一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微生物絮凝劑及其應用的製作方法
2023-07-20 09:59:11
一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微生物絮凝劑及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微生物絮凝劑及其應用,屬於工業廢水生物處理領域。在一定條件下將節桿菌(Arthrobactersp.)單菌落接種於培養基培養、發酵,將發酵培養液離心,所得胞外上清液,即為微生物絮凝劑。本發明的微生物絮凝劑可直接用於含鈣離子強鹼性工業廢水處理,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鹼性廢水的pH降至中性,並有效去除廢水中的汙染物。使用過程中操作簡單,省略了常規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,具有較大的發展潛力和很好的推廣價值。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬於工業廢水生物處理領域,具體涉及一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微 生物絮凝劑及其應用。 一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微生物絮凝劑及其應用 技術背景
[0002] 鹼性廢水指含有某種鹼類、pH值高於9. 0的廢水,根據pH不同可分為弱鹼性廢水 和強鹼性廢水,主要來源於化工、印染、皮革、煉油、建築等工業。如不經過處理排放,將腐蝕 管道、渠道和水工建築物;排入水體後將改變其pH,破壞水體自然生態,對養殖業造成嚴重 威脅;滲入土壤則容易造成土壤鹽鹼化,影響農業生產。目前鹼性廢水的處理方法主要有酸 鹼中和法、絮凝法、化學沉澱法和結晶法。其中絮凝法因具有良好的環境經濟效益近年來備 受關注。絮凝法主要由化學絮凝劑和生物絮凝劑來實現。與化學絮凝劑相比,生物絮凝劑 具有易生物降解、環境危害性小、無二次汙染等優勢。而微生物絮凝劑因其製備簡單、生產 成本低、生產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 微生物生產的糖蛋白、多糖、蛋白等生物大分子物質構成。
[0003] 採用氯醇法生產環氧丙烷和環氧氯丙烷的過程排出的環化廢水中所含的有機物 含量(C0D)在1000?2000mg/L,需要處理後排放。而由於該環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,生產廠家均採用加水稀釋氯化 鈣濃度、加酸降低pH值的方法處理該廢水,以致於增加處理規模和運行費用。在處理此類 含鈣離子強鹼性廢水過程中,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。 因此迫切需要開發一種針對含鈣離子強鹼性廢水處理的微生物絮凝劑。
【發明內容】
[0004] 針對現有微生物絮凝劑的不足,本發明提供一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微生 物絮凝劑及其應用,本發明的微生物絮凝劑使用無二次汙染,生產工藝簡單,發酵周期短, 成本低廉,工業應用潛力大。
[0005] 為了實現本發明的目的,發明人利用節桿菌(Arthrobacter sp.)製備了一種針 對含鈣離子強鹼性廢水的微生物絮凝劑,並將其用於廢水處理,取得了理想的使用效果。
[0006] 本發明製備的一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微生物絮凝劑,是由以下方法製成 的: a挑取節桿菌(Arthrobacter sp.)單菌落接種於LB種子培養基中,培養,得培養液; b將上述培養液接種於發酵培養基中,發酵培養,得發酵培養液; c將上述發酵培養液離心,所得胞外上清液,即為微生物絮凝劑。
[0007] 所述的,LB種子培養基成分:蛋白腖5-12g/L,酵母粉2-8g/L,氯化鈉5-12g/L ;發 酵培養基成分: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培養時間12-16h,培養溫度25-37°C,搖床轉速150-200r/min ;步 驟b接種量2-10%,培養時間65-80h,培養溫度25-32°C,搖床轉速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30-50%和核酸0. 1-1. Ο%。
[0009] 所述的,節桿菌是現有的常規菌種,可以從美國菌種保藏中心(ATCC)購買得到。
[0010] 所述節桿菌為ATCC31012。節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,呼吸代謝,可有效降解水中各種有機物和金屬離子。
[0011] 優選的,LB種子培養基成分:蛋白腖10g/L,酵母粉5g/L,氯化鈉10g/L ;發酵培養 基成分:葡萄糖l〇g/L,酵母粉2. 5g/L,磷酸二氫鉀5g/L。
[0012] 優選的,步驟a培養時間14h,培養溫度30°C,搖床轉速180r/min ;步驟b接種量 5%,培養時間72h,培養溫度30°C,搖床轉速200r/min ;步驟c離心時間lOmin,微生物絮凝 劑含多糖63%、蛋白質36%和核酸0. 5%。
[0013] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強鹼性廢水: 將本
【發明者】製得的微生物絮凝劑加入待處理的pH 10. 5-14的含鈣離子強鹼性廢水 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 置沉澱5-20min,絮凝懸浮物質。
[0014] 優選的,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,靜置沉澱時間10min。
[0015] 所述的,廢水為氨鹼法制鹼、氯醇法生產環氧丙烷或環氧氯丙烷產生的廢水。
[0016] 本發明的微生物絮凝劑可直接用於含鈣離子強鹼性工業廢水處理,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鹼性廢水的pH降至中性,並有效 去除廢水中的汙染物。使用過程中操作簡單,省略了常規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] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清晰,以下結合實施例,對本發明作進 一步詳細說明。
[0018] 實施例1 微生物絮凝劑的製備: a將節桿菌ATCC31012接種於LB種子培養基中培養12h,培養溫度37°C,搖床轉速 150r/min,得培養液; b將上述培養液按接種量10%接種於發酵培養基中培養65h,培養溫度32°C,搖床轉速 160r/min,得發酵培養液; c將上述發酵培養液離心15min,所得胞外上清液,即為微生物絮凝劑。
[0019] LB種子培養基成分為:蛋白腖5g/L,酵母粉2g/L,氯化鈉18g/L。
[0020] 發酵培養基成分為: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50%和核酸0· 1%。
[0022] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強鹼性廢水: 將本實施例製得的微生物絮凝劑加入待處理的含鈣離子強鹼性廢水中,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,靜置沉澱20min,絮凝懸浮物質。
[0023] 實施例2 微生物絮凝劑的製備: a將節桿菌ATCC31012接種於LB種子培養基中培養14h,培養溫度30°C,搖床轉速 180r/min,得培養液; b將上述培養液按接種量5%接種於發酵培養基中培養72h,培養溫度30°C,搖床轉速 200r/min,得發酵培養液; c將上述發酵培養液離心lOmin,所得胞外上清液,即為微生物絮凝劑。
[0024] LB種子培養基成分為:蛋白腖10g/L,酵母粉5g/L,氯化鈉10g/L。
[0025] 發酵培養基成分為: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36%和0· 5%核酸。
[0027] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強鹼性廢水: 將本實施例製得的微生物絮凝劑加入待處理的含鈣離子強鹼性廢水中,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,靜置沉澱lOmin,絮凝懸浮物質。
[0028] 實施例3 微生物絮凝劑的製備: a將節桿菌ATCC31012接種於LB種子培養基中培養16h,培養溫度25°C,搖床轉速 200r/min,得培養液; b將上述培養液按接種量2%接種於發酵培養基中培養80h,培養溫度25°C,搖床轉速 220r/min,得發酵培養液; c將上述發酵培養液離心5min,所得胞外上清液,即為微生物絮凝劑。
[0029] LB種子培養基成分為:蛋白腖15g/L,酵母粉10g/L,氯化鈉6g/L。
[0030] 發酵培養基成分為: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30%和1. 0%核酸。
[0032] 微生物絮凝劑處理含鈣離子強鹼性廢水: 將本實施例製得的微生物絮凝劑加入待處理的含鈣離子強鹼性廢水中,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,靜置沉澱5min,絮凝懸浮物質。
[0033] 下面通過效果實施例來進一步說明本發明的有益效果。
[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,然後加蒸餾水至l〇〇mL(A),以其他條件相同但用2mL同等條件的發酵培養基 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 :常規市售聚合氯化鋁。
[0036] 對比例2 :非固化複合生物發酵液。
[0037] 對比例3 :常規市售陰離子聚丙烯醯胺。
[0038] 表1實施例與不同類型絮凝劑絮凝性能比較
【權利要求】
1. 一種處理含鈣離子強鹼性廢水的微生物絮凝劑,是由以下方法製成的: a挑取節桿菌(Arthrobacter sp.)單菌落接種於LB種子培養基中,培養,得培養液; b將上述培養液接種於發酵培養基中,發酵培養,得發酵培養液; c將上述發酵培養液離心,所得胞外上清液,即為微生物絮凝劑。
2. 根據權利要求1所述的微生物絮凝劑,其特徵在於LB種子培養基成分:蛋白腖 5-12g/L,酵母粉2-8g/L,氯化鈉5-12g/L ;發酵培養基成分:葡萄糖5-20g/L,酵母粉l-5g/ L,磷酸二氫鉀2-8g/L。
3. 根據權利要求1所述的微生物絮凝劑,其特徵在於步驟a培養時間12-16h,培養 溫度25-37°C,搖床轉速150-200r/min ;步驟b接種量2-10%,培養時間65-80h,培養溫度 25-32°C,搖床轉速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30-50%和核酸0. 1-1. 0%。
4. 根據權利要求2所述的微生物絮凝劑,其特徵在於LB種子培養基成分:蛋白腖10g/ L,酵母粉5g/L,氯化鈉10g/L ;發酵培養基成分:葡萄糖10g/L,酵母粉2. 5g/L,磷酸二氫鉀 5g/L。
5. 根據權利要求3所述的微生物絮凝劑,其特徵在於步驟a培養時間14h,培養溫度 30°C,搖床轉速180r/min ;步驟b接種量5%,培養時間72h,培養溫度30°C,搖床轉速200r/ min ;步驟c離心時間lOmin,微生物絮凝劑含多糖63%、蛋白質36%和核酸0. 5%。
6. -種權利要求1至5中任一項所述的微生物絮凝劑的應用,其特徵在於將微生物絮 凝劑加入待處理的pH 10. 5-14的含鈣離子強鹼性廢水中,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,靜置沉澱5-20min,絮凝懸浮物質。
7. 根據權利要求6所述的微生物絮凝劑的應用,其特徵在於廢水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,靜置沉澱時間10min。
8. 根據權利要求6所述的微生物絮凝劑的應用,其特徵在於所述廢水為氨鹼法制鹼、 氯醇法生產環氧丙烷或環氧氯丙烷產生的廢水。
【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 優先權日:2014年7月21日
【發明者】李玉梅, 李強, 胡志恆 申請人:濟南大學