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：
：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10-3～10-7cm)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。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。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℃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。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。技术实现要素：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。本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：一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。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℃、通气量为1.5-1.7m3/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℃、通气量为1.8-2.2m3/h条件下培养26-30h，即得。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10g，K2HPO42g，KH2PO42g，MgSO4·7H2O0.2g，CaCl20.1g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，pH7.2-7.5，120℃灭菌30min。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℃，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10.0g，葡萄糖40.0g，pH7.0-7.2，其培养条件为培养温度为27-29℃，摇床转速120-140r/min。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。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。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：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，推广应用价值高。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。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一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。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℃、通气量为1.5m3/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℃、通气量为1.8m3/h条件下培养26h，即得。所使用的发酵培养基(g/L)为：葡萄糖10g，K2HPO42g，KH2PO42g，MgSO4·7H2O0.2g，CaCl20.1g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，pH7.2-7.5，120℃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1％、酵母粉1％，pH7.0，其培养条件为培养温度为26℃，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10.0g，葡萄糖40.0g，pH7.0，其培养条件为培养温度为27℃，摇床转速120r/min。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。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一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。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℃、通气量为1.7m3/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℃、通气量为2.2m3/h条件下培养30h，即得。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。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210mL/L。实施例3本发明所述的高效能生物复合絮凝剂及其使用方法一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。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℃、通气量为1.6m3/h条件下培养42h，此时接入10％的黑曲霉种子发酵液，控制发酵温度为28℃、通气量为2.0m3/h条件下培养26-30h，即得。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同实施例1。所述的红色诺卡氏菌培养条件为培养温度为27℃，摇床转速170r/min。所述的黑曲霉的培养条件为培养温度为28℃，摇床转速130r/min。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190mL/L。实施例4本发明所述的高效能生物复合絮凝剂及其使用方法一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34份、取代度为0.1～1的羧甲基淀粉钠85份、聚丙烯酰胺5份。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℃、通气量为1.7m3/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℃、通气量为2.2m3/h条件下培养26h，即得。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同实施例1。所述的红色诺卡氏菌培养条件为培养温度为27℃，摇床转速170r/min。所述的黑曲霉的培养条件为培养温度为28℃，摇床转速130r/min。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195mL/L。实施例5本发明所述的高效能生物复合絮凝剂及其使用方法一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38份、取代度为0.1～1的羧甲基淀粉钠68份、聚丙烯酰胺4份。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℃、通气量为1.5-1.7m3/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℃、通气量为1.8-2.2m3/h条件下培养26-30h，即得。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同实施例1。所述的红色诺卡氏菌培养条件为培养温度为28℃，摇床转速180r/min。所述的黑曲霉的培养条件为培养温度为26℃，摇床转速140r/min。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205mL/L。实施例6本发明生物复合絮凝剂的絮凝实验测定在标准比色管中加入10mg干重酿酒酵母菌，加入1mL培养液，用0.01mol/LHCl调节pH到3.5，加去离子水至5mL，30℃，轻轻振荡5min，然后静置10min，在721型分光光度计540nm处测定。上层清液浊度B，以不加培养液的上相液浊度A为对照，通过浊度的减少来确定絮凝程度，以絮凝率定量表示絮凝活性。式中:A-540nm处对照上清液的OD值；B-540nm处样品上清液OD值采用上述方法测定实施例1-5的絮凝率，并设置对照组1、对照组2和对照组3，其中对照组1为实施例3中黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物(投入浓度为200mL/L，对照组2为取代度为0.1～1的羧甲基淀粉钠(投入浓度为50g/L)，对照组3为聚丙烯酰胺(投入量为100g/L)，其絮凝率测定结果如表1所示。表1本发明生物复合絮凝剂的絮凝实验测定絮凝剂加入量絮凝率实施例1200mL/L91.2％实施例2200mL/L93.4％实施例3200mL/L96.1％实施例4200mL/L93.8％实施例5200mL/L92.3％对照组1200mL/L32.6％对照组250g/L15.3％对照组3100g/L11.4％由表1可以看出，黑曲霉和红色诺卡氏菌的共发酵物具有一定的絮凝效果，但絮凝效果不理想，其与取代度为0.1～1的羧甲基淀粉钠以及聚丙烯酰胺组合后絮凝效果显著提高，提示三种活性组分在絮凝方面具有显著的协同作用，其中本发明实施例3的絮凝效果最佳。当前第1页1 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