一種高效能生物復(fù)合絮凝劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高效能生物復(fù)合絮凝劑及其使用方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 絮凝劑又稱沉降劑，作為一類可使液體中不易沉降的固體懸浮顆粒(粒徑為HT3~ I(T7Cm)凝聚沉淀的物質(zhì)，在發(fā)酵工業(yè)后處理、食品加工、土木疏浚施工、廢水處理等領(lǐng)域應(yīng) 用廣泛。絮凝劑可分為無機(jī)系、生物系及合成高分子系三大類，合成高分子絮凝劑，如聚丙 烯酰胺(PAM)，由于具有高絮凝活性和低成本而得到較廣泛的應(yīng)用，但其殘留物不易被生物 降解，且其單體具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性和三致效應(yīng)(致畸、致突變、致癌），造成二次污染使其 應(yīng)用大受限制?，F(xiàn)在許多領(lǐng)域尤其是食品工業(yè)中已禁止使用，目前人們已把研究目光轉(zhuǎn)向 微生物絮凝劑的研究開發(fā)和應(yīng)用上來。
[0003]微生物絮凝劑是由微生物產(chǎn)生的生物大分子物質(zhì)，具有使其他物質(zhì)凝聚沉淀的性 能，同時(shí)具有絮凝范圍廣泛，高效，無毒，無污染等特點(diǎn).它克服了常規(guī)的無機(jī)絮凝劑和有機(jī) 絮凝劑對(duì)人體有害和易產(chǎn)生二次污染的缺點(diǎn)，且可以采取生物工程的手段實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，因 此開發(fā)微生物絮凝劑，對(duì)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，對(duì)人類的健康和環(huán)境保護(hù)以及綠色食品的生產(chǎn)都 有重要的意義，并具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004] 影響微生物絮凝劑產(chǎn)生的因素主要包括絮凝劑產(chǎn)生菌的種類、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng) 條件等。微生物的種類不同，其產(chǎn)絮凝劑的能力也不同。培養(yǎng)基的碳氮比、生長(zhǎng)因子等均影 響到絮凝劑的產(chǎn)生。一般含單糖、營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基有利于絮凝劑的產(chǎn)生。不同微生物產(chǎn)絮 凝劑所需發(fā)酵液的PH也不同，通常生長(zhǎng)最佳pH與產(chǎn)絮凝劑的最佳pH也不一致。一般產(chǎn)絮凝 劑的最佳溫度在25-35°C之間，溫度過低會(huì)影響菌體生長(zhǎng)，溫度過高則會(huì)使所產(chǎn)生的絮凝劑 的活性降低。通氣量過大或多小均會(huì)影響菌體生長(zhǎng)和絮凝劑的產(chǎn)量，而且在微生物不同的 生長(zhǎng)期通氣量要求也不同。
[0005] 當(dāng)前水環(huán)境污染嚴(yán)重，生活污水、工業(yè)廢水及微污染水源水水質(zhì)日益復(fù)雜，對(duì)絮凝 劑的需要也日趨多樣，水處理過程中，不同種類絮凝劑復(fù)配使用成為強(qiáng)化絮凝(混凝）的有 效手段之一。生物絮凝劑可以與無機(jī)絮凝劑氯化鐵、氯化鋁、硫酸鋁等復(fù)配使用，在提高絮 凝出水效果的同時(shí)，不僅能有效降低藥劑的投加量，還能使出水殘鋁或殘鐵的含量大幅降 低。一方面，用量少可使生物絮凝劑的使用成本降低；另一方面，無機(jī)藥劑殘留量的降低也 提高了出水的生物安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑的缺點(diǎn)，提供了一種生物復(fù)合絮 凝劑，該生物復(fù)合絮凝劑包括由生物發(fā)酵物以及天然高分子絮凝劑組成的絮凝劑組合物。 本發(fā)明所述的生物復(fù)合絮凝劑絮凝活性高、安全無毒、無二次污染的特點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：
[0008] -種高效能生物復(fù)合絮凝劑，包括以下重量份的原料：黑曲霉和紅色諾卡氏菌的 共發(fā)酵物30-40份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉50-95份、聚丙烯酰胺3-6份。更優(yōu)選的， 黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物35份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉75份、聚丙烯酰 胺5份。
[0009] 其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物的制備方法為二段發(fā)酵法，具體包括如下 步驟:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的紅色諾卡氏菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫度為30-32°C、 通氣量為1.5-1.7m 3/h條件下培養(yǎng)40-44h，此時(shí)接入10%的黑曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫 度為26-29°C、通氣量為1.8-2.2m 3/h條件下培養(yǎng)26-30h，即得。
[0010] 上述黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物的發(fā)酵過程中所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L) 為：葡萄糖 l〇g，K2HP〇4 2g，KH2P〇4 2g，MgS〇4.7H20 0.2g，CaCl2 O.lg，尿素 0.5g，酵母膏 0 · 5g，pH7 · 2-7 · 5，120°C 滅菌 30min。
[0011] 本發(fā)明發(fā)酵過程中，所述的紅色諾卡氏菌和黑曲霉在接入發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)均處于對(duì) 數(shù)生長(zhǎng)期。其中所述的紅色諾卡氏菌的種子培養(yǎng)基的配方為：葡萄糖1 %、酵母粉1 %， pH7.0-7.2，其培養(yǎng)條件為培養(yǎng)溫度為26-28°C，搖床轉(zhuǎn)速150-180r/min。所述的黑曲霉的種 子培養(yǎng)基為成分(g/L):蛋白胨10.0 g，葡萄糖40.0 g，pH7.0-7.2，其培養(yǎng)條件為培養(yǎng)溫度為 27-29°C，搖床轉(zhuǎn)速 120-140r/min。
[0012] 本發(fā)明還提供一種上述高效能生物復(fù)合絮凝劑的制備方法，其包括如下步驟:將 取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物 中即得。
[0013] 本發(fā)明還提供一種上述高效能生物復(fù)合絮凝劑的使用方法，所述的生物復(fù)合絮凝 劑用于廢水處理時(shí)絮凝劑的投入量為180_210mL/L，優(yōu)選的，投入量為200mL/L。
[0014] 本發(fā)明所述的高效能生物復(fù)合絮凝劑用于廢水處理時(shí)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
[0015] 1)本發(fā)明所述的生物復(fù)合絮凝劑為天然的屬于天然生物高分子，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。從 化學(xué)組成上看，主要是微生物代謝過程中產(chǎn)生的各種多聚糖類、蛋白質(zhì)或是有糖類和蛋白 質(zhì)形成的高分子化合物，其用于絮凝工藝是不僅絮凝效果好，而且綠色環(huán)保，推廣應(yīng)用價(jià)值 尚。
[0016] 2)本發(fā)明生物復(fù)合絮凝劑產(chǎn)生的絮凝效果要比單獨(dú)使用其中一種絮凝劑效果顯 著，所述的復(fù)合型微生物絮凝劑中的黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物在絮凝工藝中與纖 維素黃原酸以及聚丙烯酰胺產(chǎn)生了顯著的協(xié)同作用，絮凝效果更佳優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而 更為清楚。但實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修 改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0018] 實(shí)施例1本發(fā)明所述的高效能生物復(fù)合絮凝劑及其使用方法
[0019] -種高效能生物復(fù)合絮凝劑，包括以下重量份的原料：黑曲霉和紅色諾卡氏菌的 共發(fā)酵物30份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉50份、聚丙烯酰胺3份。
[0020] 其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物的制備方法為二段發(fā)酵法，具體包括如下 步驟:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的紅色諾卡氏菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫度為30°c、通 氣量為l.5m3/h條件下培養(yǎng)40h，此時(shí)接入10%的黑曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫度為26°C、 通氣量為1.8m 3/h條件下培養(yǎng)26h，即得。
[0021] 所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基（g/L)為：葡萄糖 10g，K2HP〇4 2g，KH2P〇4 2g，MgS〇4 · 7H20 0· 2g，CaCl2 0 · lg，尿素 0· 5g，酵母膏0 · 5g，pH7 · 2-7 · 5,120°C滅菌30min。所述的紅色諾卡氏 菌的種子培養(yǎng)基的配方為:葡萄糖I %、酵母粉I %，pH7.0，其培養(yǎng)條件為培養(yǎng)溫度為26°C， 搖床轉(zhuǎn)速150r/min。所述的黑曲霉的種子培養(yǎng)基為成分(g/L):蛋白胨10.Og，葡萄糖40.Og， pH7.0，其培養(yǎng)條件為培養(yǎng)溫度為27°C，搖床轉(zhuǎn)速120r/min。
[0022] 高效能生物復(fù)合絮凝劑的制備方法，其包括如下步驟:將取代度為0.1~1的羧甲 基淀粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物中即得，用于廢水處理時(shí) 絮凝劑的投入量為180mL/L。
[0023] 實(shí)施例2本發(fā)明所述的高效能生物復(fù)合絮凝劑及其使用方法
[0024] -種高效能生物復(fù)合絮凝劑，包括以下重量份的原料：黑曲霉和紅色諾卡氏菌的 共發(fā)酵物40份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉95份、聚丙烯酰胺6份。
[0025] 其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發(fā)酵物的制備方法為二段發(fā)酵法，具體包括如下 步驟:發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，接入10%的紅色諾卡氏菌種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫度為32°C、通 氣量為1.7m 3/h條件下培養(yǎng)44h，此時(shí)接入10%的黑曲霉種子發(fā)酵液，控制發(fā)酵溫度為29°C、 通氣量為2.2m3/h條件下培養(yǎng)30h，即得。
[0026] 所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基配方、紅色諾卡氏菌的種子培養(yǎng)基的配方以及黑曲霉的種子 培養(yǎng)基配方和培養(yǎng)條件同實(shí)施例1。
[0027] 高效能生物復(fù)合絮凝劑的制備方法，其包括如下步驟:將取代度為0.1~1的羧甲 基淀粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌