一种有机污水生物发酵处理剂及其制备方法与流程

文档序号:25543443发布日期:2021-06-18 20:40
本发明涉及污水处理
技术领域
,具体为一种有机污水生物发酵处理剂及其制备方法。
背景技术
:有机污水通常指cod值在2000mg/l及以上的污水,有机污水多由造纸、皮革、制药、化工产品生产、冶金、农药产品等生产过程产生。有机污水中污染物成分复杂且含有大量有毒的有机物,会在水体或土壤中不断地积累、储存,对人类健康和生态环境构成严重威胁。因此,有机污水的处理成为了现阶段环境工程领域的研究热点。目前,有机污水的处理方法分为四大类:生物处理技术、物理处理技术、化学处理技术和物理化学处理技术。其中生物处理技术是利用微生物降解污水中的污染物,分解后的产物作为自身的营养和能源,同时使得污水得到净化的方法,由于生物处理技术符合绿色、可持续发展的理念,现阶段在有机污水处理领域占有极高的位置。由于微生物对生存环境的需求比较严格,有机污水中前期含有大量的无机盐、酸碱环境等不适宜微生物的生存,直接将微生物分散到有机污水中,微生物会被水体中的部分污染物破坏、甚至灭活杀死,因此导致在污水处理过程中,微生物的消耗量较大,去除效率较低。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种一种有机污水生物发酵处理剂及其制备方法,以解决上述
背景技术
中提出的问题。为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种有机污水生物发酵处理剂的制备方法,包括以下步骤;(1)制备发酵菌剂;配制芽孢杆菌培养液,高压灭菌;向芽孢杆菌培养液中接种芽孢杆菌,好氧条件下,温度为34~37℃,恒温发酵培养;检测至芽孢率达到95%及以上时,发酵完成;取发酵液高速离心,收集芽孢杆菌菌液;对海藻酸钠溶液进行高温灭菌,降温至30~35℃,加入制得的芽孢杆菌菌液,混合均匀,滴加氯化钙溶液,温度为0~5℃条件下,交联反应,氯化钠溶液洗涤,得到发酵菌剂;(2)制备有机污水生物发酵处理剂;a.取普鲁兰多糖与0.1mol/l的稀硫酸溶液混合,搅拌均匀;滴加高碘酸钠溶液,反应3~4h,去除高碘酸钠,干燥,得到双醛普鲁兰多糖;将双醛普鲁兰多糖溶解于无水乙醇溶剂中,加入对氨基苯磺酸钠混合,滴加稀盐酸溶液,温度为110~115℃条件下,反应2~3h,旋蒸去除无水乙醇,得到改性普鲁兰多糖;b.向步骤(1)制得的发酵菌剂,加入二氧化硅,混合均匀至完全浸没,吸附6~8h,真空干燥,至含水率≤10%;加入改性普鲁兰多糖,浸渍3~4h,真空干燥,制得有机污水生物发酵处理剂。进一步的,一种有机污水生物发酵处理剂的制备方法,包括以下步骤;(1)a.配制芽孢杆菌培养液:取牛肉膏、葡萄糖、氯化钠、蛋白胨、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、水,温度为120~130℃条件下,高压灭菌,制得芽孢杆菌培养液;b.向芽孢杆菌培养液中接种芽孢杆菌,接种量为培养液重量的0.8~1.2%,好氧条件下,温度为35℃,恒温发酵培养24~30h;所述枯草芽孢杆菌的保藏登记号为cgmccno.15847。c.检测至芽孢率达到95%及以上时,发酵完成;取发酵液高速离心,离心机转速为6000~7000r/min,收集芽孢杆菌菌液;d.将海藻酸钠溶液在温度为110~120℃灭菌,降温至30~35℃,加入制得的芽孢杆菌菌液,混合均匀,滴加氯化钙溶液,温度为0~5℃条件下,交联反应20~24h,氯化钠溶液洗涤,得到发酵菌剂;(2)a.取普鲁兰多糖与0.1mol/l的稀硫酸溶液混合,搅拌均匀;滴加高碘酸钠溶液,反应3~4h,去除高碘酸钠,干燥,得到双醛普鲁兰多糖;将双醛普鲁兰多糖溶解于无水乙醇溶剂中,加入对氨基苯磺酸钠混合,滴加稀盐酸溶液,温度为110~115℃条件下,反应2~3h,旋蒸去除无水乙醇,得到改性普鲁兰多糖;b.向步骤(1)制得的发酵菌剂,加入二氧化硅,混合均匀至完全浸没,吸附6~8h,真空干燥,至含水率≤10%;加入改性普鲁兰多糖,浸渍3~4h,真空干燥,制得有机污水生物发酵处理剂。进一步的,所述步骤(2)中普鲁兰多糖与高碘酸钠反应条件为保持避光,温度为37~42℃。进一步的,所述步骤(2)中的二氧化硅为球状多孔结构。进一步的,所述步骤(2)中的二氧化硅的制备方法如下:向醋酸聚乙醇混合水溶液中,滴加硅酸四乙酯,水解形成半透明液体,温度为70~80℃条件下搅拌成胶,降温老化10~12h,过滤得到胶体,依次经碱洗、酸洗、水洗,70~80℃干燥至恒重,高温煅烧,制得球状多孔二氧化硅。进一步的,所述二氧化硅球状多孔结构的比表面积为1200~1400m2/g。进一步的,所述步骤(1)中普鲁兰多糖、海藻酸钠和氯化钙的质量比为1:7:2。进一步的,所述芽孢杆菌培养液包括如下重量份数的原料,牛肉膏2~5份、葡萄糖8~15份、氯化钠4~7份、蛋白胨6~10份、磷酸二氢钾0.1~0.5份、磷酸氢二钾0.1~0.5份、水60~70份。进一步的,所述有机污水生物发酵处理剂包括以下重量份数的原料,二氧化硅60~70份、发酵菌剂35~40份、高碘酸钠7~11份、对氨基苯磺酸钠21~25份、普鲁兰多糖21~25份。本发明提供了一种有机污水生物发酵处理剂及其制备方法。主要利用生物发酵后的枯草芽孢杆菌能够产生多种降解大分子的酶类,因此来分解有机污水中的生物有机物,有效降低有机污水中cod值和氨氮含量;但由于微生物菌类受水体环境影响较大,有机污水水体环境复杂,污染因子较多,会导致枯草芽孢杆菌得提前失活、分解有机污染物效率低、消耗量大。本发明为解决这一问题,利用海藻酸钠和氯化钙溶液对枯草芽孢杆菌进行固定化处理,将枯草芽孢杆菌固定在海藻酸钠和氯化钙溶液形成的交联结构内部,保护枯草芽孢杆菌的活性、减少损耗量。进一步的,本发明还利用球状多孔结构的二氧化硅粒子吸附芽孢杆菌发酵菌剂,一方面增加发酵菌剂密度和重量,保证其在快速流动的水体中不被流失或冲散,保证芽孢杆菌发酵菌剂的处理效果;由于二氧化硅在水中的分散效果不理想,本发明为了解决这一问题,利用普鲁兰多糖浸渍处理二氧化硅,普鲁兰多糖表面大量的羟基与二氧化硅表面的羟基可形成氢键连接,包覆在二氧化硅表面,普鲁兰多糖亲水性强可提高二氧化硅在有机污水中的分散速度,提高污水处理效率;另外普鲁兰多糖在污水中还可以起到絮凝的作用,有利于去除污水中的悬浮物。本发明为了提升处理剂对有机污水中金属离子的去除效率,预先对普鲁兰多糖进行了改性处理:首先以高碘酸钠作为氧化剂,将普鲁兰多糖表面相邻的两个伯羟基氧化为活性较强的醛基;再利用氧化后的双醛普鲁兰多糖与氨基苯磺酸表面的氨基反应,氨基与醛基结合反应,生成席夫碱结构的双醛普鲁兰多糖-对氨基苯磺酸钠接枝物,接枝物中的c=n双键,具有较强的螯合作用,可有效去除金属阳离子和无机盐;双醛普鲁兰多糖-对氨基苯磺酸钠接枝物中的另一端含有磺酸基基团,磺酸基团水溶性较强,可提升四氧化三铁磁性粒子在污水中的扩散速率,提升污水处理效率;磺酸基团的聚阴离子作用,可提高污水处理剂对污水中一二价阳离子的吸附性能,减少有机污水中的金属阳离子和无机盐含量;改性后的普鲁兰多糖包覆在二氧化硅表面,可预先去除有机污水中的金属离子和无机盐,改善枯草芽孢杆菌的作用环境,在ph达到中性偏碱性的情况下,普鲁兰多糖会发生一定程度的水解,枯草芽孢杆菌菌液流出,进一步分解水体中有机物,相互配合提升对有机污水的处理效果。与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:本发明制备了一种复合型有机污水处理剂,以球状多孔二氧化硅为载体,表面包覆改性普鲁兰多糖,二氧化硅多孔结构内固定枯草芽孢杆菌发酵菌剂;在对有机污水进行处理过程中,二氧化硅表面包覆的改性普鲁兰多糖预先去除有机污水中的金属离子和无机盐,枯草芽孢杆菌再进一步降解有机污水中的有机物污染物,相互合作,提高污染物去除效率、降低枯草芽孢杆菌的用量,本发明所采用的枯草芽孢杆菌、普鲁兰多糖属于环境友好型物质,不会在水体中产生二次污染。本发明制备的有机污水处理剂,可高效去除有机污水中的污染因子,降低水体中cod值和氨氮含量,可用于工业污水和生活污水的提标治理,不会产生二次污染。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例1一种有机污水生物发酵处理剂的制备方法,包括以下步骤;(1)a.配制芽孢杆菌培养液:取牛肉膏、葡萄糖、氯化钠、蛋白胨、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、水,温度为120℃条件下,高压灭菌,制得芽孢杆菌培养液;b.向芽孢杆菌培养液中接种芽孢杆菌,接种量为培养液重量的0.8%,好氧条件下,温度为35℃,恒温发酵培养24h;c.检测至芽孢率为96.7%,视为发酵完成;取发酵液高速离心,离心机转速为6000r/min,收集芽孢杆菌菌液;d.将海藻酸钠溶液在温度为110℃灭菌,降温至30℃,加入制得的芽孢杆菌菌液,混合均匀,滴加氯化钙溶液,温度为0℃条件下,交联反应20h,氯化钠溶液洗涤,得到发酵菌剂;海藻酸钠和氯化钙的质量比为7:2;(2)a.取普鲁兰多糖与0.1mol/l的稀硫酸溶液混合,搅拌均匀;滴加高碘酸钠溶液,保持避光,温度为37℃,反应3h,去除高碘酸钠,干燥,得到双醛普鲁兰多糖;将双醛普鲁兰多糖溶解于无水乙醇溶剂中,加入对氨基苯磺酸钠混合,滴加稀盐酸溶液,温度为110℃条件下,反应2h,旋蒸去除无水乙醇,得到改性普鲁兰多糖;b.向步骤(1)制得的发酵菌剂,加入二氧化硅,混合均匀至完全浸没,吸附6h,真空干燥,含水率为5.4%;加入改性普鲁兰多糖,浸渍3h,真空干燥,制得有机污水生物发酵处理剂。步骤(2)中的二氧化硅的制备方法如下:向醋酸聚乙醇混合水溶液中,滴加硅酸四乙酯,水解形成半透明液体,温度为70℃条件下搅拌成胶,降温老化10h,过滤得到胶体,依次经碱洗、酸洗、水洗,70℃干燥至恒重,高温煅烧,制得球状多孔二氧化硅。本实施例中,芽孢杆菌培养液包括如下重量份数的原料,牛肉膏2份、葡萄糖8份、氯化钠4份、蛋白胨6份、磷酸二氢钾0.1份、磷酸氢二钾0.1份、水60份。本实施例中,有机污水生物发酵处理剂包括以下重量份数的原料,二氧化硅60份、发酵菌剂35份、高碘酸钠7份、对氨基苯磺酸钠21份、普鲁兰多糖21份。实施例2一种有机污水生物发酵处理剂的制备方法,包括以下步骤;(1)a.配制芽孢杆菌培养液:取牛肉膏、葡萄糖、氯化钠、蛋白胨、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、水,温度为125℃条件下,高压灭菌,制得芽孢杆菌培养液;b.向芽孢杆菌培养液中接种芽孢杆菌,接种量为培养液重量的1.1%,好氧条件下,温度为35℃,恒温发酵培养27h;c.检测至芽孢率为96.5%,视为发酵完成;取发酵液高速离心,离心机转速为6750r/min,收集芽孢杆菌菌液;d.将海藻酸钠溶液在温度为116℃灭菌,降温至33℃,加入制得的芽孢杆菌菌液,混合均匀,滴加氯化钙溶液,温度为3℃条件下,交联反应22h,氯化钠溶液洗涤,得到发酵菌剂;海藻酸钠和氯化钙的质量比为7:2;(2)a.取普鲁兰多糖与0.1mol/l的稀硫酸溶液混合,搅拌均匀;滴加高碘酸钠溶液,保持避光,温度为39℃,反应3.5h,去除高碘酸钠,干燥,得到双醛普鲁兰多糖;将双醛普鲁兰多糖溶解于无水乙醇溶剂中,加入对氨基苯磺酸钠混合,滴加稀盐酸溶液,温度为112℃条件下,反应2.5h,旋蒸去除无水乙醇,得到改性普鲁兰多糖;b.向步骤(1)制得的发酵菌剂,加入二氧化硅,混合均匀至完全浸没,吸附7h,真空干燥,含水率为5%;加入改性普鲁兰多糖,浸渍3.5h,真空干燥,制得有机污水生物发酵处理剂。步骤(2)中的二氧化硅的制备方法如下:向醋酸聚乙醇混合水溶液中,滴加硅酸四乙酯,水解形成半透明液体,温度为77℃条件下搅拌成胶,降温老化11h,过滤得到胶体,依次经碱洗、酸洗、水洗,74℃干燥至恒重,高温煅烧,制得球状多孔二氧化硅。本实施例中,芽孢杆菌培养液包括如下重量份数的原料,牛肉膏4份、葡萄糖12份、氯化钠5份、蛋白胨8份、磷酸二氢钾0.3份、磷酸氢二钾0.2份、水67份。本实施例中,有机污水生物发酵处理剂包括以下重量份数的原料,二氧化硅64份、发酵菌剂37份、高碘酸钠8份、对氨基苯磺酸钠23份、普鲁兰多糖23份。实施例3一种有机污水生物发酵处理剂的制备方法,包括以下步骤;(1)a.配制芽孢杆菌培养液:取牛肉膏、葡萄糖、氯化钠、蛋白胨、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、水,温度为130℃条件下,高压灭菌,制得芽孢杆菌培养液;b.向芽孢杆菌培养液中接种芽孢杆菌,接种量为培养液重量的1.2%,好氧条件下,温度为35℃,恒温发酵培养30h;c.检测至芽孢率为96%,视为发酵完成;取发酵液高速离心,离心机转速为7000r/min,收集芽孢杆菌菌液;d.将海藻酸钠溶液在温度为120℃灭菌,降温至35℃,加入制得的芽孢杆菌菌液,混合均匀,滴加氯化钙溶液,温度为5℃条件下,交联反应24h,氯化钠溶液洗涤,得到发酵菌剂;海藻酸钠和氯化钙的质量比为7:2;(2)a.取普鲁兰多糖与0.1mol/l的稀硫酸溶液混合,搅拌均匀;滴加高碘酸钠溶液,保持避光,温度为42℃,反应4h,去除高碘酸钠,干燥,得到双醛普鲁兰多糖;将双醛普鲁兰多糖溶解于无水乙醇溶剂中,加入对氨基苯磺酸钠混合,滴加稀盐酸溶液,温度为115℃条件下,反应3h,旋蒸去除无水乙醇,得到改性普鲁兰多糖;b.向步骤(1)制得的发酵菌剂,加入二氧化硅,混合均匀至完全浸没,吸附8h,真空干燥,含水率为6%;加入改性普鲁兰多糖,浸渍4h,真空干燥,制得有机污水生物发酵处理剂。步骤(2)中的二氧化硅的制备方法如下:向醋酸聚乙醇混合水溶液中,滴加硅酸四乙酯,水解形成半透明液体,温度为80℃条件下搅拌成胶,降温老化12h,过滤得到胶体,依次经碱洗、酸洗、水洗,80℃干燥至恒重,高温煅烧,制得球状多孔二氧化硅。本实施例中,芽孢杆菌培养液包括如下重量份数的原料,牛肉膏5份、葡萄糖15份、氯化钠7份、蛋白胨10份、磷酸二氢钾0.5份、磷酸氢二钾0.5份、水70份。本实施例中,有机污水生物发酵处理剂包括以下重量份数的原料,二氧化硅70份、发酵菌剂40份、高碘酸钠11份、对氨基苯磺酸钠25份、普鲁兰多糖25份。对比例1一种有机污水生物发酵处理剂的制备方法,包括以下步骤;(1)a.配制芽孢杆菌培养液:取牛肉膏、葡萄糖、氯化钠、蛋白胨、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、水,温度为125℃条件下,高压灭菌,制得芽孢杆菌培养液;b.向芽孢杆菌培养液中接种芽孢杆菌,接种量为培养液重量的1.1%,好氧条件下,温度为35℃,恒温发酵培养27h;c.检测至芽孢率为96.5%,视为发酵完成;取发酵液高速离心,离心机转速为6750r/min,收集芽孢杆菌菌液;(2)a.取普鲁兰多糖与0.1mol/l的稀硫酸溶液混合,搅拌均匀;滴加高碘酸钠溶液,保持避光,温度为39℃,反应3.5h,去除高碘酸钠,干燥,得到双醛普鲁兰多糖;将双醛普鲁兰多糖溶解于无水乙醇溶剂中,加入对氨基苯磺酸钠混合,滴加稀盐酸溶液,温度为112℃条件下,反应2.5h,旋蒸去除无水乙醇,得到改性普鲁兰多糖;b.向步骤(1)制得的芽孢杆菌菌液,加入二氧化硅,混合均匀至完全浸没,吸附7h,真空干燥,含水率为5%;加入改性普鲁兰多糖,浸渍3.5h,真空干燥,制得有机污水生物发酵处理剂。步骤(2)中的二氧化硅的制备方法如下:向醋酸聚乙醇混合水溶液中,滴加硅酸四乙酯,水解形成半透明液体,温度为77℃条件下搅拌成胶,降温老化11h,过滤得到胶体,依次经碱洗、酸洗、水洗,74℃干燥至恒重,高温煅烧,制得球状多孔二氧化硅。本实施例中,芽孢杆菌培养液包括如下重量份数的原料,牛肉膏4份、葡萄糖12份、氯化钠5份、蛋白胨8份、磷酸二氢钾0.3份、磷酸氢二钾0.2份、水67份。本实施例中,有机污水生物发酵处理剂包括以下重量份数的原料,二氧化硅64份、发酵菌剂37份、高碘酸钠8份、对氨基苯磺酸钠23份、普鲁兰多糖23份。对比例1与实施例2相比,芽孢杆菌菌液未采用海藻酸钠和氯化钙对其进行固定化处理,其余内容与实施例2相同。对比例2一种有机污水生物发酵处理剂的制备方法,包括以下步骤;(1)a.配制芽孢杆菌培养液:取牛肉膏、葡萄糖、氯化钠、蛋白胨、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、水,温度为125℃条件下,高压灭菌,制得芽孢杆菌培养液;b.向芽孢杆菌培养液中接种芽孢杆菌,接种量为培养液重量的1.1%,好氧条件下,温度为35℃,恒温发酵培养27h;c.检测至芽孢率为96.5%,视为发酵完成;取发酵液高速离心,离心机转速为6750r/min,收集芽孢杆菌菌液;d.将海藻酸钠溶液在温度为116℃灭菌,降温至33℃,加入制得的芽孢杆菌菌液,混合均匀,滴加氯化钙溶液,温度为3℃条件下,交联反应22h,氯化钠溶液洗涤,得到发酵菌剂;海藻酸钠和氯化钙的质量比为7:2;(2)向步骤(1)制得的发酵菌剂,加入二氧化硅,混合均匀至完全浸没,吸附7h,真空干燥,含水率为5%;加入普鲁兰多糖,浸渍3.5h,真空干燥,制得有机污水生物发酵处理剂。步骤(2)中的二氧化硅的制备方法如下:向醋酸聚乙醇混合水溶液中,滴加硅酸四乙酯,水解形成半透明液体,温度为77℃条件下搅拌成胶,降温老化11h,过滤得到胶体,依次经碱洗、酸洗、水洗,74℃干燥至恒重,高温煅烧,制得球状多孔二氧化硅。本实施例中,芽孢杆菌培养液包括如下重量份数的原料,牛肉膏4份、葡萄糖12份、氯化钠5份、蛋白胨8份、磷酸二氢钾0.3份、磷酸氢二钾0.2份、水67份。本实施例中,有机污水生物发酵处理剂包括以下重量份数的原料,二氧化硅64份、发酵菌剂37份、普鲁兰多糖23份。对比例2中,采用普鲁兰多糖代替改性普鲁兰多糖,包覆在二氧化硅表面,其余内容与实施例3相同。对比例3直接采用二氧化硅吸附制备得到的枯草芽孢杆菌菌液,不涉及普鲁兰多糖、对氨基苯磺酸钠、海藻酸钠、氯化钙的使用;其余内容与实施例2相同。试验例取某化工厂生产污水120l,试验前检测生产污水中主要污染因子含量,采用全自动水质分析仪器检测,金属离子含量采用紫外分光光度计检测,检测结果见表1;将生产污水ph调节至7.2,再将调节后的生产污水平均分为六组,每组20l生产污水;分别使用实施例1~3、对比例1~3制备得到的处理剂进行处理,每组处理剂加入量为200g,处理过程中采用循环回流装置保持待处理生产污水处于流动状态,处理2h后,每组各取样上、中、下样品进行水质分析,检测平均值见表1:cod,mg/l悬浮物,mg/l氨氮,mg/lcu2+,mg/lpb2+,mg/l处理前污水5000530452.31.6实施例17701760.020.03实施例27351550.010.02实施例37541860.020.02对比例110501860.020.03对比例28343391.441.25对比例3162036131.501.31表1由表1数据可知,实施例1~3制备得到的污水处理剂处理后的有机污水中cod、悬浮物、氨氮及金属离子去除效果显著,且比对比例处理的效果更好。对比例1中,由于枯草芽孢杆菌菌液未采用海藻酸钠对其进行固定化处理,导致在处理过程部分枯草芽孢杆菌菌液直接接触高浓度污染物,活性被破坏,对有机物的降解率变弱,最终处理后的污水cod值比实施例2要高。对比例2中,二氧化硅表面仅包覆了普鲁兰多糖,其有一定絮凝作用,与实施例相比,缺少了席夫碱结构、和聚阴离子磺酸基团的金属离子吸附络合作用,故其最终处理的污水中金属离子含量远高于实施例2。最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
再多了解一些
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