專利名稱：由節(jié)桿菌制備生物絮凝劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理用絮凝劑的制備方法，具體地說是一種利用節(jié)桿菌制備生物絮凝劑的方法。
二、技術(shù)背景現(xiàn)在在給水及污水處理中使用的絮凝劑有以鋁系為代表的無機(jī)高分子類，以聚丙烯酰胺為代表的合成有機(jī)高分子類，研究表明，飲用水?dāng)z入過多的鋁離子的人群中，老年性癡呆的比例較高，聚丙烯酰胺單體具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒素和致癌作用。從甲殼素中提取的殼聚糖雖然可以作為絮凝劑，但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，資源非常有限。微生物絮凝劑是利用生物工程技術(shù)通過菌種發(fā)酵而生產(chǎn)的新型、高效水處理劑。除具備傳統(tǒng)化學(xué)合成絮凝劑的作用外，微生物絮凝劑還具有無毒無害、使用安全、具有生物可降解性、生產(chǎn)原料易得、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。就目前科技發(fā)展趨勢看，微生物絮凝劑具有替代化學(xué)合成同類產(chǎn)品的趨勢。已經(jīng)報(bào)導(dǎo)的微生物絮凝劑產(chǎn)生菌涉及到細(xì)菌、放線菌、霉曲和酵母菌，發(fā)酵生產(chǎn)都存在著原料成本高、發(fā)酵周期長、絮凝效率低的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上絮凝劑制備方法的不足，提供一種生產(chǎn)周期短、絮凝效率高、能夠適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)及工業(yè)應(yīng)用的由節(jié)桿菌制備生物絮凝劑的方法。
四、實(shí)施方式本發(fā)明的目的是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，選用節(jié)桿菌為生物絮凝劑菌種，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)和提取制得水處理生物絮凝劑，該生物絮凝劑的制備采用以下步驟a)菌種的制備節(jié)桿菌(Arthrobacter Sp.)LF-Tou2，由土壤采樣、分離獲得。選擇性的培養(yǎng)基重量組成(g/L)環(huán)己烷 5-15(NH4)2SO42-7 K2HPO41-5 KH2PO41-4MgSO40.1-0.4 NaCl 0.05-0.3 瓊脂粉 10-20 pH7.0-7.4。復(fù)篩培養(yǎng)基的重量組成(g/L)葡萄糖 7-12(NH4)2SO42-5K2HPO41-5KH2PO41-4 MgSO40.1-0.5NaCl 0.1-0.3用作固體培養(yǎng)時(shí)加瓊脂粉10-20 pH 7.0-7.4接種后培養(yǎng)條件為170轉(zhuǎn)/分，30℃搖床培養(yǎng)1-2天，測定發(fā)酵液的絮凝活性。
初選方法用選擇性篩選培養(yǎng)基制作平板，用土壤浸液涂布接種。30℃溫箱培養(yǎng)1-7天，挑取生長快、透明圈大的菌落轉(zhuǎn)于固體斜面、30℃溫箱培養(yǎng)1-3天，4℃保存。
節(jié)桿菌的生理生化特征為能消解七葉靈，還原硝酸鹽，有葡萄糖苷酶活性，能利用無機(jī)氮、檸檬酸、葡萄糖、木糖、蔗糖、纖維二糖、果糖、半乳糖等營養(yǎng)成分生長繁殖。不能水解淀粉、纖維素。
b)菌種發(fā)酵培養(yǎng)將節(jié)桿菌菌種按培養(yǎng)液總重量的1-2％的比例接種于配有液體發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中攪拌發(fā)酵，發(fā)酵溫度為24-32℃，鼓入空氣量為0.25-1.5L/L.分鐘，pH＝7.0-7.4，攪拌培養(yǎng)1-2天備用；液體發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比原料組成葡萄糖8-15份，(NH4)2SO41-5份，K2HPO40.1-1份，KH2PO40.05-1份，MgSO40.1-1份，NaCl 0.2-1.5份，CaCl 0.2-1.5份，水1000份。
c)生物絮凝劑的制備(1)發(fā)酵液通過離心機(jī)離心分離10-40分鐘，除去沉淀，取上清液備用；(2)向上清液中加入0.05-0.15％鈣離子和2.5倍體積的無水乙醇，室溫靜置30-60分鐘，再用離心機(jī)離心分離10-20分鐘，得絮凝劑粗品沉淀物備用；(3)沉淀物用0.5-3.0％，pH＝5-6的氯化鈉溶液溶解，用0.3-1倍沉淀物體積的十六烷基三甲基溴化銨吸附，再經(jīng)離心分離得沉淀物備用；(4)將沉淀用5-15％的氯化鈉溶解攪拌6-18小時(shí)，加入2.5-3.5倍體積的乙醇，攪拌均勻，靜置20-30分鐘，離心得沉淀物，把沉淀物用無水乙醇醇洗和真空干燥得生物絮凝劑產(chǎn)品。
液體發(fā)酵培養(yǎng)基原料組成的優(yōu)選重量配比為葡萄糖10-12份，(NH4)2SO42-3份，K2HPO40.3-0.8份，KH2PO40.1-0.6份，MgSO40.3-0.6份，NaCl 0.5-1份，CaCl 0.5-1份，水1000份。
液體發(fā)酵培養(yǎng)基原料組成的最佳重量配比為葡萄糖11份，(NH4)2SO42.5份，K2HPO40.6份，KH2PO40.4份，MgSO40.5份，NaCl 0.7份，CaCl 0.8份，水1000份。
使用離心機(jī)分離時(shí)轉(zhuǎn)速控制在5000-10000轉(zhuǎn)/分。
本發(fā)明的由節(jié)桿菌制備生物絮凝劑的方法與現(xiàn)有技術(shù)中各種絮凝劑的制備方法相比具有原料成本低、工藝簡單、發(fā)酵周期短、生成的絮凝劑絮凝效率高、無毒無害、使用無二次污染、適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)及工業(yè)應(yīng)用等特點(diǎn)，具有很好的推廣使用價(jià)值。
四、實(shí)施例菌種的制備由土壤采樣、分離獲得節(jié)桿菌(Arthrobacter Sp.)LF-Tou2菌種篩選選擇性菌種培養(yǎng)基配方(g/L)環(huán)己烷 10 (NH4)2SO45 K2HPO43 KH2PO42
MgSO40.2 NaCl 0.1瓊脂粉 15 pH 7.0-7.4。
復(fù)選菌種培養(yǎng)基配方(g/L)葡萄糖 10(NH4)2SO43K2HPO43KH2PO42MgSO40.2 NaCl0.1用作固體菌種培養(yǎng)時(shí)加瓊脂粉15 pH 7.0-7.4接種后菌種的培養(yǎng)條件為170轉(zhuǎn)/分，30℃搖床培養(yǎng)1-2天，測定發(fā)酵液絮凝活性。
菌種的初選用選擇性篩選培養(yǎng)基制作平板，用土壤浸液涂布接種。30℃溫箱培養(yǎng)1-7天，挑取生長快、透明圈大的菌落轉(zhuǎn)于固體斜面、30℃溫箱培養(yǎng)1-3天，4℃保存。
菌種的復(fù)選從斜面上挑取菌苔接種于內(nèi)有復(fù)選培養(yǎng)基的三角瓶，30℃，170轉(zhuǎn)/分搖床培養(yǎng)I一2天，檢測發(fā)酵液的活性，選出生物絮凝劑高產(chǎn)生菌株。
絮凝活性的檢測在100ml刻度量筒內(nèi)加入0.4％高嶺土懸液97ml，5％CaCl2 2ml，用5％NaOH調(diào)pH為7.5，再加發(fā)酵液0.3ml，用蒸餾水補(bǔ)足為100ml，往復(fù)混勻30秒鐘，靜置沉淀5分鐘，取刻度為50ml處的上清測定光密度。
生物絮凝劑的制備取葡萄糖14kg、(NH4)2SO42kg、K2HPO40.4kg、KH2PO40.3kg、MgSO40.4kg、NaCl 0.3kg、CaCl 0.5kg置于水1000kg水中配成液體發(fā)酵培養(yǎng)基。按照培養(yǎng)液總重量2％的比例將節(jié)桿菌菌種接種于盛有上述液體發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中在28℃下攪拌發(fā)酵，培養(yǎng)1-2天。發(fā)酵過程中控制鼓入空氣量在0.75L/L.min，pH＝7.0。
將前面得到的發(fā)酵液通過離心機(jī)離心分離30分鐘，取上清液并向清液中加入0.10％鈣離子和2.5倍體積的無水乙醇，室溫靜置30分鐘，再用離心機(jī)離心分離15分鐘，得絮凝劑粗品沉淀物。沉淀物用1.5％，pH＝5.5的氯化鈉溶液溶解后，用0.6倍沉淀物體積的十六烷基三甲基溴化銨吸附，再經(jīng)離心分離得沉淀物，再將該沉淀物用10％的氯化鈉溶解攪拌12小時(shí)，加入3倍體積的乙醇，攪拌均勻，靜置20分鐘，離心得沉淀物，把沉淀物用無水乙醇醇洗和真空干燥得生物絮凝劑產(chǎn)品。
離心分離過程中離心機(jī)轉(zhuǎn)速均控制在5000-7000轉(zhuǎn)/分。
由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的生物絮凝劑適用于各種含顆粒狀雜質(zhì)或污染物的污水處理，例如生活污水、食品工業(yè)排放的污水、地表水的凈化處理，尤其對(duì)PH值在6-9范圍內(nèi)的污水有較好的處理效果。使用方法與其它水處理絮凝劑的使用方法相同。
權(quán)利要求
1.一種生物絮凝劑的制備方法，其特征在于選用節(jié)桿菌為生物絮凝劑菌種，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)和提取制得水處理生物絮凝劑，該生物絮凝劑的制備采用以下步驟a)菌種的制備由土壤采樣、分離獲得節(jié)桿菌(Arthrobacter Sp.)LF-Tou2。選擇性的培養(yǎng)基重量組成(g/L)環(huán)己烷5-15 (NH4)2SO42-7 K2HPO41-5 KH2PO41-4MgSO40.1-0.4 NaCl 0.05-0.3瓊脂粉 10-20 pH 7.0-7.4復(fù)篩培養(yǎng)基的重量組成(g/L)葡萄糖 7-12 (NH4)2SO42-5 K2HPO41-5KH2PO41-4MgSO40.1-0.5 NaCl 0.1-0.3用作固體培養(yǎng)時(shí)加瓊脂粉 10-20 pH 7.0-7.4接種后培養(yǎng)條件為170轉(zhuǎn)/分，30℃搖床培養(yǎng)1-2天，測定發(fā)酵液的絮凝活性。初選方法用選擇性篩選培養(yǎng)基制作平板，用土壤浸液涂布接種。30℃溫箱培養(yǎng)1-7天，挑取生長快、透明圈大的菌落轉(zhuǎn)于固體斜面、30℃溫箱培養(yǎng)1-3天，4℃保存。b)菌種發(fā)酵培養(yǎng)將初選出節(jié)桿菌菌種按培養(yǎng)液總重量的1-2％的比例接種于配有液體發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中攪拌發(fā)酵，發(fā)酵溫度為24-32℃，鼓入空氣量為0.25-1.5L/L分鐘，pH＝7.0-7.4，攪拌培養(yǎng)1-2天備用；c)生物絮凝劑的制備液體發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比原料組成葡萄糖8-15份，(NH4)2SO41-5份，K2HPO40.1-1份，KH2PO40.05-1份，MgSO40.1-1份，NaCl 0.2-1.5份，CaCl 0.2-1.5份，水1000份。(1)發(fā)酵液通過離心機(jī)離心分離10-40分鐘，除去沉淀，取上清液備用；(2)向上清液中加入0.05-0.15％鈣離子和2.5倍體積的無水乙醇，室溫靜置30-60分鐘，再用離心機(jī)離心分離10-20分鐘，得絮凝劑粗品沉淀物備用；(3)沉淀物用0.5-3.0％，pH＝5-6的氯化鈉溶液溶解，用0.3-1倍沉淀物體積的十六烷基三甲基溴化銨吸附，再經(jīng)離心分離得沉淀物備用；(4)將沉淀用5-15％的氯化鈉溶解攪拌6-18小時(shí)，加入2.5-3.5倍體積的乙醇，攪拌均勻，靜置20-30分鐘，離心得沉淀物，把沉淀物用無水乙醇醇洗和真空干燥得生物絮凝劑產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由節(jié)桿菌制備生物絮凝劑的方法，其特征在于液體發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比原料組成葡萄糖10-12份，(NH4)2SO42-3份，K2HPO40.3-0.8份，KH2PO40.1-0.6份，MgSO40.3-0.6份，NaCl 0.5-1份，CaCl 0.5-1份，水1000份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由節(jié)桿菌制備生物絮凝劑的方法，其特征在于離心機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在5000-10000轉(zhuǎn)/分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由節(jié)桿菌制備生物絮凝劑的方法，包括菌種發(fā)酵培養(yǎng)和生物絮凝劑的制備，選用節(jié)桿菌為生物絮凝劑菌種，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)和提取制得水處理生物絮凝劑。該方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有生產(chǎn)周期短、絮凝效率高、使用無二次污染、能夠適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)及工業(yè)應(yīng)用等特點(diǎn)，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C12N1/02GK1616358SQ20031010551
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2003年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
發(fā)明者欒興社, 王桂宏 申請(qǐng)人:欒興社, 王桂宏