一種膠質(zhì)芽孢桿菌多糖與殼聚糖雙組份絮凝劑處理重金屬廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體設(shè)及一種處理廢水的方法，尤其是膠質(zhì)芽抱桿菌多糖和殼聚糖雙組份 絮凝劑處理重金屬廢水的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速，廢水排放量也日益增加， 對水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全。重金屬廢水是指礦冶、機(jī)械制 造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的含重金屬的廢水。重金屬(如含儒，儀，隸，鋒， 銅，高價(jià)鐵，鉛等)廢水是對環(huán)境污染最嚴(yán)重和對人類危害最大的工業(yè)廢水之一，其水質(zhì)水 量與生產(chǎn)工藝有關(guān)。大量未經(jīng)處理或處理不充分不合格的污廢水被用于灌概，使得農(nóng)田受 到重金屬的污染，導(dǎo)致糧食不符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，造成糧食產(chǎn)量低，營養(yǎng)下降。重金屬水污 染還對養(yǎng)殖業(yè)造成了極大的危害，水源污染使得原有的水處理工藝受到了前所未有的挑 戰(zhàn)。重金屬離子是廢水處理中的難點(diǎn)，廢水中的重金屬一般不能分解破壞，只能轉(zhuǎn)移其存在 位置和轉(zhuǎn)變其物化形態(tài)，傳統(tǒng)的廢水處理方法主要可為物理處理法和化學(xué)處理法，其能耗 大、費(fèi)用高、效率低的特點(diǎn)使其應(yīng)用受到了很大的限制。生物絮凝法是利用微生物或微生物 產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法，具有成本低、選擇性好、吸附量大、適用范圍 廣等優(yōu)點(diǎn)，已引起國內(nèi)外的重視。
[0003] 膠質(zhì)芽抱桿菌于20世紀(jì)初分離得到，它可分解云母、長石等娃酸鹽礦石而釋放出 憐、鐘元素，且在生長過程中能夠產(chǎn)生豐富的芙膜多糖。該多糖是天然高分子材料，具有良 好的絮凝效果，絮凝對象較廣，對金屬離子有較強(qiáng)的吸附性能，可W用于處理活性污泥、污 水、凈化水質(zhì)，另外其具有多徑基結(jié)構(gòu)，對金屬離子具有馨合作用，同時(shí)可W通過對有機(jī)物 的絮凝作用，增強(qiáng)對金屬離子的脫除作用，在重金屬廢水處理方面具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià) 值。但由于目前國內(nèi)膠質(zhì)芽抱桿菌多糖的生產(chǎn)效率較低、提取步驟復(fù)雜，導(dǎo)致多糖產(chǎn)量偏 低，而作為絮凝劑時(shí)多糖用量則較大，極大限制了該多糖的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一套膠質(zhì)芽抱桿菌高產(chǎn)多糖的方法，W及該多糖 和殼聚糖雙組份絮凝劑處理重金屬廢水的方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的具體技術(shù)方案如下：
[0006] (1)選用膠質(zhì)芽抱桿菌CGMCC 5766作為微生物多糖生產(chǎn)菌。
[0007] (2)菌種發(fā)酵培養(yǎng):挑取生長良好的活化單菌落，接于種子培養(yǎng)基中，30~35Γ培 養(yǎng)20-3化，得種子菌；將種子菌按體積比1~10%轉(zhuǎn)接入發(fā)酵培養(yǎng)基，30~35°C培養(yǎng)60~ 8化。
[000引 （3)種子培養(yǎng)基配方(g/L):薦糖10.0~20.0,尿素0.1~0.5，CaC03 3.0~10.0， MgS04·7也00.1~0.8，K2HP04 0.1~0.8，化C10.1~0.8，pH7.0~7.5，12ΓC滅菌20min。
[0009] (4)發(fā)酵培養(yǎng)基配方(g/L):葡萄糖50.0~80.0,尿素0.2~0.8，CaC〇3 3.0~10.0， MgS04·7出00.1~0.8，K2HP04 0.1~0.8，化C10.1~0.8，pH7.0~7.5，12ΓC滅菌20min。
[0010] (5)膠質(zhì)芽抱桿菌多糖的提取分離:將發(fā)酵液稀釋并攬拌均勻，6000~100(Κ)巧m離 屯、5~lOmin，上清液懸蒸濃縮至原體積，并加入3~5倍體積95 %的乙醇，靜置過夜。6000~ 100(K)rpm離屯、5~lOmin，沉淀復(fù)溶于等體積去離子水中，乙醇抽提3~5次，去離子水復(fù)溶沉 淀，溶液透析過夜，3~5倍體積乙醇沉淀，4°C放置過夜，6000~100(K)rpm離屯、5~lOmin，沉 淀冷凍干燥得膠質(zhì)芽抱桿菌多糖。
[0011] (6)膠質(zhì)芽抱桿菌多糖組份的配制:稱取1~lOg多糖，置于900mL超純水中，W300 ~50化pm的轉(zhuǎn)速攬拌溶解，定容至1L，得0.1~1 %的多糖溶液。
[001^ (7)殼聚糖組份配制：稱取1~lOg殼聚糖，加入99%醋酸20mL和超純水900mL，W 300~50化pm的轉(zhuǎn)速攬拌溶解，定容至1L，配制成0.1~1%的殼聚糖溶液。
[0013] 所述膠質(zhì)芽抱桿菌多糖和殼聚糖雙組份絮凝劑的應(yīng)用如下:將制備好的膠質(zhì)芽抱 桿菌多糖組份和殼聚糖組份按比例混合均勻，W0.1~10%的體積比投入到廢水中，W300 ~50化pm的轉(zhuǎn)速攬拌5~15min，觀察到完全絮凝后，沉降去除絮凝物，獲得經(jīng)凈化處理的廢 水。
[0014] 本發(fā)明采用膠質(zhì)芽抱桿菌合成的多糖與殼聚糖為原料制備的雙組份絮凝劑，用W 處理富含重金屬離子的廢水，本發(fā)明方法具有W下優(yōu)點(diǎn)。一、通過培養(yǎng)基與發(fā)酵條件優(yōu)化， 使微生物多糖發(fā)酵時(shí)間縮短、產(chǎn)量提高，生產(chǎn)成本降低;二、雙組份絮凝劑進(jìn)行復(fù)配后，具有 分子量分布廣、結(jié)構(gòu)多樣化等特點(diǎn)，促使兩者吸附效果相互補(bǔ)充，顯著增強(qiáng)了對金屬離子的 吸附絮凝作用，Ξ、雙組份絮凝劑進(jìn)行復(fù)配后，絮凝效果增強(qiáng)，原料使用量減少，成本降低。
[0015] 經(jīng)發(fā)明人研究表明，采用本發(fā)明方法處理廢水后，溶液濁度降低80% W上，Pb2+、 Ni2+、Fe3+降低90%W上，Zn2+、Cu2+降低80%W上。同時(shí)由于所采用的原料價(jià)格低廉，無毒無 害，使得本發(fā)明方法具有成本低、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。該發(fā)明方法對于保護(hù)環(huán)境，減輕環(huán)境污 染，遏制生態(tài)變化趨勢，減輕廢水處理成本有著重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1:利用膠質(zhì)芽抱桿菌發(fā)酵生產(chǎn)多糖的方法
[0017] (1)選用膠質(zhì)芽抱桿菌作為生產(chǎn)菌。
[0018] (2)菌株活化及發(fā)酵培養(yǎng)：
[0019] 種子培養(yǎng)基（g/L):薦糖 10,尿素 0.2，CaC〇3 5，MgS〇4 · 7出0 0.2，K2冊〇4 · 3出0 0.2，NaCl 0.2，pH 7.0~7.2，12rC滅菌20min。
[0020] 發(fā)酵培養(yǎng)基（g/L):葡萄糖 60,尿素 0.3，CaC〇3 5，MgS〇4 · 7此 0 0.6，K2冊 〇4 · 3此0 0.2，NaCl 0.4，pH 7.0~7.2，12rC滅菌20min。
[0021] 挑取生長良好的活化單菌落，接于種子培養(yǎng)基中，3(TC培養(yǎng)24h，得種子菌;將種子 菌按體積比4%轉(zhuǎn)接入發(fā)酵培養(yǎng)基，30°C，150巧m培養(yǎng)72h，得發(fā)酵液。
[0022] (3)多糖的提取分離:將發(fā)酵液稀釋并攬拌均勻，80(K)rpm離屯、lOmin，上清液懸蒸 濃縮至原體積，并加入3倍體積95 %的乙醇，靜置過夜。800化pm離屯、lOmin，沉淀復(fù)溶于等體 積去離子水中，乙醇抽提3次，去離子水復(fù)溶沉淀，溶液透析過夜，3倍體積乙醇沉淀，4°C放 置過夜，800化pm離屯、lOmin，沉淀冷凍干燥得微生物多糖，多糖產(chǎn)量可達(dá)到25g/L。
[0023] 實(shí)施例2:膠質(zhì)芽抱桿菌多糖處理重金屬工業(yè)廢水
[0024] (1)菌株活化及發(fā)酵培養(yǎng)同實(shí)施例1。
[0025] (2)膠質(zhì)芽抱桿菌多糖絮凝劑的配制:稱取2g多糖，置于900mL超純水中，W3(K)rpm 的轉(zhuǎn)速攬拌溶解，定容至1L，得0.2%的多糖溶液。
[00%] (3)雙組份絮凝劑處理重金屬工業(yè)廢水:廢水經(jīng)硝酸酸化后，將不同體積膠質(zhì)芽抱 桿菌多糖絮凝劑投入到1L廢水中，W4(K)rpm的轉(zhuǎn)速攬拌lOmin，觀察到完全絮凝后，靜置沉 降。結(jié)果見表1，多糖絮凝劑添加量為15mL時(shí)可獲得穩(wěn)定的吸附效率，廢水的溶液濁度降低 85.8%，Pb2+濃度降低84.4%，Ni2+濃度降低77.9%，F(xiàn)e3+濃度降低99.9%，Zn2+濃度降低 66.43 %，化2+濃度降低51.5 %。
[0027]表1膠質(zhì)芽抱桿菌多糖絮凝劑添加量對處理重金屬廢水的影響 [002引

[0029] 實(shí)施例3:微生物多糖與殼聚糖雙組份處理重金屬工業(yè)廢水
[0030] (1)菌株活化及發(fā)酵培養(yǎng)同實(shí)施例1。
[0031] (2)微生物多糖組份的配制同實(shí)施例2。
[0032] (3)殼聚糖組份的配制：稱取2g殼聚糖，加入99%醋酸2〇1111^和超純水90〇111^^ 30化pm的轉(zhuǎn)速攬拌溶解，定容至1L，配制成0.2 %的殼聚糖溶液。
[0033] (3)雙組份絮凝劑的配制:將0.2%的多糖溶液和0.2%的殼聚糖溶液按照5:2的比 例混合均勻。
[0034] (4)雙組份絮凝劑處理重金屬工業(yè)廢水:廢水經(jīng)硝酸酸化后，將不同體積的雙組份 絮凝劑投入到1L廢水中，W40化pm的轉(zhuǎn)速攬拌lOmin，觀察到完全絮凝后，靜置沉降。
[0035] 結(jié)果見表2,雙組份絮凝劑添加量為8mL時(shí)可獲得穩(wěn)定的吸附效率，處理后廢水的 溶液濁度降低82.7%，Pb2+濃度降低91.5%，Ni2+濃度降低92.4%，F(xiàn)e 3+濃度降低99.9%，Zn2+ 濃度降低81.1%，化濃度降低80.8%。
[0036] 表2雙組份絮凝劑添加量對處理重金屬廢水的影響
[0037]

[0038] 顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離 本發(fā)明上述基本技術(shù)前提下，還可W做出其他多種形式的修改、替換或變更。凡基于本發(fā)明 上述內(nèi)容所直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種膠質(zhì)芽孢桿菌多糖與殼聚糖雙組份絮凝劑處理重金屬廢水的方法，其特征在于 包括以下步驟： (1) 選用膠質(zhì)芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)作為微生物多糖生產(chǎn)菌，保藏號為 CGMCC 5766； (2) 菌種發(fā)酵培養(yǎng):挑取生長良好的活化單菌落，接于種子培養(yǎng)基中，30~35°C培養(yǎng)20-30h，得種子菌;將種子菌按體積比1~10 %轉(zhuǎn)接入發(fā)酵培養(yǎng)基，30~35 °C培養(yǎng)60~80h; (3) 膠質(zhì)芽孢桿菌多糖的提取分離:將發(fā)酵液稀釋并攪拌均勻，6000~lOOOOrpm離心5 ~10min，上清液懸蒸濃縮至原體積，并加入3~5倍體積95 %的乙醇，靜置過夜。6000~ lOOOOrpm離心5~10min，沉淀復(fù)溶于等體積去離子水中，乙醇抽提3~5次，去離子水復(fù)溶沉 淀，溶液透析過夜，3~5倍體積乙醇沉淀，4 °C放置過夜，6000~lOOOOrpm離心5~10min，沉 淀冷凍干燥得膠質(zhì)芽孢桿菌多糖； (4) 膠質(zhì)芽孢桿菌多糖組份的配制：稱取1~10g多糖，置于900mL超純水中，以300~ 500rpm的轉(zhuǎn)速攪拌溶解，定容至1L，得0.1~1 %的多糖溶液； (5) 殼聚糖組份配制：稱取1~10g殼聚糖，加入99 %醋酸20mL和超純水900mL，以300~ 500rpm的轉(zhuǎn)速攪拌溶解，定容至1L，配制成0.1~1 %的殼聚糖溶液； (6) 處理重金屬廢水:將制備好的膠質(zhì)芽孢桿菌多糖組份和殼聚糖組份按比例混合均 勾，以0.1~10%的體積比投入到廢水中，以300~500rpm的轉(zhuǎn)速攪拌5~15min，觀察到完全 絮凝后，沉降去除絮凝物，獲得經(jīng)凈化處理的廢水。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述種子培養(yǎng)基配方為:蔗糖10.0~20.0,尿素 0.1 ~0.5，CaC03 3.0~10.0，MgS〇4*7H20 0.1 ~0·8，Κ2ΗΡ04 0.1 ~0.8，NaCl 0.1 ~0.8,單 位為g/L，pH 7.0~7.5，121°C滅菌20min。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述發(fā)酵培養(yǎng)基配方為:葡萄糖50.0~80.0，尿 素0.2~0.8，Ca⑶3 3.0~10.0，MgS04*7H20 0.1 ~0·8，Κ2ΗΡ04 0.1 ~0.8，NaCl 0.1 ~ 0.8,單位為g/L，pH 7.0~7.5，121°C滅菌20min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膠質(zhì)芽孢桿菌多糖與殼聚糖雙組份絮凝劑處理重金屬廢水的方法，屬廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：1)選用膠質(zhì)芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)作為生產(chǎn)菌，該菌株保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCC 5766；2)菌株活化及發(fā)酵培養(yǎng)：菌株經(jīng)選擇性培養(yǎng)基活化后，接種于種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得種子菌；將種子菌接種于液體發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵，得含膠質(zhì)芽孢桿菌多糖的發(fā)酵液；3)雙組份絮凝劑的制備：將膠質(zhì)芽孢桿菌多糖組份和殼聚糖組份按比例混合均勻，得雙組份絮凝劑；4)處理重金屬廢水：將雙組份絮凝劑以0.1?10％的體積比投入到廢水中，以300?500rpm的轉(zhuǎn)速攪拌5?15min，觀察到完全絮凝后，沉降去除絮凝物，獲得經(jīng)凈化處理的廢水。采用本發(fā)明方法處理廢水后，溶液濁度降低80％以上，Pb2+、Ni2+、Fe3+降低90％以上，Zn2+、Cu2+降低80％以上。
【IPC分類】C12P19/04, C02F3/34
【公開號】CN105712493
【申請?zhí)枴緾N201610220208
【發(fā)明人】李會(huì), 閆玉潔, 史勁松, 許正宏, 李恒, 錢建瑛
【申請人】江南大學(xué)