申请日2014.07.21
公开(公告)日2014.10.22
IPC分类号C12P1/04; C02F103/36; C02F3/34
摘要
本发明涉及一种处理含钙离子强碱性废水的微生物絮凝剂及其应用，属于工业废水生物处理领域。在一定条件下将节杆菌(Arthrobactersp.)单菌落接种于培养基培养、发酵，将发酵培养液离心，所得胞外上清液，即为微生物絮凝剂。本发明的微生物絮凝剂可直接用于含钙离子强碱性工业废水处理，无需添加化学絮凝剂，通过微生物絮凝剂即可将含钙离子强碱性废水的pH降至中性，并有效去除废水中的污染物。使用过程中操作简单，省略了常规微生物絮凝剂使用前必须加酸降低待处理废水pH的过程，降低了使用成本，避免了酸对设备的腐蚀，具有较大的发展潜力和很好的推广价值。
权利要求书
1.一种处理含钙离子强碱性废水的微生物絮凝剂，是由以下方法制成的：
a挑取节杆菌( Arthrobacter sp.)单菌落接种于LB种子培养基中，培养，得培养液;
b将上述培养液接种于发酵培养基中，发酵培养，得发酵培养液;
c将上述发酵培养液离心，所得胞外上清液，即为微生物絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂，其特征在于LB种子培养基成分：蛋白胨5-12g/L，酵母粉2-8g/L，氯化钠5-12g/L;发酵培养基成分：葡萄糖5-20g/L，酵母粉1-5g/L，磷酸二氢钾2-8g/L。
3.根据权利要求1所述的微生物絮凝剂，其特征在于步骤a培养时间12-16h，培养温度25-37℃，摇床转速150-200r/min;步骤b接种量2-10%，培养时间65-80h，培养温度25-32℃，摇床转速160-220r/min;步骤c离心时间5-15min，微生物絮凝剂含多糖50-70%、蛋白质30-50%和核酸0.1-1.0%。
4.根据权利要求2所述的微生物絮凝剂，其特征在于LB种子培养基成分：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，氯化钠10g/L;发酵培养基成分：葡萄糖10g/L，酵母粉2.5g/L，磷酸二氢钾5g/L。
5.根据权利要求3所述的微生物絮凝剂，其特征在于步骤a培养时间14h，培养温度30℃，摇床转速180r/min;步骤b接种量5%，培养时间72h，培养温度30℃，摇床转速200r/min;步骤c离心时间10min，微生物絮凝剂含多糖63%、蛋白质36%和核酸0.5%。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的微生物絮凝剂的应用，其特征在于将微生物絮凝剂加入待处理的pH 10.5-14的含钙离子强碱性废水中，加入量按微生物絮凝剂和废水的体积比1:12-25，以100-300r/min速度搅拌20-50s，静置沉淀5-20min，絮凝悬浮物质。
7.根据权利要求6所述的微生物絮凝剂的应用，其特征在于废水pH 12-14，微生物絮凝剂和废水的体积比1:18，搅拌速度200r/min，搅拌时间30s，静置沉淀时间10min。
8.根据权利要求6所述的微生物絮凝剂的应用，其特征在于所述废水为氨碱法制碱、氯醇法生产环氧丙烷或环氧氯丙烷产生的废水。
说明书
一种处理含钙离子强碱性废水的微生物絮凝剂及其应用
技术领域
本发明属于工业废水生物处理领域，具体涉及一种处理含钙离子强碱性废水的微生物絮凝剂及其应用。
技术背景
碱性废水指含有某种碱类、pH值高于9.0的废水，根据pH不同可分为弱碱性废水和强碱性废水，主要来源于化工、印染、皮革、炼油、建筑等工业。如不经过处理排放，将腐蚀管道、渠道和水工建筑物;排入水体后将改变其pH，破坏水体自然生态，对养殖业造成严重威胁;渗入土壤则容易造成土壤盐碱化，影响农业生产。目前碱性废水的处理方法主要有酸碱中和法、絮凝法、化学沉淀法和结晶法。其中絮凝法因具有良好的环境经济效益近年来备受关注。絮凝法主要由化学絮凝剂和生物絮凝剂来实现。与化学絮凝剂相比，生物絮凝剂具有易生物降解、环境危害性小、无二次污染等优势。而微生物絮凝剂因其制备简单、生产成本低、生产周期短等而成为生物絮凝剂的核心成员。微生物絮凝剂主要由微生物细胞或微生物生产的糖蛋白、多糖、蛋白等生物大分子物质构成。
采用氯醇法生产环氧丙烷和环氧氯丙烷的过程排出的环化废水中所含的有机物含量 (COD)在1000～2000mg/L，需要处理后排放。而由于该环化废水具有高氯化钙含量和高pH值的特点，给处理带来一定的难度。为降低处理难度，生产厂家均采用加水稀释氯化钙浓度、加酸降低 pH 值的方法处理该废水，以致于增加处理规模和运行费用。在处理此类含钙离子强碱性废水过程中，大部分微生物絮凝剂会失去絮凝活性，导致其絮凝效果不佳。因此迫切需要开发一种针对含钙离子强碱性废水处理的微生物絮凝剂。
发明内容
针对现有微生物絮凝剂的不足，本发明提供一种处理含钙离子强碱性废水的微生物絮凝剂及其应用，本发明的微生物絮凝剂使用无二次污染，生产工艺简单，发酵周期短，成本低廉，工业应用潜力大。
为了实现本发明的目的，发明人利用节杆菌( Arthrobacter sp.)制备了一种针对含钙离子强碱性废水的微生物絮凝剂，并将其用于废水处理，取得了理想的使用效果。
本发明制备的一种处理含钙离子强碱性废水的微生物絮凝剂，是由以下方法制成的：
a挑取节杆菌( Arthrobacter sp.)单菌落接种于LB种子培养基中，培养，得培养液;
b将上述培养液接种于发酵培养基中，发酵培养，得发酵培养液;
c将上述发酵培养液离心，所得胞外上清液，即为微生物絮凝剂。
所述的，LB种子培养基成分：蛋白胨5-12g/L，酵母粉2-8g/L，氯化钠5-12g/L;发酵培养基成分：葡萄糖5-20g/L，酵母粉1-5g/L，磷酸二氢钾2-8g/L。
所述的，步骤a培养时间12-16h，培养温度25-37℃，摇床转速150-200r/min;步骤b接种量2-10%，培养时间65-80h，培养温度25-32℃，摇床转速160-220r/min;步骤c离心时间5-15min，微生物絮凝剂含多糖50-70%、蛋白质30-50%和核酸0.1-1.0%。
所述的，节杆菌是现有的常规菌种，可以从美国菌种保藏中心(ATCC)购买得到。
所述节杆菌为ATCC31012。节杆菌是所有土壤细菌中最为常见的细菌之一，有明显的生长周期，专性好氧，化能异养，呼吸代谢，可有效降解水中各种有机物和金属离子。
优选的，LB种子培养基成分：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，氯化钠10g/L;发酵培养基成分：葡萄糖10g/L，酵母粉2.5g/L，磷酸二氢钾5g/L。
优选的，步骤a培养时间14h，培养温度30℃，摇床转速180r/min;步骤b接种量5%，培养时间72h，培养温度30℃，摇床转速200r/min;步骤c离心时间10min，微生物絮凝剂含多糖63%、蛋白质36%和核酸0.5%。
微生物絮凝剂处理含钙离子强碱性废水：
将本发明者制得的微生物絮凝剂加入待处理的pH 10.5-14的含钙离子强碱性废水中，加入量按微生物絮凝剂和废水的体积比1:12-25，以100-300r/min速度搅拌20-50s，静置沉淀5-20min，絮凝悬浮物质。
优选的，废水pH 12-14，微生物絮凝剂和废水的体积比1:18，搅拌速度200r/min，搅拌时间30s，静置沉淀时间10min。
所述的，废水为氨碱法制碱、氯醇法生产环氧丙烷或环氧氯丙烷产生的废水。
本发明的微生物絮凝剂可直接用于含钙离子强碱性工业废水处理，无需添加化学絮凝剂，设备简单，通过微生物絮凝剂即可将含钙离子强碱性废水的pH降至中性，并有效去除废水中的污染物。使用过程中操作简单，省略了常规微生物絮凝剂使用前必须加酸降低待处理废水pH的过程，降低了使用成本，避免了酸对设备的腐蚀。
