專利名稱：一種微生物多糖絮凝劑的發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理劑的制備方法，屬于現(xiàn)代微生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體 地說是一種微生物多糖絮凝劑的發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
在目前的微生物發(fā)酵研究與工業(yè)化生產(chǎn)中使用的發(fā)酵方法有分批培養(yǎng)、連續(xù)培 養(yǎng)與補料分批培養(yǎng)方法，各有特色。在給水及排水等中使用的無機鹽類絮凝劑，如，
硫酸鋁、氯化鋁、氯化鐵等，其處理效果不理想；高分子聚合無機鹽類絮凝劑,如， 聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等，在水處理中得到了較好的效果，但在使用中會對環(huán) 境產(chǎn)生一定的二次污染，鋁系產(chǎn)生的二次污染更加明顯。水中高濃度的鋁離子對 水生生物及植物有害，最終通過食物鏈與飲用水危害人類健康，其中老年性癡呆病 就是由于大腦中鋁含量過高所致。有機高分子絮凝劑,如，聚丙烯酰胺，其殘留物不 易被生物降解，對環(huán)境和人類健康不利，存在二次污染,特別是它的單體具有強烈 的神經(jīng)毒素和致癌作用。因此，研究和開發(fā)絮凝效果好、應(yīng)用范圍廣、易生物降解、
對環(huán)境安全的生物絮凝劑成為發(fā)展的必然。微生物產(chǎn)生的絮凝劑具有無毒無害、 具有生物降解性、生產(chǎn)原料易得、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，是取之不盡的生物資源。 就目前報道的微生物絮凝劑產(chǎn)生菌種而言都不同程度地存在著發(fā)酵周期長、原料 成本及生產(chǎn)成本高、浪費水資源的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上微生物絮凝劑在發(fā)酵生產(chǎn)方法上的不足，提供一種生 產(chǎn)周期短、原料成本及生產(chǎn)成本低、節(jié)約水資源,并適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)及工 業(yè)化應(yīng)用的微生物多糖絮凝劑的發(fā)酵方法。
本發(fā)明的目的是按以下方式實現(xiàn)的，該方法包括培養(yǎng)基的制備、發(fā)酵培養(yǎng)及廢 液處理循環(huán)發(fā)酵使用。
本發(fā)明涉及的用微生物發(fā)酵方法生產(chǎn)的多糖絮凝劑是具有氨基陽離子、羧基及 羥基陰離子的生物多聚物，聚集及吸附能力大、絮凝功能強，是一種代表著絮凝 劑發(fā)展方向的新型水質(zhì)處理劑。本發(fā)明的方法以節(jié)桿菌LF-Tou2為生產(chǎn)菌種，菌 種的制備已在專利號為"ZL200310105515.X"的專利文獻做過詳細的描述，采用 LF-Tou2為生產(chǎn)菌種，經(jīng)本發(fā)明的發(fā)酵培養(yǎng)方法制備工業(yè)用微生物多糖絮凝劑。
選用節(jié)桿菌LF-Tou2為生產(chǎn)菌種，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)水處理用微生物多糖絮凝劑 的步驟如下a) 發(fā)酵培養(yǎng)基的組成
發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖15 — 25份，(NH4)2S04l — 5份，K2HP04l — 8份，MgS04 0.1 — l份；CaCl2 0. 2 —1. 5份，玉米槳0. 1-1. 5份， 水1000份；
發(fā)酵培養(yǎng)基的制備步驟如下
取(NH4)2S04溶于150份水中備用，淀粉糖、K2HP04、 MgS04、 CaCl2和玉米漿 溶于850份水中備用，兩種溶液分別通過12(TC連續(xù)滅菌8min后加入發(fā)酵罐中攪 拌混合均勻備用
b) 發(fā)酵方法及發(fā)酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發(fā)酵罐，采用聯(lián)級菌種增殖發(fā)酵方法進行發(fā)酵，發(fā)酵罐 兩級串聯(lián)，發(fā)酵罐1投料系數(shù)為70%-78%，接種量為2%-10%;發(fā)酵罐1培養(yǎng)到8-14h， 將其中培養(yǎng)液的85%-95%轉(zhuǎn)到發(fā)酵罐2中，同時在發(fā)酵罐1中加入新鮮培養(yǎng)基重新 增殖培養(yǎng)，發(fā)酵罐2繼續(xù)培養(yǎng)至發(fā)酵結(jié)束。兩發(fā)酵罐控制的培養(yǎng)條件為溫度20-32 °C、攪拌轉(zhuǎn)速100-250轉(zhuǎn)/分、罐壓為0.01-0. 03MPa;
c) 發(fā)酵廢水循環(huán)回用
發(fā)酵結(jié)束將發(fā)酵罐2中的發(fā)酵液送超濾膜機組對發(fā)酵液進行過濾分離，得到 超濾透過液，將超濾透過液以20%-60%的比例與發(fā)酵用水混合用于配制配養(yǎng)基，循 環(huán)使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾獲得發(fā)酵用水，實現(xiàn)濾液循環(huán)利 用達到零排放。
發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖18 — 22份，(NH4)2S04 2 — 4份，K2HP04 3—6份，MgS04 0. 3 —0. 8份，CaCl2 0. 5 — 1.2份，玉米漿0.4-1.2 份，水1000份.
發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖20份，(NH4)2S04 3份， K2HP04 5份，MgS04 0. 6份，CaCl2 0. 8份，玉米槳0, 8份，水1000份。
發(fā)酵用水是清水或用超濾膜過濾發(fā)酵液后的超濾透過液或用納濾膜過濾超濾 透過液后的濾液。具體實施例
選用節(jié)桿菌LF-Tou2為生產(chǎn)菌種，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)水處理用微生物多糖絮凝劑 的步驟如下
a)發(fā)酵培養(yǎng)基的配制
發(fā)酵培養(yǎng)基的質(zhì)量組成(份)
淀粉糖15 — 25， (NH4)2S04 1—5， K2HPO4 1 — 8， MgS04 0. l — l， CaCl2 0.2 —1. 5，玉米漿0. 1-1. 5，水1000。
取15y。的發(fā)酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85y。的發(fā)酵用水用于配制其它成分， 分別通過12(TC連續(xù)滅菌8min后在發(fā)酵罐中混合備用
b) 發(fā)酵方法及發(fā)酵條件控制發(fā)酵方法及發(fā)酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發(fā)酵罐，采用聯(lián)級菌種增殖發(fā)酵方法進行發(fā)酵，發(fā)酵罐 兩級串聯(lián)，發(fā)酵罐1投料系數(shù)為70°/。_78%，接種量為2%-10%;發(fā)酵罐l培養(yǎng)到8-14h，
將其中培養(yǎng)液的85%-95%轉(zhuǎn)到發(fā)酵罐2中，同時在發(fā)酵罐1中加入新鮮培養(yǎng)基重新增殖
培養(yǎng)，發(fā)酵罐2繼續(xù)培養(yǎng)至發(fā)酵結(jié)束。兩發(fā)酵罐控制的培養(yǎng)條件為溫度20-32°C、攪拌轉(zhuǎn)速 100-250轉(zhuǎn)/分、罐壓為0. 01-0. 03MPa;
c) 發(fā)酵廢水循環(huán)回用
發(fā)酵結(jié)束將發(fā)酵罐2中的發(fā)酵液送超濾膜機組對發(fā)酵液進行過濾分離，得到 超濾透過液，將超濾透過液以20°/。-60%的比例與發(fā)酵用水混合用于配制配養(yǎng)基，循 環(huán)使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾獲得發(fā)酵用水，實現(xiàn)濾液循環(huán)利 用達到零排放。
d) 發(fā)酵步驟的設(shè)備及工藝流程
發(fā)酵步驟涉及的設(shè)備有發(fā)酵罐、配料罐、無菌培養(yǎng)基儲罐、發(fā)酵液儲罐、超濾 膜機組、納濾膜等，工藝流程如下圖所示
本發(fā)明的微生物多糖絮凝劑的發(fā)酵方法與現(xiàn)有技術(shù)中各種生物絮凝劑的發(fā)酵 方法相比具有發(fā)酵周期短、原料成本及生產(chǎn)成本低、水資源利用效率高及無發(fā)酵 廢水排放等特點，具有重要的工程意義和顯著的經(jīng)濟價值。
實施例1
a) 發(fā)酵培養(yǎng)基的配制 發(fā)酵培養(yǎng)基的質(zhì)量組成(g/L):
淀粉糖20， (NH4)2S04 4， K2HP04 6， MgS04 0.8， CaCl2 1.3，玉米漿1.3，水 1000。
取15。/。的發(fā)酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85%的發(fā)酵用水水用于配制其它成 分，分別通過12(TC連續(xù)滅菌8min后在發(fā)酵罐中混合備用
b) 發(fā)酵方法及發(fā)酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發(fā)酵罐，發(fā)酵方法采用聯(lián)級菌種增殖發(fā)酵方法，發(fā)酵罐l 投料系數(shù)為75%，接種量為8%。發(fā)酵罐兩級串聯(lián)，發(fā)酵罐1培養(yǎng)到13h，將培養(yǎng)液 的90%轉(zhuǎn)到發(fā)酵罐2，同時在發(fā)酵罐1中加入新鮮培養(yǎng)基重新增殖培養(yǎng)，發(fā)酵罐2 繼續(xù)培養(yǎng)至發(fā)酵結(jié)束。兩發(fā)酵罐控制的培養(yǎng)條件為溫度3(TC、攪拌轉(zhuǎn)速220轉(zhuǎn)/分、罐壓為0. 02MPa。
c)發(fā)酵廢水循環(huán)回用
把超濾膜機組對發(fā)酵液超濾分離濃縮產(chǎn)生的超濾透過液以50°/。的比例與發(fā)酵 用水混合用于配制配養(yǎng)基，循環(huán)使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾重 新得到發(fā)酵用水。經(jīng)發(fā)酵廢水循環(huán)回用技術(shù)的使用，發(fā)酵廢水達到零排放。
實施例2
a) 發(fā)酵培養(yǎng)基的配制發(fā)酵培養(yǎng)基的質(zhì)量組成(g/L):
淀粉糖15， (NH4)2SCk 3， K2HP04 4， MgS04 0.5， CaCl2 1.0，玉米漿0.9，水 1000。
取15。/。的發(fā)酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85%的發(fā)酵用水水用于配制其它成 分，分別通過12(TC連續(xù)滅菌8min后在發(fā)酵罐中混合備用
b) 發(fā)酵方法及發(fā)酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發(fā)酵罐，發(fā)酵方法采用在位菌種增殖發(fā)酵法，發(fā)酵罐1 投料系數(shù)為70%，接種量為5%。發(fā)酵罐兩級串聯(lián)，發(fā)酵罐1培養(yǎng)到10h,將培養(yǎng)液 的85%轉(zhuǎn)到發(fā)酵罐2，同時在發(fā)酵罐1中加入新鮮培養(yǎng)基重新增殖培養(yǎng)，發(fā)酵罐2 繼續(xù)培養(yǎng)至發(fā)酵結(jié)束。兩發(fā)酵罐控制的培養(yǎng)條件為溫度25'C、攪拌轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分、 罐壓為0. OlMPa。
c) 發(fā)酵廢水循環(huán)回用
把超濾膜機組對發(fā)酵液超濾分離濃縮產(chǎn)生的超濾透過液以40%的比例與發(fā)酵 用水混合用于配制配養(yǎng)基，循環(huán)使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾重 新得到發(fā)酵用水。經(jīng)發(fā)酵廢水循環(huán)回用技術(shù)的使用，發(fā)酵廢水達到零排放。
使用本發(fā)明的方法發(fā)酵的微生物多糖絮凝劑具備了發(fā)酵步驟生產(chǎn)成本低、保證 了發(fā)酵高產(chǎn)率和節(jié)約發(fā)酵用水、便于自動化控制等特點，為后續(xù)工藝過程由發(fā)酵液 獲得高提取率的微生物多糖絮凝劑奠定了基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種微生物多糖絮凝劑的發(fā)酵方法，其特征在于，選用節(jié)桿菌LF-Tou2為生產(chǎn)菌種，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)水處理用微生物多糖絮凝劑，該生物絮凝劑的發(fā)酵包括以下步驟a)發(fā)酵培養(yǎng)基的組成發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖15-25份，(NH4)2SO4 1-5份，K2HPO4 1-8份，MgSO4 0.1-1份，CaCl2 0.2-1.5份，玉米漿0.1-1.5份，水1000份；發(fā)酵培養(yǎng)基的制備步驟如下取(NH4)2SO4溶于150份水中備用，淀粉糖、K2HPO4、MgSO4、CaCl2和玉米漿溶于850份水中備用，兩種溶液分別通過120℃連續(xù)滅菌8min后加入發(fā)酵罐中攪拌混合均勻備用b)發(fā)酵方法及發(fā)酵條件控制采用直葉渦輪式通氣發(fā)酵罐，采用聯(lián)級菌種增殖發(fā)酵方法進行發(fā)酵，發(fā)酵罐兩級串聯(lián)，發(fā)酵罐1投料系數(shù)為70％-78％，接種量為2％-10％；發(fā)酵罐1培養(yǎng)到8-14h，將其中培養(yǎng)液的85％-95％轉(zhuǎn)到發(fā)酵罐2中，同時在發(fā)酵罐1中加入新鮮培養(yǎng)基重新增殖培養(yǎng)，發(fā)酵罐2則繼續(xù)培養(yǎng)至發(fā)酵結(jié)束。兩發(fā)酵罐控制的培養(yǎng)條件為溫度20-32℃、攪拌轉(zhuǎn)速100-250轉(zhuǎn)/分、罐壓為0.01-0.03MPa；c)發(fā)酵廢水循環(huán)回用發(fā)酵結(jié)束將發(fā)酵罐2中的發(fā)酵液送超濾膜機組對發(fā)酵液進行過濾分離，得到超濾透過液，將超濾透過液以20％-60％的比例與發(fā)酵用水混合用于配制配養(yǎng)基，循環(huán)使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾獲得發(fā)酵用水，實現(xiàn)濾液循環(huán)利用達到零排放。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比 的原料組成淀粉糖18 — 22份，(NH4)2S04 2—4份，K2HPCk 3_6份，MgS04 0.3 —0. 8份，CaCl2 0. 5 —1.2份，玉米漿0. 4-1. 2份，水1000份。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基是由以下重量配比 的原料組成淀粉糖20份，(NH4)2S04 3份，K2HP(k5份，MgS04。. 6份，CaCl2 0. 8 份，玉米漿0.8份，水1000份。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)酵用水是清水或用超濾膜過 濾發(fā)酵液后的超濾透過液或用納濾膜過濾超濾透過液后的濾液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微生物多糖絮凝劑的發(fā)酵方法，該方法是選用節(jié)桿菌LF-Tou2為微生物多糖絮凝劑的生產(chǎn)菌種，采用聯(lián)級菌種增殖發(fā)酵方法生產(chǎn)用于水質(zhì)凈化的高效微生物多糖絮凝劑。本發(fā)明的微生物多糖絮凝劑，具有無毒、可生物降解，其優(yōu)勢是生產(chǎn)成本低、應(yīng)用范圍廣、使用效率高、應(yīng)用無二次污染，還具有去除無機離子、降低有機物含量與吸附重金屬的綜合功能，應(yīng)用于供水原水水質(zhì)凈化、內(nèi)陸湖泊水與污水水質(zhì)處理、發(fā)酵工業(yè)生物產(chǎn)品分離等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)濟和社會效果非常顯著。
文檔編號C02F1/54GK101560536SQ20091001516
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者欒興社 申請人:山東齊東方投資有限公司