本发明涉及环境工程技术领域，具体的，涉及一种生物絮凝剂的制备方法。
背景技术
淀粉是一种重要的工业原料，在淀粉、酒精、味精、柠檬酸等几个较大的生物化工行业中，淀粉废水的总排放量占首位。这些废水营养成分丰富，主要含有溶解性淀粉、可溶性蛋白质、多糖、有机酸、氨基酸、矿物质及少量油脂，一般没有毒性，但cod很高，污水处理难度大，投入运行费用高，若这些淀粉废水不经过处理直接排放，其水中所含的有机物，进入水体后会迅速消耗水中的溶解氧，造成水体因缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存，同时还会促进水底的有机物质在厌氧条件下分解，而产生臭味，恶化水体，污染环境，损害人体健康，因此必须进行处理。
目前淀粉废水的处理方法主要有物化混凝法和生化方法两大类。物化混凝法只能除去淀粉废水中的悬浮物杂质和少部分水溶性污染物，总体的cod去除率约在30～50％之间，该方法只能是作为淀粉废水的预处理。膜分离方法严重的膜污染使得膜法分离工艺在淀粉生产废水处理时很难应用；生物处理方法在处理高浓度有机废水方面，以处理费用低，处理效率高等优点被广泛应用，但生物处理受温度影响较大，秋冬季(尤其是北方地区)效果较差，近年来，生物处理方法已成为淀粉废水处理的主要方法，一些生物处理淀粉废水的工艺及装置已应用于淀粉废水的处理时有报道，但大部分淀粉生产企业对其排放的废水没能进行有效处理，多数是采用简单的氧化糖降解处理方法，更谈不上资源化处理。主要原因有两个方面，一是目前的处理技术工艺和设备投资较大，占地面积大，装置的运行和维护困难，费用高，企业难以承担；二是这些处理工艺及装置的总体技术水平不高，处理效率低，成本高，处理后的废水难以达到国家规定的排放标准。
技术实现要素：
为了解决上述淀粉废水处理难度大、处理费用高的技术问题，本发明提供一种生物絮凝剂的制备方法，该生物絮凝剂的制备方法以高温灭菌后的淀粉废水作为培养基制备生物絮凝剂，原料价廉易得，来源广泛，大幅度降低了微生物絮凝剂的制备成本，实现了淀粉废水的资源化利用，且制备方法简单易行。
本发明提供了一种生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、种子液的制备：将芽孢杆菌及红球菌分别接种于种子培养基中，置于28～35℃、130～150rpm的条件下培养12～18小时，分别芽孢杆菌种子液及红球菌种子液；
步骤二、菌种驯化：以高温灭菌后的淀粉废水作为培养基，然后分别接种适量所述芽孢杆菌种子液及所述红球菌种子液进行驯化，得芽孢杆菌发酵菌液及红球菌发酵菌液；
步骤三、发酵液的制备：将淀粉废水高温灭菌，冷却至室温后依次接入适量所述芽孢杆菌发酵菌液及所述红球菌发酵菌液，置于25～35℃、100～120rpm的条件下发酵30～40小时，得发酵液；
步骤四、生物絮凝剂的提取：将所述发酵液进行离心，得第一上清液及沉淀物；将所述沉淀物用适量氢氧化钠溶液调节ph至7～9后进行水解，得水解液，然后将所述水解液进行超声破碎、离心，得第二上清液；将所述第一上清液及所述第二上清液合并、浓缩，得生物絮凝剂。
在本发明提供的生物絮凝剂的制备方法的一种较佳实施例中，所述芽孢杆菌为蜡样芽孢杆菌(bacilluscereus)cicc23013，购至中国工业微生物菌种保藏管理中心；所述红球菌为红城红球菌(rhodococcuserythropolis)cgmcc4.1814，购至中国普通微生物菌种保藏管理中心。
在本发明提供的生物絮凝剂的制备方法的一种较佳实施例中，所述步骤一中，所述种子培养基的组分为：蛋白胨2～5g/l、酵母粉2～5g/l、牛肉膏1～2g/l，nacl3～5g/l，调节培养基ph至6.5～7.5。
在本发明提供的生物絮凝剂的制备方法的一种较佳实施例中，所述步骤二包括以下子步骤：
(1)取适量高温灭菌后的淀粉废水分别加水稀释至原浓度的20％作为驯化培养基，分别接种占所述驯化培养基体积5％的所述芽孢杆菌种子液及占所述驯化培养基体积6％的所述红球菌种子液；
(2)置于28～35℃、130～150rpm的条件下培养10～15小时，分别得芽孢杆菌驯化液及红球菌驯化液；
(3)取适量高温灭菌后的淀粉废水分别加水稀释至原浓度的40％、60％、80％作为驯化培养基，分别接种占驯化培养基体积5％的上一次驯化所得芽孢杆菌驯化液及占驯化培养基体积6％的上一次驯化所得红球菌驯化液，再重复步骤(2)，分别得芽孢杆菌发酵菌液及红球菌发酵菌液。
在本发明提供的生物絮凝剂的制备方法的一种较佳实施例中，所述步骤三中，所述芽孢杆菌发酵菌液的接种量及所述红球菌发酵菌液的接种量分别为高温灭菌后淀粉废水体积的5～7％；
在本发明提供的生物絮凝剂的制备方法的一种较佳实施例中，所述步骤四中，所述发酵液采用3000rpm进行低速离心；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.3mol/l；水解时间为40～60分钟；所述水解液进行超声破损时，功率密度为1.2～1.4w/ml、超声时间为15～20分钟，超声破损完成后采用3000rpm进行低速离心；将所述第一上清液及所述第二上清液合并后先用旋转蒸发器在40～50℃条件下浓缩至原体积的10～15％，再真空干燥得到生物絮凝剂。
相较于现有技术，本发明提供的生物絮凝剂的制备方法具有以下有益效果：本发明以高温灭菌后的淀粉废水作为培养基制备生物絮凝剂，原料价廉易得，来源广泛，大幅度降低了微生物絮凝剂的制备成本，实现了淀粉废水的资源化利用，且制备方法简单易行。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，所述芽孢杆菌为蜡样芽孢杆菌(bacilluscereus)cicc23013，购至中国工业微生物菌种保藏管理中心；所述红球菌为红城红球菌(rhodococcuserythropolis)cgmcc4.1814，购至中国普通微生物菌种保藏管理中心。
实施例1
本实施例中，所述生物絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
一、种子液的制备：将芽孢杆菌及红球菌分别接种于种子培养基中，置于28℃、130rpm的条件下培养18小时，分别芽孢杆菌种子液及红球菌种子液；
所述种子培养基的组分为：蛋白胨5g/l、酵母粉2g/l、牛肉膏1g/l，nacl5g/l，调节培养基ph至6.5；
二、菌种驯化：以高温灭菌后的淀粉废水作为培养基，然后分别接种适量所述芽孢杆菌种子液及所述红球菌种子液进行驯化，得芽孢杆菌发酵菌液及红球菌发酵菌液；
具体步骤为：
(1)取适量高温灭菌后的淀粉废水分别加水稀释至原浓度的20％作为驯化培养基，分别接种占所述驯化培养基体积5％的所述芽孢杆菌种子液及占所述驯化培养基体积6％的所述红球菌种子液；
(2)置于28～35℃、130～150rpm的条件下培养10～15小时，分别得芽孢杆菌第一次驯化液及红球菌第一次驯化液；
(3)取适量高温灭菌后的淀粉废水分别加水稀释至原浓度的40％作为驯化培养基，分别接种占驯化培养基体积5％的所述芽孢杆菌第一次驯化液及占驯化培养基体积6％的所述红球菌第一次驯化液，再重复步骤(2)，分别得芽孢杆菌第二次驯化液及红球菌第二次驯化液；
(4)取适量高温灭菌后的淀粉废水分别加水稀释至原浓度的60％作为驯化培养基，分别接种占驯化培养基体积5％的所述芽孢杆菌第二次驯化液及占驯化培养基体积6％的所述红球菌第二次驯化液，再重复步骤(2)，分别得芽孢杆菌第三次驯化液及红球菌第三次驯化液；
(5)取适量高温灭菌后的淀粉废水分别加水稀释至原浓度的80％作为驯化培养基，分别接种占驯化培养基体积5％的所述芽孢杆菌第三次驯化液及占驯化培养基体积6％的所述红球菌第三次驯化液，再重复步骤(2)，分别得芽孢杆菌发酵菌液及红球菌发酵菌液；
三、发酵液的制备：将淀粉废水高温灭菌，冷却至室温后依次接入适量所述芽孢杆菌发酵菌液及所述红球菌发酵菌液，置于25℃、100rpm的条件下发酵40小时，得发酵液；
所述芽孢杆菌发酵菌液的接种量及所述红球菌发酵菌液的接种量分别为高温灭菌后淀粉废水体积的7％；
四、生物絮凝剂的提取：将所述发酵液进行离心，得第一上清液及沉淀物；将所述沉淀物用适量氢氧化钠溶液调节ph至7～9后进行水解，得水解液，然后将所述水解液进行超声破碎、离心，得第二上清液；将所述第一上清液及所述第二上清液合并、浓缩，得生物絮凝剂；
具体的，将所述发酵液采用3000rpm进行低速离心，得第一上清液及沉淀物；将所述沉淀物用质量浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至7后进行水解，得水解液，水解时间为60分钟；所述水解液在功率密度为1.2w/ml的条件下进行超声破损20分钟，超声破损完成后采用3000rpm进行低速离心，得第二上清液；将所述第一上清液及所述第二上清液合并后先用旋转蒸发器在40℃条件下浓缩至原体积的10％，再真空干燥得到生物絮凝剂。
实施例2
本实施例中，所述生物絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
一、种子液的制备：将芽孢杆菌及红球菌分别接种于种子培养基中，置于30℃、140rpm的条件下培养16小时，分别芽孢杆菌种子液及红球菌种子液；
所述种子培养基的组分为：蛋白胨4g/l、酵母粉3g/l、牛肉膏1.5g/l，nacl4g/l，调节培养基ph至7.0；
二、菌种驯化：以高温灭菌后的淀粉废水作为培养基，然后分别接种适量所述芽孢杆菌种子液及所述红球菌种子液进行驯化，得芽孢杆菌发酵菌液及红球菌发酵菌液；
具体菌种驯化步骤与实施例1中的菌种驯化步骤相同；
三、发酵液的制备：将淀粉废水高温灭菌，冷却至室温后依次接入适量所述芽孢杆菌发酵菌液及所述红球菌发酵菌液，置于30℃、110rpm的条件下发酵35小时，得发酵液；
所述芽孢杆菌发酵菌液的接种量及所述红球菌发酵菌液的接种量分别为高温灭菌后淀粉废水体积的6％；
四、生物絮凝剂的提取：将所述发酵液进行离心，得第一上清液及沉淀物；将所述沉淀物用适量氢氧化钠溶液调节ph至7～9后进行水解，得水解液，然后将所述水解液进行超声破碎、离心，得第二上清液；将所述第一上清液及所述第二上清液合并、浓缩，得生物絮凝剂；
具体的，将所述发酵液采用3000rpm进行低速离心，得第一上清液及沉淀物；将所述沉淀物用质量浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至8后进行水解，得水解液，水解时间为50分钟；所述水解液在功率密度为1.3w/ml的条件下进行超声破损17分钟，超声破损完成后采用3000rpm进行低速离心，得第二上清液；将所述第一上清液及所述第二上清液合并后先用旋转蒸发器在45℃条件下浓缩至原体积的12％，再真空干燥得到生物絮凝剂。
实施例3
本实施例中，所述生物絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
一、种子液的制备：将芽孢杆菌及红球菌分别接种于种子培养基中，置于35℃、150rpm的条件下培养12小时，分别芽孢杆菌种子液及红球菌种子液；
所述种子培养基的组分为：蛋白胨2g/l、酵母粉5g/l、牛肉膏2g/l，nacl3g/l，调节培养基ph至7.5；
二、菌种驯化：以高温灭菌后的淀粉废水作为培养基，然后分别接种适量所述芽孢杆菌种子液及所述红球菌种子液进行驯化，得芽孢杆菌发酵菌液及红球菌发酵菌液；
具体菌种驯化步骤与实施例1中的菌种驯化步骤相同；
三、发酵液的制备：将淀粉废水高温灭菌，冷却至室温后依次接入适量所述芽孢杆菌发酵菌液及所述红球菌发酵菌液，置于35℃、120rpm的条件下发酵30小时，得发酵液；
所述芽孢杆菌发酵菌液的接种量及所述红球菌发酵菌液的接种量分别为高温灭菌后淀粉废水体积的5％；
四、生物絮凝剂的提取：将所述发酵液进行离心，得第一上清液及沉淀物；将所述沉淀物用适量氢氧化钠溶液调节ph至7～9后进行水解，得水解液，然后将所述水解液进行超声破碎、离心，得第二上清液；将所述第一上清液及所述第二上清液合并、浓缩，得生物絮凝剂；
具体的，将所述发酵液采用3000rpm进行低速离心，得第一上清液及沉淀物；将所述沉淀物用质量浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至9后进行水解，得水解液，水解时间为40分钟；所述水解液在功率密度为1.4w/ml的条件下进行超声破损15分钟，超声破损完成后采用3000rpm进行低速离心，得第二上清液；将所述第一上清液及所述第二上清液合并后先用旋转蒸发器在50℃条件下浓缩至原体积的15％，再真空干燥得到生物絮凝剂。
本发明提供的生物絮凝剂的制备方法具有以下有益效果：本发明以高温灭菌后的淀粉废水作为培养基制备生物絮凝剂，原料价廉易得，来源广泛，大幅度降低了微生物絮凝剂的制备成本，实现了淀粉废水的资源化利用，且制备方法简单易行。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。