一種處理含鈣離子強堿性廢水的微生物絮凝劑及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種處理含鈣離子強堿性廢水的微生物絮凝劑及其應用，屬于工業(yè)廢水生物處理領(lǐng)域。在一定條件下將節(jié)桿菌（Arthrobactersp.）單菌落接種于培養(yǎng)基培養(yǎng)、發(fā)酵，將發(fā)酵培養(yǎng)液離心，所得胞外上清液，即為微生物絮凝劑。本發(fā)明的微生物絮凝劑可直接用于含鈣離子強堿性工業(yè)廢水處理，無需添加化學絮凝劑，通過微生物絮凝劑即可將含鈣離子強堿性廢水的pH降至中性，并有效去除廢水中的污染物。使用過程中操作簡單，省略了常規(guī)微生物絮凝劑使用前必須加酸降低待處理廢水pH的過程，降低了使用成本，避免了酸對設備的腐蝕，具有較大的發(fā)展?jié)摿秃芎玫耐茝V價值。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)廢水生物處理領(lǐng)域，具體涉及一種處理含鈣離子強堿性廢水的微 生物絮凝劑及其應用。 一種處理含鈣離子強堿性廢水的微生物絮凝劑及其應用 技術(shù)背景
[0002] 堿性廢水指含有某種堿類、pH值高于9. 0的廢水，根據(jù)pH不同可分為弱堿性廢水 和強堿性廢水，主要來源于化工、印染、皮革、煉油、建筑等工業(yè)。如不經(jīng)過處理排放，將腐蝕 管道、渠道和水工建筑物；排入水體后將改變其pH，破壞水體自然生態(tài)，對養(yǎng)殖業(yè)造成嚴重 威脅；滲入土壤則容易造成土壤鹽堿化，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前堿性廢水的處理方法主要有酸 堿中和法、絮凝法、化學沉淀法和結(jié)晶法。其中絮凝法因具有良好的環(huán)境經(jīng)濟效益近年來備 受關(guān)注。絮凝法主要由化學絮凝劑和生物絮凝劑來實現(xiàn)。與化學絮凝劑相比，生物絮凝劑 具有易生物降解、環(huán)境危害性小、無二次污染等優(yōu)勢。而微生物絮凝劑因其制備簡單、生產(chǎn) 成本低、生產(chǎn)周期短等而成為生物絮凝劑的核心成員。微生物絮凝劑主要由微生物細胞或 微生物生產(chǎn)的糖蛋白、多糖、蛋白等生物大分子物質(zhì)構(gòu)成。
[0003] 采用氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷和環(huán)氧氯丙烷的過程排出的環(huán)化廢水中所含的有機物 含量（C0D)在1000?2000mg/L，需要處理后排放。而由于該環(huán)化廢水具有高氯化鈣含量和 高pH值的特點，給處理帶來一定的難度。為降低處理難度，生產(chǎn)廠家均采用加水稀釋氯化 鈣濃度、加酸降低pH值的方法處理該廢水，以致于增加處理規(guī)模和運行費用。在處理此類 含鈣離子強堿性廢水過程中，大部分微生物絮凝劑會失去絮凝活性，導致其絮凝效果不佳。 因此迫切需要開發(fā)一種針對含鈣離子強堿性廢水處理的微生物絮凝劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有微生物絮凝劑的不足，本發(fā)明提供一種處理含鈣離子強堿性廢水的微生 物絮凝劑及其應用，本發(fā)明的微生物絮凝劑使用無二次污染，生產(chǎn)工藝簡單，發(fā)酵周期短， 成本低廉，工業(yè)應用潛力大。
[0005] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人利用節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.)制備了一種針 對含鈣離子強堿性廢水的微生物絮凝劑，并將其用于廢水處理，取得了理想的使用效果。
[0006] 本發(fā)明制備的一種處理含鈣離子強堿性廢水的微生物絮凝劑，是由以下方法制成 的： a挑取節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.)單菌落接種于LB種子培養(yǎng)基中，培養(yǎng)，得培養(yǎng)液； b將上述培養(yǎng)液接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，發(fā)酵培養(yǎng)，得發(fā)酵培養(yǎng)液； c將上述發(fā)酵培養(yǎng)液離心，所得胞外上清液，即為微生物絮凝劑。
[0007] 所述的，LB種子培養(yǎng)基成分：蛋白胨5-12g/L，酵母粉2-8g/L，氯化鈉5-12g/L ;發(fā) 酵培養(yǎng)基成分：葡萄糖5-20g/L，酵母粉l-5g/L，磷酸二氫鉀2-8g/L。
[0008] 所述的，步驟a培養(yǎng)時間12-16h，培養(yǎng)溫度25-37°C，搖床轉(zhuǎn)速150-200r/min ;步 驟b接種量2-10%，培養(yǎng)時間65-80h，培養(yǎng)溫度25-32°C，搖床轉(zhuǎn)速160-220r/min ;步驟c離 心時間5-15min，微生物絮凝劑含多糖50-70%、蛋白質(zhì)30-50%和核酸0. 1-1. Ο%。
[0009] 所述的，節(jié)桿菌是現(xiàn)有的常規(guī)菌種，可以從美國菌種保藏中心（ATCC)購買得到。
[0010] 所述節(jié)桿菌為ATCC31012。節(jié)桿菌是所有土壤細菌中最為常見的細菌之一，有明顯 的生長周期，專性好氧，化能異養(yǎng)，呼吸代謝，可有效降解水中各種有機物和金屬離子。
[0011] 優(yōu)選的，LB種子培養(yǎng)基成分：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，氯化鈉10g/L ;發(fā)酵培養(yǎng) 基成分：葡萄糖l〇g/L，酵母粉2. 5g/L，磷酸二氫鉀5g/L。
[0012] 優(yōu)選的，步驟a培養(yǎng)時間14h，培養(yǎng)溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速180r/min ;步驟b接種量 5%，培養(yǎng)時間72h，培養(yǎng)溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速200r/min ;步驟c離心時間lOmin，微生物絮凝 劑含多糖63%、蛋白質(zhì)36%和核酸0. 5%。
[0013] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強堿性廢水： 將本
【發(fā)明者】制得的微生物絮凝劑加入待處理的pH 10. 5-14的含鈣離子強堿性廢水 中，加入量按微生物絮凝劑和廢水的體積比1:12-25,以100-300r/min速度攪拌20-50s，靜 置沉淀5-20min,絮凝懸浮物質(zhì)。
[0014] 優(yōu)選的，廢水pH 12-14,微生物絮凝劑和廢水的體積比1:18,攪拌速度200r/min， 攪拌時間30s，靜置沉淀時間10min。
[0015] 所述的，廢水為氨堿法制堿、氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷或環(huán)氧氯丙烷產(chǎn)生的廢水。
[0016] 本發(fā)明的微生物絮凝劑可直接用于含鈣離子強堿性工業(yè)廢水處理，無需添加化學 絮凝劑，設備簡單，通過微生物絮凝劑即可將含鈣離子強堿性廢水的pH降至中性，并有效 去除廢水中的污染物。使用過程中操作簡單，省略了常規(guī)微生物絮凝劑使用前必須加酸降 低待處理廢水pH的過程，降低了使用成本，避免了酸對設備的腐蝕。

【具體實施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清晰，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進 一步詳細說明。
[0018] 實施例1 微生物絮凝劑的制備： a將節(jié)桿菌ATCC31012接種于LB種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)12h，培養(yǎng)溫度37°C，搖床轉(zhuǎn)速 150r/min，得培養(yǎng)液； b將上述培養(yǎng)液按接種量10%接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)65h，培養(yǎng)溫度32°C，搖床轉(zhuǎn)速 160r/min，得發(fā)酵培養(yǎng)液； c將上述發(fā)酵培養(yǎng)液離心15min，所得胞外上清液，即為微生物絮凝劑。
[0019] LB種子培養(yǎng)基成分為：蛋白胨5g/L，酵母粉2g/L，氯化鈉18g/L。
[0020] 發(fā)酵培養(yǎng)基成分為：葡萄糖20g/L，酵母粉lg/L，磷酸二氫鉀2g/L。
[0021] 微生物絮凝劑含多糖50%、蛋白質(zhì)50%和核酸0· 1%。
[0022] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強堿性廢水： 將本實施例制得的微生物絮凝劑加入待處理的含鈣離子強堿性廢水中，加入量按微生 物絮凝劑和廢水的體積比1:12,以100r/min速度攪拌50s，靜置沉淀20min，絮凝懸浮物質(zhì)。
[0023] 實施例2 微生物絮凝劑的制備： a將節(jié)桿菌ATCC31012接種于LB種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)14h，培養(yǎng)溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速 180r/min，得培養(yǎng)液； b將上述培養(yǎng)液按接種量5%接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)72h，培養(yǎng)溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速 200r/min，得發(fā)酵培養(yǎng)液； c將上述發(fā)酵培養(yǎng)液離心lOmin，所得胞外上清液，即為微生物絮凝劑。
[0024] LB種子培養(yǎng)基成分為：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，氯化鈉10g/L。
[0025] 發(fā)酵培養(yǎng)基成分為：葡萄糖10g/L，酵母粉2. 5g/L，磷酸二氫鉀5g/L。
[0026] 微生物絮凝劑含多糖63%、蛋白質(zhì)36%和0· 5%核酸。
[0027] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強堿性廢水： 將本實施例制得的微生物絮凝劑加入待處理的含鈣離子強堿性廢水中，加入量按微生 物絮凝劑和廢水的體積比1:18,以200r/min速度攪拌30s，靜置沉淀lOmin，絮凝懸浮物質(zhì)。
[0028] 實施例3 微生物絮凝劑的制備： a將節(jié)桿菌ATCC31012接種于LB種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)16h，培養(yǎng)溫度25°C，搖床轉(zhuǎn)速 200r/min，得培養(yǎng)液； b將上述培養(yǎng)液按接種量2%接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)80h，培養(yǎng)溫度25°C，搖床轉(zhuǎn)速 220r/min，得發(fā)酵培養(yǎng)液； c將上述發(fā)酵培養(yǎng)液離心5min，所得胞外上清液，即為微生物絮凝劑。
[0029] LB種子培養(yǎng)基成分為：蛋白胨15g/L，酵母粉10g/L，氯化鈉6g/L。
[0030] 發(fā)酵培養(yǎng)基成分為：葡萄糖5g/L，酵母粉5g/L，磷酸二氫鉀12g/L。
[0031] 微生物絮凝劑含多糖70%、蛋白質(zhì)30%和1. 0%核酸。
[0032] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強堿性廢水： 將本實施例制得的微生物絮凝劑加入待處理的含鈣離子強堿性廢水中，加入量按微生 物絮凝劑和廢水的體積比1:25,以300r/min速度攪拌20s，靜置沉淀5min，絮凝懸浮物質(zhì)。
[0033] 下面通過效果實施例來進一步說明本發(fā)明的有益效果。
[0034] 效果實施例1 實驗室檢測絮凝效果的模擬實驗，考察實施例和常用絮凝劑的效果。
[0035] 絮凝率的測定：向100mL比色管中加入0. 5g高嶺土、3mL的l%CaCl2溶液和2mL微 生物絮凝劑，然后加蒸餾水至l〇〇mL(A)，以其他條件相同但用2mL同等條件的發(fā)酵培養(yǎng)基 代替微生物絮凝劑作為對照（B)，蓋上磨口塞，將比色管上下自然翻轉(zhuǎn)和振蕩2min，務必使 高嶺土和CaCl 2溶液以及絮凝劑完全溶解和充分混合，靜止5min ; 取比色管中50mL處的處理液，用722型分光光度計測定其在550nm波長處的吸光度 〇D55(inm，以蒸饋水作為空白對照，絮凝率（Flocculation Rate, FR，％)的計算公式如下： FR(%) = (B-A)/BX100 ； 對比例1 :常規(guī)市售聚合氯化鋁。
[0036] 對比例2 :非固化復合生物發(fā)酵液。
[0037] 對比例3 :常規(guī)市售陰離子聚丙烯酰胺。
[0038] 表1實施例與不同類型絮凝劑絮凝性能比較
【權(quán)利要求】
1. 一種處理含鈣離子強堿性廢水的微生物絮凝劑，是由以下方法制成的： a挑取節(jié)桿菌（Arthrobacter sp.)單菌落接種于LB種子培養(yǎng)基中，培養(yǎng)，得培養(yǎng)液； b將上述培養(yǎng)液接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，發(fā)酵培養(yǎng)，得發(fā)酵培養(yǎng)液； c將上述發(fā)酵培養(yǎng)液離心，所得胞外上清液，即為微生物絮凝劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑，其特征在于LB種子培養(yǎng)基成分：蛋白胨 5-12g/L，酵母粉2-8g/L，氯化鈉5-12g/L ;發(fā)酵培養(yǎng)基成分：葡萄糖5-20g/L，酵母粉l-5g/ L，磷酸二氫鉀2-8g/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑，其特征在于步驟a培養(yǎng)時間12-16h，培養(yǎng) 溫度25-37°C，搖床轉(zhuǎn)速150-200r/min ;步驟b接種量2-10%，培養(yǎng)時間65-80h，培養(yǎng)溫度 25-32°C，搖床轉(zhuǎn)速160-220r/min ;步驟c離心時間5-15min，微生物絮凝劑含多糖50-70%、 蛋白質(zhì)30-50%和核酸0. 1-1. 0%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物絮凝劑，其特征在于LB種子培養(yǎng)基成分：蛋白胨10g/ L，酵母粉5g/L，氯化鈉10g/L ;發(fā)酵培養(yǎng)基成分：葡萄糖10g/L，酵母粉2. 5g/L，磷酸二氫鉀 5g/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微生物絮凝劑，其特征在于步驟a培養(yǎng)時間14h，培養(yǎng)溫度 30°C，搖床轉(zhuǎn)速180r/min ;步驟b接種量5%，培養(yǎng)時間72h，培養(yǎng)溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速200r/ min ;步驟c離心時間lOmin，微生物絮凝劑含多糖63%、蛋白質(zhì)36%和核酸0. 5%。
6. -種權(quán)利要求1至5中任一項所述的微生物絮凝劑的應用，其特征在于將微生物絮 凝劑加入待處理的pH 10. 5-14的含鈣離子強堿性廢水中，加入量按微生物絮凝劑和廢水 的體積比1:12-25,以100-300r/min速度攪拌20-50s，靜置沉淀5-20min，絮凝懸浮物質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微生物絮凝劑的應用，其特征在于廢水pH 12-14,微生物絮 凝劑和廢水的體積比1:18,攪拌速度200r/min，攪拌時間30s，靜置沉淀時間10min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微生物絮凝劑的應用，其特征在于所述廢水為氨堿法制堿、 氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷或環(huán)氧氯丙烷產(chǎn)生的廢水。
【文檔編號】C02F103/36GK104109693SQ201410346676
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】李玉梅, 李強, 胡志恒 申請人:濟南大學