一种高效能生物复合絮凝剂及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高效能生物复合絮凝剂及其使用方法，属于废水处理领域。
【背景技术】
[0002] 絮凝剂又称沉降剂，作为一类可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒(粒径为HT3~ I(T7Cm)凝聚沉淀的物质，在发酵工业后处理、食品加工、土木疏浚施工、废水处理等领域应 用广泛。絮凝剂可分为无机系、生物系及合成高分子系三大类，合成高分子絮凝剂，如聚丙 烯酰胺(PAM)，由于具有高絮凝活性和低成本而得到较广泛的应用，但其残留物不易被生物 降解，且其单体具有强烈的神经毒性和三致效应(致畸、致突变、致癌），造成二次污染使其 应用大受限制。现在许多领域尤其是食品工业中已禁止使用，目前人们已把研究目光转向 微生物絮凝剂的研究开发和应用上来。
[0003]微生物絮凝剂是由微生物产生的生物大分子物质，具有使其他物质凝聚沉淀的性 能，同时具有絮凝范围广泛，高效，无毒，无污染等特点.它克服了常规的无机絮凝剂和有机 絮凝剂对人体有害和易产生二次污染的缺点，且可以采取生物工程的手段实现产业化，因 此开发微生物絮凝剂，对改进生产工艺，对人类的健康和环境保护以及绿色食品的生产都 有重要的意义，并具有广阔的应用前景。
[0004] 影响微生物絮凝剂产生的因素主要包括絮凝剂产生菌的种类、培养基成分、培养 条件等。微生物的种类不同，其产絮凝剂的能力也不同。培养基的碳氮比、生长因子等均影 响到絮凝剂的产生。一般含单糖、营养丰富的培养基有利于絮凝剂的产生。不同微生物产絮 凝剂所需发酵液的PH也不同，通常生长最佳pH与产絮凝剂的最佳pH也不一致。一般产絮凝 剂的最佳温度在25-35°C之间，温度过低会影响菌体生长，温度过高则会使所产生的絮凝剂 的活性降低。通气量过大或多小均会影响菌体生长和絮凝剂的产量，而且在微生物不同的 生长期通气量要求也不同。
[0005] 当前水环境污染严重，生活污水、工业废水及微污染水源水水质日益复杂，对絮凝 剂的需要也日趋多样，水处理过程中，不同种类絮凝剂复配使用成为强化絮凝(混凝）的有 效手段之一。生物絮凝剂可以与无机絮凝剂氯化铁、氯化铝、硫酸铝等复配使用，在提高絮 凝出水效果的同时，不仅能有效降低药剂的投加量，还能使出水残铝或残铁的含量大幅降 低。一方面，用量少可使生物絮凝剂的使用成本降低；另一方面，无机药剂残留量的降低也 提高了出水的生物安全性。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术中无机絮凝剂和有机絮凝剂的缺点，提供了一种生物复合絮 凝剂，该生物复合絮凝剂包括由生物发酵物以及天然高分子絮凝剂组成的絮凝剂组合物。 本发明所述的生物复合絮凝剂絮凝活性高、安全无毒、无二次污染的特点。
[0007] 本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：
[0008] -种高效能生物复合絮凝剂，包括以下重量份的原料：黑曲霉和红色诺卡氏菌的 共发酵物30-40份、取代度为0.1~1的羧甲基淀粉钠50-95份、聚丙烯酰胺3-6份。更优选的， 黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物35份、取代度为0.1~1的羧甲基淀粉钠75份、聚丙烯酰 胺5份。
[0009] 其中黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物的制备方法为二段发酵法，具体包括如下 步骤:发酵培养基灭菌后，接入10%的红色诺卡氏菌种子发酵液，控制发酵温度为30-32°C、 通气量为1.5-1.7m 3/h条件下培养40-44h，此时接入10%的黑曲霉种子发酵液，控制发酵温 度为26-29°C、通气量为1.8-2.2m 3/h条件下培养26-30h，即得。
[0010] 上述黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物的发酵过程中所使用的发酵培养基(g/L) 为：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 灭菌 30min。
[0011] 本发明发酵过程中，所述的红色诺卡氏菌和黑曲霉在接入发酵培养基时均处于对 数生长期。其中所述的红色诺卡氏菌的种子培养基的配方为：葡萄糖1 %、酵母粉1 %， pH7.0-7.2，其培养条件为培养温度为26-28°C，摇床转速150-180r/min。所述的黑曲霉的种 子培养基为成分(g/L):蛋白胨10.0 g，葡萄糖40.0 g，pH7.0-7.2，其培养条件为培养温度为 27-29°C，摇床转速 120-140r/min。
[0012] 本发明还提供一种上述高效能生物复合絮凝剂的制备方法，其包括如下步骤:将 取代度为0.1~1的羧甲基淀粉钠和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物 中即得。
[0013] 本发明还提供一种上述高效能生物复合絮凝剂的使用方法，所述的生物复合絮凝 剂用于废水处理时絮凝剂的投入量为180_210mL/L，优选的，投入量为200mL/L。
[0014] 本发明所述的高效能生物复合絮凝剂用于废水处理时与现有技术相比具有以下 技术优势：
[0015] 1)本发明所述的生物复合絮凝剂为天然的属于天然生物高分子，结构较复杂。从 化学组成上看，主要是微生物代谢过程中产生的各种多聚糖类、蛋白质或是有糖类和蛋白 质形成的高分子化合物，其用于絮凝工艺是不仅絮凝效果好，而且绿色环保，推广应用价值 尚。
[0016] 2)本发明生物复合絮凝剂产生的絮凝效果要比单独使用其中一种絮凝剂效果显 著，所述的复合型微生物絮凝剂中的黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物在絮凝工艺中与纤 维素黄原酸以及聚丙烯酰胺产生了显著的协同作用，絮凝效果更佳优异。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应 该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修 改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
[0018] 实施例1本发明所述的高效能生物复合絮凝剂及其使用方法
[0019] -种高效能生物复合絮凝剂，包括以下重量份的原料：黑曲霉和红色诺卡氏菌的 共发酵物30份、取代度为0.1~1的羧甲基淀粉钠50份、聚丙烯酰胺3份。
[0020] 其中黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物的制备方法为二段发酵法，具体包括如下 步骤:发酵培养基灭菌后，接入10%的红色诺卡氏菌种子发酵液，控制发酵温度为30°c、通 气量为l.5m3/h条件下培养40h，此时接入10%的黑曲霉种子发酵液，控制发酵温度为26°C、 通气量为1.8m 3/h条件下培养26h，即得。
[0021] 所使用的发酵培养基（g/L)为：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灭菌30min。所述的红色诺卡氏 菌的种子培养基的配方为:葡萄糖I %、酵母粉I %，pH7.0，其培养条件为培养温度为26°C， 摇床转速150r/min。所述的黑曲霉的种子培养基为成分(g/L):蛋白胨10.Og，葡萄糖40.Og， pH7.0，其培养条件为培养温度为27°C，摇床转速120r/min。
[0022] 高效能生物复合絮凝剂的制备方法，其包括如下步骤:将取代度为0.1~1的羧甲 基淀粉钠和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物中即得，用于废水处理时 絮凝剂的投入量为180mL/L。
[0023] 实施例2本发明所述的高效能生物复合絮凝剂及其使用方法
[0024] -种高效能生物复合絮凝剂，包括以下重量份的原料：黑曲霉和红色诺卡氏菌的 共发酵物40份、取代度为0.1~1的羧甲基淀粉钠95份、聚丙烯酰胺6份。
[0025] 其中黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物的制备方法为二段发酵法，具体包括如下 步骤:发酵培养基灭菌后，接入10%的红色诺卡氏菌种子发酵液，控制发酵温度为32°C、通 气量为1.7m 3/h条件下培养44h，此时接入10%的黑曲霉种子发酵液，控制发酵温度为29°C、 通气量为2.2m3/h条件下培养30h，即得。
[0026] 所使用的发酵培养基配方、红色诺卡氏菌的种子培养基的配方以及黑曲霉的种子 培养基配方和培养条件同实施例1。
[0027] 高效能生物复合絮凝剂的制备方法，其包括如下步骤:将取代度为0.1~1的羧甲 基淀粉钠和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和红色诺卡氏菌