質(zhì)量的2% _8%，攪拌均勻，然后滴加到預先配制好的O. 05-0. 15mol/L的CaCl2溶液中，靜置4_8h，抽濾、洗滌，制得固定化的微生物絮凝劑，置于4°C環(huán)境下保藏備用。所述的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)為常規(guī)菌種,屬于益生菌,其種子的培養(yǎng)過程按常規(guī)液體好氧法培養(yǎng)得到枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液。所述的液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖10_20g，磷酸氫二鉀2_5g，磷酸二氫鉀l_2g，氯化鈉O. 05-0. 15g，硫酸氨O(jiān). 2g，脲O. 3-lg,酵母浸膏O. 3-1. 5g，硫酸鎂O. 05-0. 2g，蒸餾水IOOOmL0本發(fā)明微生物絮凝劑和固定化微生物絮凝劑可用于處理高礦化度、高硬度地下巖溶水。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明微生物絮凝劑和固定化微生物絮凝劑處理水具有良好的絮凝效果，具有絮凝活性高、用量少、無污染等優(yōu)點。經(jīng)實驗證明微生物絮凝劑對地下巖溶水的礦化度絮凝率達到36. 92%左右，硬度絮凝率最大可達80. 44%左右，微生物絮凝劑其主要成分為蛋白質(zhì)、多糖及少量核酸和其他物質(zhì)，其中蛋白質(zhì)對絮凝其主要作用，多糖輔助作用。固定化微生物絮凝劑對地下巖溶水的礦化度絮凝率達到42 %左右，硬度絮凝率最大可達81 %左右。本發(fā)明絮凝劑制備工藝簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)，其制備的微生物絮凝劑絮凝活性高、無二次污染。
具體實施例方式本發(fā)明的目的在于提供一種微生物絮凝劑的制備方法，該方法得到的微生物絮凝劑具有絮凝活性高，可應用于高礦化度、高硬度地下巖溶水的處理。實施例I液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖10g，磷酸氫二鉀2g，磷酸二氫鉀lg，氯化鈉O. 05g，硫酸氨O(jiān). 2g,脲Ig,酵母浸膏Ig,硫酸鎂O. 2g,蒸懼水1000mL。(I)將枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液30mL接種量接入IOOOmL液體培養(yǎng)基中，在30°C及l(fā)OOr/min轉速下進行液體有氧發(fā)酵，培養(yǎng)3天，獲得含微生物絮凝劑的發(fā)酵液；(2)將發(fā)酵液放罐過濾，得到發(fā)酵上清液和濾餅；(3)蒸餾水洗滌濾餅，回收洗滌液與發(fā)酵上清液合并得IOOOmL,控制溫度為50°C，減壓蒸發(fā)濃縮至IOOmL,將得到發(fā)酵濃縮液調(diào)pH值為3，然后于4°C環(huán)境下冷卻靜置10h，加入200mL的冷卻乙醚，混勻，1000r/min轉速下離心，60°C下干燥，制得微生物絮凝劑。微生物絮凝劑其主要成分為35. 47%蛋白質(zhì)、39. 54%多糖及少量核酸和其他物質(zhì)。將O. Ig微生物絮凝劑投加入50mL巖溶水中攪拌時間為lh，運用火焰原子吸收法和電導儀法分別測定太原市地下巖溶水處理前后的硬度和礦化度太原市地下巖溶水的硬度由3044mg/L降為593mg/L，絮凝率達80. 44% ;礦化度由3643mg/L降為2291mg/L，絮凝率達 36. 92%。實施例2液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖10g，磷酸氫二鉀2g，磷酸二氫鉀lg，氯化鈉O. 05g，硫酸氨O(jiān). 2g,脲Ig,酵母浸膏Ig,硫酸鎂O. 2g,蒸懼水1000mL。

(I) (2)同實施例 I(3)?、浦兴脼V餅2g投入含2g海藻酸鈉(SA)和2g聚乙烯醇(PVA)的IOOmL蒸餾水中，攪拌均勻，裝入15mL注射器并滴加入預先配好的O. lmol/L的CaCl2溶液中，靜置4h，抽濾、洗滌，制成固定化微生物絮凝劑并置于4°C環(huán)境下沙保培養(yǎng)基保藏備用。觀測可知，固定化劑成球性好，固定化小球大小均一，直徑約為4mm,機械性能強達到2. 5kg,反復利用三次后仍可保持礦化度絮凝率達34%和硬度絮凝率達72%。取0. 2g制備的固定化微生物絮凝劑加入200mL太原市地下巖溶水中(硬度為3044mg/L,礦化度為3643mg/L),在室溫及轉速為750r/min條件下攪拌90min,過濾,用火焰原子吸收儀法測定巖溶水硬度，硬度降低為575mg/L ;用電導儀法測定礦化度，礦化度降為2055mg/L。實施例3液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖15g，磷酸氫二鉀4g，磷酸二氫鉀I. 5g，氯化鈉0. lg，硫酸氨0. 2g,脲0. 8g,酵母浸膏Ig,硫酸鎂0. Ig,蒸懼水1000mL。(I)將枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液50mL接入IOOOmL液體培養(yǎng)基中，在29°C及轉速為120r/min下進行液體有氧發(fā)酵，培養(yǎng)4天，獲得含微生物絮凝劑的發(fā)酵液；(2)將發(fā)酵液放罐過濾，得到發(fā)酵上清液和濾餅；(3)用蒸餾水洗滌濾餅，回收洗滌液與發(fā)酵上清液合并得IOOOmL,控制溫度35°C，減壓蒸發(fā)濃縮至250mL，得到發(fā)酵濃縮液，調(diào)pH值為4，然后于4°C環(huán)境下冷卻靜置4h，加入750mL的冷卻乙醚，混勻，800r/min轉速下離心，在60°C下干燥，制得微生物絮凝劑。微生物絮凝劑其主要成分為35. 47%蛋白質(zhì)、39. 54%多糖及少量核酸和其他物質(zhì)。將0. Ig微生物絮凝劑投加入50mL巖溶水中在轉速為750r/min下攪拌lh，運用火焰原子吸收法和電導儀法分別測定太原市地下巖溶水處理前后的硬度和礦化度太原市地下巖溶水的硬度由3044mg/L降為593mg/L，絮凝率達80. 44% ;礦化度由3643mg/L降為2291mg/L,絮凝率達 36. 92 %。實施例4液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖15g，磷酸氫二鉀4g，磷酸二氫鉀I. 5g，氯化鈉0. lg，硫酸氨0. 2g,脲0. 8g,酵母浸膏Ig,硫酸鎂0. Ig,蒸懼水1000mL。(I) (2)同實施例 3(3)取(2)中所得濾餅Sg加入分別含3g海藻酸鈉(SA)和0. 5g聚乙烯醇(PVA)的IOOmL蒸懼水溶液中,攪拌均勻后,裝入15mL注射器并滴加入預先配好的0. 15mol/L的CaCl2溶液中，靜置3h，抽濾、洗滌，制成微生物絮凝劑并置于4°C環(huán)境下沙保培養(yǎng)基保藏備用。觀測可知，固定化劑成球性好，固定化小球大小均一，直徑約為4mm，機械性能強達到2. 5kg，反復利用三次后仍可保持礦化度絮凝率達34%和硬度絮凝率達72%。取O. 8g固定化微生物絮凝劑投加入200mL太原市地下巖溶水中(硬度為3044mg/L和礦化度為3643mg/L),在室溫及750r/min轉速下攪拌60min,過濾,用火焰原子吸收儀法測定巖溶水硬度，硬度降低為569mg/L ;用電導儀法測定礦化度，礦化度降為1976mg/L。實施例5 液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖20g，磷酸氫二鉀5g，磷酸二氫鉀lg，氯化鈉O. 05g，硫酸氨O(jiān). 2g,脲O. 3g,酵母浸膏L 5g,硫酸鎂O. 05g,蒸懼水1000mL。(I)將枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液80mL接入IOOOmL液體培養(yǎng)基中，在29°C及轉速200r/min下進行液體有氧發(fā)酵，培養(yǎng)4天，獲得含微生物絮凝劑的發(fā)酵液；(2)將發(fā)酵液放罐過濾，得到發(fā)酵上清液和濾餅；(3)用蒸餾水洗滌濾餅，回收洗滌液與發(fā)酵上清液合并得IOOOmL,控制溫度53°C，減壓蒸發(fā)濃縮至200mL，得到發(fā)酵濃縮液，調(diào)pH值為4，然后于4°C環(huán)境下冷卻靜置4h，加入600mL的冷卻乙醚，混勻，900r/min轉速下離心，并在溫度60°C下干燥，制成微生物絮凝劑。微生物絮凝劑其主要成分為35. 47%蛋白質(zhì)、39. 54%多糖及少量核酸和其他物質(zhì)。將0. Ig微生物絮凝劑投加入50mL巖溶水中在750r/min轉速下攪拌lh，運用火焰原子吸收法和電導儀法分別測定太原市地下巖溶水處理前后的硬度和礦化度太原市地下巖溶水的硬度由3044mg/L降為593mg/L，絮凝率達80. 44% ;礦化度由3643mg/L降為2291mg/L,絮凝率達 36. 92 %。實施例6液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖20g，磷酸氫二鉀5g，磷酸二氫鉀lg，氯化鈉0. 05g，硫酸氨0. 2g,脲0. 3g,酵母浸膏L 5g,硫酸鎂0. 05g,蒸懼水1000mL。(I) (2)同實施例 5(3)?、浦兴脼V餅6g加入中含2g海藻酸鈉(SA)和3g聚乙烯醇(PVA)的IOOmL蒸懼水溶液中,攪拌均勻,裝入15mL注射器并滴加入預先配好的的0. lmol/L的CaCl2溶液中，靜置5h，抽濾、洗滌，制成固定化微生物絮凝劑并于4°C環(huán)境下沙保培養(yǎng)基保藏備用。觀測可知，固定化劑成球性好，固定化小球大小均一，直徑約為4mm，機械性能強達到2. 5kg，反復利用三次后仍可保持礦化度絮凝率達36%和硬度絮凝率達71%。取0. 2g固定化微生物絮凝劑加入200mL太原市地下巖溶水中(硬度為3044mg/L和礦化度為3643mg/L),在室溫及750r/min轉速下攪拌60min,過濾,用火焰原子吸收儀法測定巖溶水硬度，硬度降低為561mg/L ;用電導儀法測定礦化度，礦化度降為2116mg/L。
權利要求
1.ー種微生物絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液按3-8%的接種量，接種在液體培養(yǎng)基中，在28-30°C及轉速為100-200r/min下進行有氧發(fā)酵2_4天，得發(fā)酵液； (2)將發(fā)酵液過濾，得到發(fā)酵上清液和濾餅； (3)用蒸餾水洗滌濾餅，回收洗滌液與發(fā)酵上清液合并，控制溫度45-53°C，減壓蒸發(fā)濃縮至1/10-1/4體積，得到發(fā)酵濃縮液，調(diào)pH值為3-5，然后于4°C環(huán)境下冷卻靜置4_12h，加入發(fā)酵濃縮液體積1-3倍的冷卻こ醚，混勻，離心，在溫度50-60°C下干燥，得到微生物絮凝劑。
2.ー種微生物絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將枯草芽孢桿菌種子培養(yǎng)液按3-8%的接種量，接種在液體培養(yǎng)基中，在28-30°C及轉速為100-200r/min下進行有氧發(fā)酵2_4天，得發(fā)酵液； (2)將發(fā)酵液過濾，得濾餅； (3)將濾餅加入按質(zhì)量濃度配制含海藻酸鈉(SA)O.5 % -3 %和聚こ烯醇(PVA)O. 5% -3%的水溶液中，使濾餅占總溶液質(zhì)量的2% _8%，攪拌均勻，然后滴加到預先配制好的O. 05-0. 15mol/L的CaCl2溶液中，靜置4_8h，抽濾、洗滌，制得固定化的微生物絮凝劑，置于4°C環(huán)境下保藏備用。
3.如權利要求I或2所述的ー種微生物絮凝劑的制備方法，其特征在于，所述的液體培養(yǎng)基成分為葡萄糖10-20g，磷酸氫ニ鉀2-5g，磷酸ニ氫鉀l_2g，氯化鈉O. 05-0. 15g，硫酸氨 O. 2g，脲 O. 3-lg，酵母浸膏 O. 3-1. 5g，硫酸鎂 O. 05-0. 2g，蒸餾水 IOOOmL0
4.如權利要求I或2所述的制備方法制得的微生物絮凝劑在處理高礦化度、高硬度地下巖溶水中的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微生物絮凝劑的制備方法，步驟包括將枯草芽孢桿菌進行有氧擴大培養(yǎng)，將發(fā)酵液過濾，上清液減壓蒸發(fā)濃縮，得到發(fā)酵濃縮液，提取并干燥，得到微生物絮凝劑；或?qū)V餅用海藻酸鈉和聚乙烯醇固定化，制得固定化的微生物絮凝劑。微生物絮凝劑對地下巖溶水的礦化度絮凝率達到36.92％左右，硬度絮凝率最大可達80.44％左右；固定化微生物絮凝劑對地下巖溶水的礦化度絮凝率達到42％左右，硬度絮凝率最大可達81％左右。本發(fā)明絮凝劑制備工藝簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)，其制備的微生物絮凝劑絮凝活性高、無二次污染。
文檔編號C12N11/04GK102628066SQ20121011288
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權日2012年4月17日
發(fā)明者劉敏, 張曉峰, 李保珍, 王蘭, 郭彥涵 申請人:山西大學