專利名稱：利用小麥淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮凝劑的生產(chǎn)菌及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程中的廢污水處理處置技術(shù)領(lǐng)域，涉及微生物絮凝劑的生產(chǎn)制 備，具體是一種利用小麥淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮凝劑的生產(chǎn)菌及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外對食品和發(fā)酵工業(yè)廢水及生活污水常用的處理方法總體上可分為生 物方法、物理方法和化學(xué)方法，對廢水中不能以自然沉淀方法去除的膠體態(tài)、超膠體態(tài)和懸 浮態(tài)的小顆粒污染物，一般通過投加絮凝劑使其脫穩(wěn)，聚集成能夠沉淀的大顆粒的礬花后 進行去除。絮凝劑可以顯著提高沉淀速度和處理效果，絮凝沉降法作為一種成本較低的水 處理方法應(yīng)用廣泛，在水處理中占有極其重要的地位。絮凝沉降法處理效果的好壞很大程 度上取決于絮凝劑的性能，目前的絮凝劑包括無機鹽類(硫酸鋁、氯化鋁、氯化鐵)、高分子 聚合無機鹽類(聚合氯化鋁、聚合氯化鐵)、以及高分有機聚合物(聚丙烯酰胺)產(chǎn)品，它們 在水處理中取得了不錯的效果。但上述各種絮凝劑的使用會對環(huán)境造成二次污染，如鋁離 子會對人類健康造成危害，聚丙烯酰胺難以降解，其單體丙烯酰胺具有較強的致癌作用。因 此市場迫切需求高效、安全無毒、環(huán)保的絮凝劑。微生物絮凝劑(Microbial flocculants, MBF)是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝 作用的生物大分子，其與傳統(tǒng)的絮凝劑相比，具有如下的獨特優(yōu)勢(1)易被微生物降解， 無毒無害，安全性高；(2)無二次污染；(3)使用范圍廣，效果好；(4)具有除濁和脫色性能； (5)有的還具有受pH值影響小，熱穩(wěn)定性好，用量小等特點。微生物絮凝劑的主要成分有糖 蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和DNA等，其具有使其他物質(zhì)凝聚沉淀的性能。微生物絮凝劑一 般通過細菌、真菌、酵母等微生物發(fā)酵、抽提、精煉而得到。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)篩選的產(chǎn)MBF 菌種類型包括霉菌、細菌、放線菌、酵母等。雖然微生物絮凝劑具備上述優(yōu)勢，但由于其培養(yǎng)基成本較高，合成效率低，微生物 絮凝劑成本居高不下，大多數(shù)微生物絮凝劑的研究仍處在實驗室研發(fā)階段。因此，以廉價 碳源作為培養(yǎng)基來生產(chǎn)微生物絮凝劑，能有效解決培養(yǎng)基成本過高的問題，從而為絮凝劑 的商業(yè)化生產(chǎn)提供潛在的商機。近幾年，已陸續(xù)有這方面的報道，如劉暉等研究了青霉菌 HHE-P7在醬油廢水中產(chǎn)生微生物絮凝劑的絮凝特性，最佳絮凝條件為在1L高嶺土水中投 加10-15mL。董雙石等以發(fā)酵法生物制氫反應(yīng)器排放的廢液為培養(yǎng)基，考察了復(fù)合型高效產(chǎn) 絮菌F2-F6制取生物絮凝劑的最佳發(fā)酵條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種利用小麥淀粉廢水生產(chǎn) 微生物絮凝劑的生產(chǎn)菌，該生產(chǎn)菌采用廉價的淀粉廢水作為替代培養(yǎng)基來制備獲得微生物 絮凝劑；同時本發(fā)明還提供了所述微生物絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)方法。本發(fā)明的第一個目的通過以下的技術(shù)方案解決利用小麥淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮 凝劑的生產(chǎn)菌，其特征在于該生產(chǎn)菌為芽孢桿菌-TY35(BaCillUSSp. -TY35)，其已保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO :M2010166。本發(fā)明的第二個目的通過以下的技術(shù)方案解決利用小麥淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮 凝劑的生產(chǎn)方法，包括種子液的培養(yǎng)、絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)和絮凝劑的提取，其特征在于(1)、種子液的培養(yǎng)經(jīng)馴化培養(yǎng)的微生物絮凝劑生產(chǎn)菌(芽孢桿菌-TY35)接種 至高壓滅菌后的種子培養(yǎng)液中，在20 40°C條件下?lián)u床培養(yǎng)10 20h，搖床轉(zhuǎn)速為180r/ min,至細菌濃度為1. 0 5. 0 X 108CFU/mL ；(2)、絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)取適量小麥淀粉廢7jC，調(diào)節(jié)至9000mg/ L ^ CODcr ^ 30000mg/L (如 CODcr < 9000mg/L，則添加適量淀粉，如 CODcr > 30000mg/L, 則加水稀釋)，按照1 3g/L的比例添加玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至6. 0 7. 0 (氨水同 時作為補充氮源)，配制成液體發(fā)酵培養(yǎng)基；向液體發(fā)酵培養(yǎng)基中接種2 10%體積比的種 子液，然后在100-250r/min，35°C的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)40 50h ；(3)、絮凝劑的提取將步驟⑵獲得的發(fā)酵液在5000 8000r/min的條件下離心 10 20min，收集上清液，按體積比加入3-4倍的無水乙醇，攪拌均勻并置于4°C下靜置沉淀 12h，然后在4000 eOOOr/min條件下離心，棄上清液，收集沉淀并真空干燥至恒重，得到固 體微生物絮凝劑粗品。所述種子培養(yǎng)液為取適量小麥淀粉廢水，按照10 20g/L的比例向小麥淀粉廢 水中添加玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至6 7，在121°C滅菌20min。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點在于(1)、本發(fā)明中生產(chǎn)微生物絮凝劑生產(chǎn)的培養(yǎng)基是以高濃度的淀粉廢水為碳源，添 加少量的玉米漿和少量氨水，氨水既調(diào)節(jié)PH值又作為補充氮源，有效地利用了小麥淀粉廢 水，節(jié)省了傳統(tǒng)培養(yǎng)基中的碳源成本，使得微生物絮凝劑的生產(chǎn)成本大大降低。(2)、利用本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)微生物絮凝劑的產(chǎn)量高，產(chǎn)絮周期短，適用范圍 廣，對廢水的除濁、C0D去除具有良好的效果。(3)、本發(fā)明既降低了微生物絮凝劑的生產(chǎn)成本，同時又解決高濃度小麥淀粉廢水 難以處理的問題，實現(xiàn)了廢水資源化，同時該菌種可用于微生物凈水劑、環(huán)境微生物制劑等 領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和推廣。
具體實施例方式本發(fā)明微生物絮凝劑生產(chǎn)菌的篩選分離過程如下淀粉廢水污泥樣品經(jīng)稀釋、富 集培養(yǎng)，用30°C的電熱恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)平板培養(yǎng)，反復(fù)劃線獲取單個菌落；對篩選培養(yǎng)基 平板上生長旺盛、較有粘性的單個菌落，再進行多次劃線分離，直至用鏡檢確定菌體為較 純的單菌落；利用絮凝效果實驗對初篩的菌株進行復(fù)篩，最后獲得菌株。該菌株在肉湯培 養(yǎng)基生長為白色略偏黃，不規(guī)則菌落，有粘性，可利用淀粉，水解酪素，經(jīng)鏡檢為桿狀，產(chǎn)芽 孢，初步鑒定為芽孢桿菌屬，其已保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC N0 M2010166。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明培養(yǎng)物樣品的保藏菌種芽孢桿菌-TY35 (Bacillus sp. -TY35)；保藏日期培養(yǎng)物樣品于2010年7 月1日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC N0:M2010166 ；保藏地址中國武漢武漢大學(xué)。本發(fā)明使用的設(shè)備5L的機械攪拌發(fā)酵罐(南京潤澤生物工程設(shè)備有限公司生 產(chǎn))；離心機(上海安亭科學(xué)儀器廠制造，型號TGL-16C)；真空干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器 有限公司，型號BPH-6063)；紫外可見分光光度計(尤尼柯(上海)儀器有限公司生產(chǎn)，型 號 UV-2800AH)。實施例1小麥淀粉廢水取自江蘇聯(lián)海生物科技有限公司，其CODcr為9620mg/L，pH為4. 25。(1)、種子液培養(yǎng)(a)種子培養(yǎng)液取適量小麥淀粉廢水，按照10g/L的比例向小麥淀粉廢水中添加 玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)PH至6. 5，在121°C滅菌20min ；培養(yǎng)條件挑取斜面保藏的生產(chǎn)菌(芽孢桿菌-TY35)，接種于種子培養(yǎng)液中，在 35°C條件下培養(yǎng)20h，搖床轉(zhuǎn)速180r/min，至細菌濃度約為1. 0 X 108CFU/mL，將此作為接種 時的種子液；(2)、絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)(a)液體發(fā)酵培養(yǎng)基5升發(fā)酵罐裝入3. 5升小麥淀粉廢水，按照1. lg/L的比例向 小麥淀粉廢水中添加玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)PH至6. 5，在121°C滅菌20min ；(b)向液體發(fā)酵培養(yǎng)基接種5%體積比的種子液，然后在200r/min，35°C的條件下 通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)48h，通風(fēng)量為0. 4-1. Ov/v/m ；(3)、絮凝劑的提取取100mL步驟(2)獲得的發(fā)酵液，在8000r/min的條件下離 心lOmin，收集上清夜，得到液體絮凝劑粗品；按體積比加入4倍的無水乙醇，攪拌均勻并置 于4°C下靜置沉淀12h，然后在4000r/min條件下離心，棄上清液，收集沉淀并真空干燥至恒 重，得到固體微生物絮凝劑粗品0. 64g，發(fā)酵液中絮凝劑含量為6. 4g/L。(4)、高嶺土絮凝試驗(a)在80mL濃度為4g/L的高嶺土懸浮液中，加入5mL 1 % CaCl2溶液，2mL液體絮 凝劑粗品，再加蒸餾水至lOOmL，調(diào)節(jié)pH值至7. 0，倒入150mL燒杯中，放在磁力攪拌器上快 速攪拌3min，靜置5min后，用吸管吸取一定深處的上清液，用紫外可見分光光度計在550nm 的波長下測定吸光度A;(b)同時以2ml蒸餾水代替2ml液體絮凝劑粗品，進行上述的相同操作，測得吸光 度AO ；(c)根據(jù)公式E = (A0-A)/A0X 100%計算出絮凝率。式中E_絮凝率，單位為％ ； A0-無絮凝處理的光密度；A-絮凝處理后的光密度。經(jīng)測定，試驗結(jié)果高嶺土懸浮液中加入液體絮凝劑粗品處理后，絮凝率達94%。 該液體絮凝劑粗品經(jīng)沸水煮沸5分鐘后，采用同樣方法測定絮凝率為91. 4%，可見本發(fā)明 獲得的微生物絮凝劑的熱穩(wěn)定性較強。實施例2小麥淀粉廢水CODcr 為 18500mg/L，pH 值為 4. 10。小麥淀粉廢水取自江蘇聯(lián)海生物科技有限公司，其CODcr為18500mg/L，pH為 4. 10。(1)、種子液培養(yǎng)
(a)種子培養(yǎng)液取適量小麥淀粉廢水，按照15g/L的比例向小麥淀粉廢水中添加 玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)PH至6. 5，在121°C滅菌20min ；培養(yǎng)條件挑取斜面保藏的生產(chǎn)菌(芽孢桿菌-TY35)，接種于種子培養(yǎng)液中，在 36°C，搖床轉(zhuǎn)速180r/min條件下培養(yǎng)15h，至細菌濃度約為2 X 108CFU/mL，將此作為接種時 的種子液；(2)、絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)(a)液體發(fā)酵培養(yǎng)基5升發(fā)酵罐裝入3. 5升小麥淀粉廢水，按照2. lg/L的比例向 小麥淀粉廢水中添加玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)PH至6. 5，在121°C滅菌20min ；(b)向液體發(fā)酵培養(yǎng)基接種8%體積比的種子液，然后在250r/min，35°C的條件下 通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)42h，通風(fēng)量為0. 4-1. Ov/v/m ；(3)、絮凝劑的提取取lOOmL步驟⑵獲得的發(fā)酵液，在7000r/min的條件下離心 15min，收集上清夜，得到液體絮凝劑粗品；按體積比加入3. 5倍的無水乙醇，攪拌均勻并置 于4°C下靜置沉淀12h，然后在5000r/min條件下離心，棄上清液，收集沉淀并真空干燥至恒 重，得到固體微生物絮凝劑粗品1.04g，發(fā)酵液中絮凝劑含量為10. 4g/L。(4)、高嶺土絮凝試驗試驗方法同實施例1，經(jīng)測定，試驗結(jié)果加入液體絮凝劑粗品絮凝處理后的高嶺 土懸浮液的絮凝率達96. 4%。實施例3小麥淀粉廢水取自江蘇聯(lián)海生物科技有限公司，其CODcr為28500mg/L，pH值為 4. 0。(1)、種子液培養(yǎng)(a)種子培養(yǎng)液取適量小麥淀粉廢水，按照20g/L的比例向小麥淀粉廢水中添加 玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至6. 5，在121°C滅菌20min ；培養(yǎng)條件挑取斜面保藏的生產(chǎn)菌(芽孢桿菌-TY35)，接種于種子培養(yǎng)液中，在 36°C，搖床轉(zhuǎn)速180r/min條件下培養(yǎng)14h，至細菌濃度約為5 X 108CFU/mL，將此作為接種時 的種子液；(2)、絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)(a)液體發(fā)酵培養(yǎng)基5升發(fā)酵罐裝入3.0升小麥淀粉廢水，按照3. Og/L的比例向 小麥淀粉廢水中添加玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)PH至6. 5，在121°C滅菌20min ；(b)向液體發(fā)酵培養(yǎng)基接種6%體積比的種子液，然后在200r/min，35°C的條件下 通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)45h，通風(fēng)量為0. 4-1. Ov/v/m ；(3)、絮凝劑的提取取lOOmL步驟(2)獲得的發(fā)酵液，在6000r/min的條件下離 心20min，收集上清夜，得到液體絮凝劑粗品；按體積比加入3倍的無水乙醇，攪拌均勻并置 于4°C下靜置沉淀12h，然后在6000r/min條件下離心，棄上清液，收集沉淀并真空干燥至恒 重，得到固體微生物絮凝劑粗品1. 26g，發(fā)酵液中絮凝劑含量為12. 6g/L。(4)、高嶺土絮凝試驗試驗方法同實施例1，經(jīng)測定，試驗結(jié)果加入液體絮凝劑粗品絮凝處理后的高嶺 土懸浮液的絮凝率達97. 2%。實施例4:對比試驗
選用實施例3制備的微生物絮凝劑分別對城市污水(取自無錫城北污水處理廠)、 飲食廢水(取自江南大學(xué)第三食堂下水道)和染料廢水(取自張家港金陵紡織有限公司印 染廢水)進行絮凝處理，即在100mL的各種廢水中分別添加實施例3制備的液體絮凝劑粗 品2mL，然后測定絮凝率和CODcr去除率，結(jié)果如表1所示表1微生物絮凝劑對實際廢水的絮凝效果
權(quán)利要求
利用小麥淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮凝劑的生產(chǎn)菌，其特征在于該生產(chǎn)菌為芽孢桿菌 TY35(Bacillus sp. TY35)，其已保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC NOM2010166。
2.利用小麥淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，包括種子液的培養(yǎng)、絮凝劑的發(fā) 酵生產(chǎn)和絮凝劑的提取，其特征在于(1)、種子液的培養(yǎng)經(jīng)馴化培養(yǎng)的微生物絮凝劑生產(chǎn)菌接種至高壓滅菌后的種子培養(yǎng) 液中，在20 40°C條件下?lián)u床培養(yǎng)10 20h，搖床轉(zhuǎn)速為180r/min，至細菌濃度為1. 0 5. 0X108CFU/mL ；(2)、絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)取適量小麥淀粉廢水，調(diào)節(jié)至9000mg/L彡CODcr彡30000mg/ L,按照1 3g/L的比例添加玉米漿，然后用氨水調(diào)節(jié)pH至6. 0 7. 0 (氨水同時作為補充 氮源)，配制成液體發(fā)酵培養(yǎng)基；向液體發(fā)酵培養(yǎng)基中接種2 10%體積比的種子液，然后 在100-250r/min，35°C的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)40 50h ；(3)、絮凝劑的提取將步驟(2)獲得的發(fā)酵液在5000 8000r/min的條件下離心10 20min，收集上清液，按體積比加入3-4倍的無水乙醇，攪拌均勻并置于4°C下靜置沉淀12h， 然后在4000 eOOOr/min條件下離心，棄上清液，收集沉淀并真空干燥至恒重，得到固體微 生物絮凝劑粗品。
3.如權(quán)利要求2所述的微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述種子培養(yǎng)液為取 適量小麥淀粉廢水，按照10 20g/L的比例向小麥淀粉廢水中添加玉米漿，然后用氨水調(diào) 節(jié)pH至6 7，在121°C滅菌20min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用小麥淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮凝劑的生產(chǎn)菌及其生產(chǎn)方法。所述生產(chǎn)菌為芽孢桿菌-TY35(Bacillus sp.-TY35)，其已保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC NOM2010166。所述生產(chǎn)方法包括種子液的培養(yǎng)、絮凝劑的發(fā)酵生產(chǎn)和絮凝劑的提取。本發(fā)明的生產(chǎn)菌采用廉價的淀粉廢水作為替代培養(yǎng)基來制備獲得微生物絮凝劑，有效地利用了小麥淀粉廢水，節(jié)省了傳統(tǒng)培養(yǎng)基中的碳源成本，使得微生物絮凝劑的生產(chǎn)成本大大降低。本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)微生物絮凝劑的產(chǎn)量高，產(chǎn)絮周期短，適用范圍廣，對廢水的除濁、COD去除具有良好的效果。
文檔編號C12R1/07GK101942407SQ20101025987
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者余曉斌, 劉和, 周洪 申請人:無錫天易生物科技有限公司;江南大學(xué)