专利名称：一种微生物絮凝剂的生产方法
一种微生物絮凝剂的生产方法
技术领域：
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种微生物絮凝剂的生产方法。背景技术：
水是生命的起源，是人类和生物赖以生存不可缺少的物质，也是工业发展的重要 条件。随着经济的高速发展和人口的增长，我国每年的用水量和污水排放量也在增加，污水 和给水处理问题日益严峻。水处理技术的发展和工程应用已经成为维系社会经济可持续发 展的必要组成部分。絮凝技术是目前给水和废水处理采用的主要方法，其效果主要取决于絮凝剂种 类。在絮凝技术发展史上，无机盐类絮凝剂(如硫酸铝、氯化铁等)处理效果不理想。而聚 合无机盐型絮凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等)处理效果虽良好，但用量大，对环境有 二次污染。如铝离子可毒害水生生物和微生物，通过食物链和饮用水，最终危害人类健康。 而铁系絮凝剂对金属有腐蚀性，且使水有颜色，这使铝及铁系絮凝剂的应用大受限制。有机 高分子絮凝剂如PAM具有用量少、絮凝速度快，但残留物不易被生物降解，且其单体有强烈 的神经毒性和“三致”效应，造成二次污染，也要限制其应用。在这种背景条件下，发展絮凝 效果好、适应范围广、易生物降解、对环境无二次污染的生物絮凝剂成为必然。从环境质量 角度考虑，微生物絮凝剂可满足其要求的稳定性和安全性；从处理水和废水的效果来看，微 生物絮凝剂满足其要求的高效性；从实现产业化生产的难易程度来看，能产生絮凝剂的微 生物种类多，生长快，易于采用工程手段实现产业化。并且随着产业化生产的发展，可望降 低生产成本，从而实现低耗性。所以微生物絮凝剂完全符合絮凝剂选择和开发的“四性”原 则，是当今最具发展前途的絮凝剂之一。微生物絮凝剂是由微生物产生的一类生物大分子 物质，能使其他物质凝聚沉淀，且本身具有可降解性，可解决安全性和污染环境方面存在的 问题。因此在食品、发酵工业、水处理等领域必将有着广泛的应用前景。目前国内外研究较多的还是微生物絮凝剂产生菌的筛选；外界条件(包括培养基 营养成分、培养基初始PH、培养温度、通气量等)对微生物絮凝剂产率的影响；微生物絮凝 剂的提纯；絮凝剂化学组成、理化性质及絮凝机理的研究；絮凝剂产生菌生长与微生物絮 凝剂产出的关系研究以及应用研究等。但大多研究均局限于实验室规模，对絮凝剂的工业 化生产方法及应用工艺研究甚少，给其在工业上广泛应用造成障碍。
发明内容本发明的目的是提供一种低成本、适合工业化操作的絮凝剂生产方法。本发明的微生物絮凝剂的生产方法，包括如下步骤1)将菌种Aspergillus souae (酱油曲霉，从上海医药工业研究院菌种保藏中心 购进)培养固定于载体中；2)将步骤1)制得的固定有菌种的载体放入三相流化床反应器中，加入灭菌的无 菌培养基，从反应器的下部通入经空气过滤器过滤的无菌空气，发酵完毕后发酵液(具有较高絮凝活性)从反应器底部排出；新鲜的无菌培养基从上部添加，即进入第二批发酵，依 次循环操作，用同一批种子可生产出高絮凝活性絮凝剂18 20批。步骤1)所述的菌种的培养固定，培养基(m/v)为NaN03 0. 3 0. 5 %，KC1 0. 05 0. 1%，K2HP040. 1 0. 5%，FeS04 0 . 001 0. 005%, MgS04 7H20 0. 05 0. 1%， 蔗糖 4 6% ；pH 5. 5 6. 5。步骤1)所述的载体为多孔聚酯颗粒，直径为0. 1 1cm。步骤1)所述的菌株固定温度为20 30°C，固液比3 10g/L，100 200r/min振 荡培养40 60h后，菌体即被固定于载体中。步骤2)所述的发酵温度为20 30°C，发酵期为6 12h，步骤2)所述的培养基中蔗糖浓度为1 3%，其他成分同步骤1)的培养基。反应器为三相流化床反应器，下通气，所通气为经空气过滤器过滤的无菌空气，通 气量要求不严，使载体悬浮起来即可。本发明的优点和积极效果本发明工艺采用了微生物固定化新技术，选用合适的固定化载体和方法以及发酵 工艺，进行微生物絮凝剂的连续化生产，解决了目前微生物絮凝剂生产工艺落后、生产成本 高、效率低的缺点，该工艺用同一批固定化菌在三相流化床反应器中可连续生产高絮凝活 性微生物絮凝剂20批次，且比普通工艺的生产效率提高了 4 6倍，降低了成本，是一种适 合工业化操作的絮凝剂生产新工艺。
图1是本发明的反应路线图注(1)……(20)表示同一批固定化菌种可发酵20批次，即前一批发酵结束具有 较高絮凝活性的发酵液排出后再进入第二批，依次类推。图2是实施例1的菌体被固定于载体中的图像。
具体实施方式实施例1 利用多孔聚酯泡沫为载体，选择载体颗粒0.5X0. 5X0. 5cm3，固液比为3g/L， 25°C、100r/min振荡培养50h后，菌体即被固定于载体中(见图2)，且能够较长时间保持高 的活性。将上述固定化细胞接种于三相流化床反应器中，加入发酵培养基，控制温度在 25°C左右，发酵期12h，即可得到具有较高絮凝活性的发酵液，将此批发酵液从反应器底部 排出后，新鲜的无菌发酵培养基从上部添加，即进入第二批发酵，依次类推，反应路线见图 1，此次实验同一批种子生产18批次，18批絮凝剂絮凝率絮凝活性均在90%以上，生产18 批絮凝剂经历的时间为266小时(其中包括50小时的固定化时间)，而游离菌每生产一批 絮凝剂一般需要72小时，生产18批共需18X72 = 1296小时，即通过固定化操作，省去每 批菌体的接种及增殖时间，该工艺的生产效率比普通的生产工艺效率提高4. 87倍。实施例2 菌种的固定化操作同上，发酵温度控制在30°C左右，发酵期10h，其它工艺操作同上，此次实验同一批种子生产20批次，20批絮凝剂絮凝率絮凝活性均在88%以上，生产20 批絮凝剂经历的时间为250小时(其中包括50小时的固定化时间)，而游离菌每生产一批 絮凝剂一般需要72小时，生产20批共需18X72 = 1440小时，即通过固定化操作，省去每 批菌体的接种及增殖时间，该工艺的生产效率比普通的生产工艺效率提高5. 76倍。
权利要求
一种微生物絮凝剂的生产方法，包括如下步骤1)将菌种Aspergillus souae，即酱油曲霉，从上海医药工业研究院菌种保藏中心购进，培养固定于载体中；2)将步骤1)制得的固定有菌种的载体放入三相流化床反应器中，加入灭菌的无菌培养基，从反应器的下部通入经空气过滤器过滤的无菌空气，发酵完毕后发酵液从反应器底部排出；新鲜的无菌培养基从上部添加，即进入第二批发酵，依次类推，用同一批种子可生产出高絮凝活性絮凝剂18～20批。
2.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂的生产方法，其特征在于，步骤1)所述的菌种 的培养固定，培养基(m/v)为NaN03 0 . 3 0. 5%，KC1 0. 05 0. 1 %，K2HP04 0.1 0.5%， FeS040 . 001 0. 005%, MgS04 7H20 0. 05 0. 1%，蔗糖 4 6% ；pH 5. 5 6. 5。
3.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂的生产方法，其特征在于，步骤1)所述的载体 为多孔聚酯颗粒，直径为0. 1 1cm。
4.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂的生产方法，其特征在于，步骤1)所述的菌株 固定温度为20 30°C，固液比3 10g/L，100 200r/min振荡培养40 60h后，菌体即 被固定于载体中。
5.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂的生产方法，其特征在于，步骤2)所述的发酵 温度为20 30°C，发酵期为6 12h。
6.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂的生产方法，其特征在于，步骤2)所述的培养 基中蔗糖浓度为1 3%，其他成分同步骤1)的培养基。
全文摘要
一种微生物絮凝剂的生产方法，属于废水处理领域，具体涉及一种微生物絮凝剂的生产方法。包括如下步骤1)将菌种Aspergillus souae培养固定于载体中；2)将步骤1)制得的固定有菌种的载体放入三相流化床反应器中，加入灭菌的无菌培养基，从反应器的下部通入无菌空气，发酵完毕后具有高发酵活性的发酵液从反应器底部排出，固定化菌体留存于反应器中，即完成第一批发酵；第一批产品排出反应器后，新鲜的无菌培养基从上部添加，即进入第二批发酵，依次完成多批。本发明采用了微生物固定化新技术，选用合适的固定化载体和方法以及发酵工艺，进行微生物絮凝剂的连续化生产，该工艺用同一批固定化菌在三相流化床反应器中可连续生产高絮凝活性微生物絮凝剂20批次，且比普通工艺的生产效率提高了4～6倍，降低了成本，是一种适合工业化操作的絮凝剂生产新工艺。
文档编号C02F1/52GK101845459SQ201010137960
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者刘云洁, 唐静, 王兰, 赵璇 申请人:南开大学