本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种微生物絮凝剂颗粒及其制备方法。
背景技术：
：絮凝技术是广泛应用于给水、废水处理、污泥脱水等处理过程中的一项重要举措，絮凝效果如何关键取决于絮凝剂的选择上。长期以来，给水和废水处理使用的絮凝剂主要有两大类：以铝盐、铁盐及其水解聚合物为代表的无机絮凝剂和以聚丙烯酰胺及其衍生物为代表的有机高分子絮凝剂。尽管无机和有机絮凝剂因其具有良好的絮凝效果和较低的成本而得到广泛应用，然而它们在使用过程中给环境造成的二次污染不得不引起人们的重视。研究表明，无机絮凝剂中的铝离子易引起老年性痴呆症；铁盐絮凝剂中的铁盐对金属有腐蚀作用，可造成处理水中带有颜色，易形成某些难絮凝沉淀的化合物；而聚丙烯酰胺类絮凝剂的合成单体丙烯酰胺具有累积性神经毒性，已被确定为有基因毒性的致癌物。随着生物科学领域许多重大突破的取得，特别是微生物被广泛地应用于环境治理，20世纪80年代，各国的科学家研制开发出了第三代絮凝剂——微生物絮凝剂颗粒。该类絮凝剂是利用生物技术，通过微生物发酵、分离提取其代谢产物而得到的一种新型水处理剂，具有安全、可生物降解、对环境和人类健康无害等优点。尽管微生物絮凝剂颗粒具有无毒、无二次污染及生物可降解的特点，但由于其制备多利用糖或农副产品作为生产原料，成本偏高，制约了微生物絮凝剂颗粒工业化生产和大规模应用。技术实现要素：基于
背景技术：
存在的技术问题，本发明提出了一种微生物絮凝剂颗粒及其制备方法，本发明提供的微生物絮凝剂颗粒具有絮凝活性高、无污染等优点，并且利用农产品深加工副产物替代部分农产品做发酵底物，减低生产成本。本发明提供了一种微生物絮凝剂颗粒，其原料按重量份包括：玉米粉64-75份、甜菜糖蜜5-7份、鲜冬瓜片11-13份、木薯渣7-9份、柠檬酸渣4-5份、ddgs6-8份、发酵乳杆菌0.15-0.25份、地衣芽孢杆菌0.2-0.3份、葡萄糖0.5-1份、水230-310份。优选地，发酵乳杆菌为粉状菌剂，菌体活力为1×109cfu/g-2.5×109cfu/g。优选地，地衣芽孢杆菌为粉状菌剂，菌体活力为3×108cfu/g-5×108cfu/g。本方法还提供了该种微生物絮凝剂颗粒的制备方法，包括以下步骤：s1、将葡萄糖溶解于水中，制成质量分数为2%-4%的葡萄糖水溶液备用；s2、在25-40℃条件下，将地衣芽孢杆菌放入s1中制备的葡萄糖水溶液中活化20-40分钟，再加入发酵乳杆菌，混合均匀得到菌种混合液；s3、将玉米粉、甜菜糖蜜、木薯渣、柠檬酸渣、ddgs混合均匀后，加入s2中制备的菌种混合液，搅拌均匀，得到发酵基质；s4、将s3中制备的发酵基质与鲜冬瓜片交替装入发酵池中，在28-38℃温度下，发酵14-20小时后，封闭发酵池，继续发酵34-52小时，得到发酵产物；s5、将发酵产物与水混合，搅拌5-10分钟后过滤得到溶液a和滤渣b；s6、在s5中得到的滤渣b中加入水，搅拌5-10分钟后，离心分离得到溶液c和固体d；s7、将s5中得到的全部溶液a、s6中得到的全部溶液c和部分固体d混合，搅拌均匀，在35-40℃浓缩至水含量在9%-11%，进行喷雾造粒，干燥得到微生物絮凝剂颗粒。优选地，s1、s5、s6中使用的水的重量比为1:3.8-4.6:6.3-7.5。优选地，s4中将发酵基质与鲜冬瓜片交替装入发酵池中的方法为：将发酵基质平铺在发酵池的底部，形成第一发酵基质层；在第一发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第一鲜冬瓜片层；在第一鲜冬瓜片层上面平铺发酵基质，形成第二发酵基质层；在第二发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第二鲜冬瓜片层；在第二鲜冬瓜层上面平铺发酵基质，形成第三发酵基质层。优选地，第一发酵基质层厚度为5-6厘米，第一鲜冬瓜片层的厚度为1.5-2.0厘米，第二发酵基质层厚度为6-7厘米，第二鲜冬瓜片层的厚度为2.5-3厘米，第三发酵基质层厚度为8-10厘米。优选地，s7中与溶液a、溶液c混合的固体d占s6中得到的全部固体d重量的20%-30%。优选地，s7中喷雾造粒的造粒条件包括：造粒的进风温度为115-125℃，进风压力为3000-4000帕，出风温度为75-85℃，出风压力为2000-2500帕。优选地，s7中干燥的温度为70-80℃。本发明提供的微生物絮凝剂颗粒具有良好的絮凝效果，产生的絮团较大，易于分离，沉降效率高，具有絮凝活性高、无污染等优点。本发明提供的微生物絮凝剂颗粒利用甜菜糖蜜、木薯渣、柠檬酸渣、ddgs等农产品深加工副产物做发酵底物，替代部分农产品，减低生产成本，也为这些深加工副产物提供了新的出路；产品呈现颗粒状，水分在3%以下，便于保存和使用；而且本发明发酵、提取工艺比较简单，适合小型污水处理厂自己生产、使用。本发明提供的微生物絮凝剂颗粒的制备方法中，发酵过程包括有氧发酵和无氧发酵两个阶段，一开始的发酵过程为有氧发酵，在发酵14-20小时后，封闭发酵池，后面的发酵过程为无氧发酵过程鲜冬瓜片在本发明提供的微生物絮凝剂颗粒的制备方法中起到很重要的作用，在鲜冬瓜片层附近与距离鲜冬瓜片层较远的菌种因营养成分不同，产物有所不同，并且冬瓜在发酵过程中缓慢释放出水分，对有氧发酵过程中发酵底物水分的损失进行补给。所以鲜冬瓜层与发酵基质层的厚度及排列方法对生成有絮凝作用的发酵产物的影响较大。本发明以农产品深加工副产物为原料，采用特定的原料堆积方式和有氧、厌氧相结合的发酵方式，生产出适用温度、ph值范围广，制造、使用方便的微生物絮凝剂颗粒，具有很好的推广价值。具体实施方式下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例1本发明提出了一种微生物絮凝剂颗粒，其原料按重量份包括：玉米粉68份、甜菜糖蜜6.3份、鲜冬瓜片11.8份、木薯渣8.2份、柠檬酸渣4.4份、ddgs7.7份、发酵乳杆菌0.19份、地衣芽孢杆菌0.26份、葡萄糖0.7份、水259份。其中，发酵乳杆菌为粉状菌剂，菌体活力为2.1×109cfu/g；地衣芽孢杆菌为粉状菌剂，菌体活力为3.6×108cfu/g。实施例2本发明提出了一种微生物絮凝剂颗粒，其原料按重量份包括：玉米粉74份、甜菜糖蜜6.8份、鲜冬瓜片12.4份、木薯渣7.3份、柠檬酸渣4.1份、ddgs6.6份、发酵乳杆菌0.24份、地衣芽孢杆菌0.22份、葡萄糖0.6份、水302份。其中，发酵乳杆菌为粉状菌剂，菌体活力为1.3×109cfu/g；地衣芽孢杆菌为粉状菌剂，菌体活力为4.9×108cfu/g。实施例3本发明提出了一种微生物絮凝剂颗粒，其原料按重量份包括：玉米粉66份、甜菜糖蜜5.2份、鲜冬瓜片11.3份、木薯渣8.8份、柠檬酸渣4.8份、ddgs7.1份、发酵乳杆菌0.16份、地衣芽孢杆菌0.29份、葡萄糖0.8份、水248份。其中，发酵乳杆菌为粉状菌剂，菌体活力为2.4×109cfu/g；地衣芽孢杆菌为粉状菌剂，菌体活力为4.2×108cfu/g。实施例4本发明提出了一种微生物絮凝剂颗粒，其原料按重量份包括：玉米粉72份、甜菜糖蜜5.7份、鲜冬瓜片12.9份、木薯渣7.7份、柠檬酸渣4.6份、ddgs6.2份、发酵乳杆菌0.21份、地衣芽孢杆菌0.24份、葡萄糖0.9份、水284份。其中，发酵乳杆菌为粉状菌剂，菌体活力为1.6×109cfu/g；地衣芽孢杆菌为粉状菌剂，菌体活力为3.2×108cfu/g。实施例5本发明提出了一种微生物絮凝剂颗粒，其原料按重量份包括：玉米粉70份、甜菜糖蜜5.5份、鲜冬瓜片12.6份、木薯渣8.4份、柠檬酸渣4.2份、ddgs6.8份、发酵乳杆菌0.18份、地衣芽孢杆菌0.21份、葡萄糖1.0份、水271份。其中，发酵乳杆菌为粉状菌剂，菌体活力为1.9×109cfu/g；地衣芽孢杆菌为粉状菌剂，菌体活力为3.8×108cfu/g。实施例6本发明还提供了一种微生物絮凝剂颗粒的制备方法，包括以下步骤：s1、将0.7千克葡萄糖溶解于21.2千克水中，制成质量分数为3.2%的葡萄糖水溶液备用；s2、在27℃条件下，将0.26千克、菌种活力为3.6×108cfu/g的地衣芽孢杆菌粉状菌剂放入s1中制备的葡萄糖水溶液中活化33分钟，再加入0.19千克、菌种活力为2.1×109cfu/g的发酵乳杆菌粉状菌剂，混合均匀得到菌种混合液；s3、将68千克玉米粉、6.3千克甜菜糖蜜、8.2千克木薯渣、4.4千克柠檬酸渣、7.7千克ddgs混合均匀后，加入s2中制备的菌种混合液，搅拌均匀，得到发酵基质；s4、将s3中制备的发酵基质与11.8千克鲜冬瓜片交替装入发酵池中，在34℃温度下，发酵19小时后，封闭发酵池，继续发酵51小时，得到发酵产物；将发酵基质与鲜冬瓜片交替装入发酵池中的方法为：将发酵基质平铺在发酵池的底部，形成第一发酵基质层；在第一发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第一鲜冬瓜片层；在第一鲜冬瓜片层上面平铺发酵基质，形成第二发酵基质层；在第二发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第二鲜冬瓜片层；在第二鲜冬瓜层上面平铺发酵基质，形成第三发酵基质层。第一发酵基质层厚度为5.4厘米，第一鲜冬瓜片层的厚度为1.8厘米，第二发酵基质层厚度为6.7厘米，第二鲜冬瓜片层的厚度为2.6厘米，第三发酵基质层厚度为9.1厘米。s5、将发酵产物与89.0千克水混合，搅拌7分钟后过滤得到溶液a和滤渣b；s6、在s5中得到的滤渣b中加入148.8千克水，搅拌6分钟后，离心分离得到溶液c和固体d；s7、将s5中得到的全部溶液a、s6中得到的全部溶液c和部分固体d混合，搅拌均匀，在38℃真空浓缩至水含量在9.9%，进行喷雾造粒，在76℃干燥得到含水量为2.9%的微生物絮凝剂颗粒。其中，与溶液a、溶液c混合的固体d占s6中得到的全部固体d重量的22%。喷雾造粒的造粒条件包括：造粒的进风温度为121℃，进风压力为3600帕，出风温度为77℃，出风压力为2200帕。实施例7本发明还提供了一种微生物絮凝剂颗粒的制备方法，包括以下步骤：s1、将0.6千克葡萄糖溶解于25.4千克水中，制成质量分数为2.3%的葡萄糖水溶液备用；s2、在38℃条件下，将0.22千克、菌种活力为4.9×108cfu/g的地衣芽孢杆菌粉状菌剂放入s1中制备的葡萄糖水溶液中活化24分钟，再加入0.24千克、菌种活力为1.3×109cfu/g的发酵乳杆菌粉状菌剂，混合均匀得到菌种混合液；s3、将74千克玉米粉、6.8千克甜菜糖蜜、7.3千克木薯渣、4.1千克柠檬酸渣、6.6千克ddgs混合均匀后，加入s2中制备的菌种混合液，搅拌均匀，得到发酵基质；s4、将s3中制备的发酵基质与12.4千克鲜冬瓜片交替装入发酵池中，在29℃温度下，发酵15小时后，封闭发酵池，继续发酵44小时，得到发酵产物；将发酵基质与鲜冬瓜片交替装入发酵池中的方法为：将发酵基质平铺在发酵池的底部，形成第一发酵基质层；在第一发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第一鲜冬瓜片层；在第一鲜冬瓜片层上面平铺发酵基质，形成第二发酵基质层；在第二发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第二鲜冬瓜片层；在第二鲜冬瓜层上面平铺发酵基质，形成第三发酵基质层。第一发酵基质层厚度为5.7厘米，第一鲜冬瓜片层的厚度为1.7厘米，第二发酵基质层厚度为6.2厘米，第二鲜冬瓜片层的厚度为2.8厘米，第三发酵基质层厚度为8.3厘米。s5、将发酵产物与111.5千克水混合，搅拌6分钟后过滤得到溶液a和滤渣b；s6、在s5中得到的滤渣b中加入165.1千克水，搅拌8分钟后，离心分离得到溶液c和固体d；s7、将s5中得到的全部溶液a、s6中得到的全部溶液c和部分固体d混合，搅拌均匀，在37℃真空浓缩至水含量在10.7%，进行喷雾造粒，在73℃干燥得到含水量为2.3%的微生物絮凝剂颗粒。其中，与溶液a、溶液c混合的固体d占s6中得到的全部固体d重量的28%。喷雾造粒的造粒条件包括：造粒的进风温度为124℃，进风压力为3200帕，出风温度为81℃，出风压力为2400帕。实施例8本发明还提供了一种微生物絮凝剂颗粒的制备方法，包括以下步骤：s1、将0.8千克葡萄糖溶解于20.3千克水中，制成质量分数为3.8%的葡萄糖水溶液备用；s2、在32℃条件下，将0.29千克、菌种活力为4.2×108cfu/g的地衣芽孢杆菌粉状菌剂放入s1中制备的葡萄糖水溶液中活化38分钟，再加入0.16千克、菌种活力为2.4×109cfu/g的发酵乳杆菌粉状菌剂，混合均匀得到菌种混合液；s3、将66千克玉米粉、5.2千克甜菜糖蜜、8.8千克木薯渣、4.8千克柠檬酸渣、7.1千克ddgs混合均匀后，加入s2中制备的菌种混合液，搅拌均匀，得到发酵基质；s4、将s3中制备的发酵基质与11.3千克鲜冬瓜片交替装入发酵池中，在37℃温度下，发酵17小时后，封闭发酵池，继续发酵36小时，得到发酵产物；将发酵基质与鲜冬瓜片交替装入发酵池中的方法为：将发酵基质平铺在发酵池的底部，形成第一发酵基质层；在第一发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第一鲜冬瓜片层；在第一鲜冬瓜片层上面平铺发酵基质，形成第二发酵基质层；在第二发酵基质层的上面平铺鲜冬瓜片，形成第二鲜冬瓜片层；在第二鲜冬瓜层上面平铺发酵基质，形成第三发酵基质层。第一发酵基质层厚度为5.4厘米，第一鲜冬瓜片层的厚度为1.6厘米，第二发酵基质层厚度为6.4厘米，第二鲜冬瓜片层的厚度为2.9厘米，第三发酵基质层厚度为9.7厘米。s5、将发酵产物与79.3千克水混合，搅拌8分钟后过滤得到溶液a和滤渣b；s6、在s5中得到的滤渣b中加入148.4千克水，搅拌9分钟后，离心分离得到溶液c和固体d；s7、将s5中得到的全部溶液a、s6中得到的全部溶液c和部分固体d混合，搅拌均匀，在36℃真空浓缩至水含量在9.2%，进行喷雾造粒，在78℃干燥得到含水量为2.5%的微生物絮凝剂颗粒。其中，与溶液a、溶液c混合的固体d占s6中得到的全部固体d重量的26%。喷雾造粒的造粒条件包括：造粒的进风温度为117℃，进风压力为3900帕，出风温度为84℃，出风压力为2300帕。实施例9实施例6的微生物絮凝剂颗粒的制备方法，s4中发酵基质层和鲜冬瓜层的厚度还可以为：第一发酵基质层厚度为6.7厘米，第一鲜冬瓜片层的厚度为2.9厘米，第二发酵基质层厚度为9.7厘米，第二鲜冬瓜片层的厚度为1.5厘米，第三发酵基质层厚度为4.8厘米。本发明中涉及的玉米粉为玉米经粉碎得到的粉末；甜菜糖蜜为通过甜菜液化、糖化和浓缩而得到的甜菜糖蜜；柠檬酸糟为以玉米为原料发酵生产柠檬酸产品过程中，发酵液经过滤剩余的滤渣产品，其水分含量为70%；ddgs（distillersdriedgrainswithsolubles，干酒糟及其可溶物）为玉米经浸润、脱胚芽、粉碎、液化、糖化、发酵、蒸馏的过程得到的滤液和清液混合而成。发酵乳杆菌为编号cgmcc1.3223的菌种，地衣芽孢杆菌为编号cgmcc1.265的菌种，这两个菌种均来自于中国普通微生物菌种保藏管理中心。本发明提供的微生物絮凝剂颗粒的使用方法可以采用已知微生物絮凝剂的使用方法。为说明该微生物絮凝剂颗粒的絮凝效果，本发明技术人员将实施例6-9获得的微生物絮凝剂颗粒分别加入污水中，添加量为0.05kg/l，开动增氧机搅水流动2小时，静置0.5小时，用分光光度计测定距离水面0.5米处的液体的吸光度值（od值）记为b，以未加微生物絮凝剂颗粒的距离水面0.5米处污水的od值记为a，通过od值的减少来确定絮凝程度，以絮凝率定量表示絮凝能力的大小。絮凝率=（a-b）/a×100检测结果如下:实施例6实施例7实施例8实施例9絮凝率（%）95.794.396.492.1本发明提供的微生物絮凝剂颗粒的适用温度为20-40℃，适用ph为3-8，使用量可以根据污染物的种类、含量等进行调整，一般每100l污水使用该微生物絮凝剂颗粒1-2kg，展现了其广泛的实际废水应用潜力，具有很好的推广价值。本发明中涉及的溶解、搅拌均匀、过滤、离心分离、真空浓缩、干燥等方法均为本领域的公知常识，在此不再赘述。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12