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一種高效能生物復合絮凝劑及其使用方法.pdf

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一種 高效能 生物 復合 絮凝 及其 使用方法
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摘要
申請專利號:

CN201610134730.X

申請日:

2016.03.09

公開號:

CN105540875A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):C02F 3/34申請公布日:20160504|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 3/34申請日:20160309|||公開
IPC分類號: C02F3/34 主分類號: C02F3/34
申請人: 王盛梅
發明人: 王盛梅
地址: 273400 山東省臨沂市費縣文化路33號
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610134730.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.01.25|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種高效能生物復合絮凝劑及其使用方法,屬于廢水處理領域。為了克服現有技術中無機絮凝劑和有機絮凝劑的缺點,本發明所述的生物復合絮凝劑包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物30-40份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉50-95份、聚丙烯酰胺3-6份,其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物為二段發酵產品,其與取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉、聚丙烯酰胺組合后在絮凝方面具有顯著的協同效果,其絮凝活性高、安全無毒、無二次污染,適合推廣應用。

權利要求書

1.一種高效能生物復合絮凝劑,包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發
酵物30-40份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉50-95份、聚丙烯酰胺3-6份。
2.如權利要求1所述的高效能生物復合絮凝劑,其特征在于,其包括以下重量份的原料:
黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物35份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉75份、聚丙烯
酰胺5份。
3.如權利要求1或2所述的高效能生物復合絮凝劑,其特征在于,所述的黑曲霉和紅色
諾卡氏菌的共發酵物的制備方法為二段發酵法,具體包括如下步驟:發酵培養基滅菌后,接
入10%的紅色諾卡氏菌種子發酵液,控制發酵溫度為30-32℃、通氣量為1.5-1.7m3/h條件
下培養40-44h,此時接入10%的黑曲霉種子發酵液,控制發酵溫度為26-29℃、通氣量為
1.8-2.2m3/h條件下培養26-30h,即得。
4.如權利要求3所述的高效能生物復合絮凝劑,其特征在于,所述的黑曲霉和紅色諾卡
氏菌的共發酵物的制備方法中1L發酵培養基的組分為葡萄糖10g,K2HPO42g,KH2PO42g,
MgSO4·7H2O0.2g,CaCl20.1g,尿素0.5g,酵母膏0.5g,pH7.2-7.5,120℃滅菌30min。
5.如權利要求3所述的高效能生物復合絮凝劑,其特征在于,所述的紅色諾卡氏菌和黑
曲霉在接入發酵培養基時均處于對數生長期。
6.如權利要求3所述的高效能生物復合絮凝劑,其特征在于,所述的紅色諾卡氏菌的種
子培養基的配方為:葡萄糖1%、酵母粉1%,pH7.0-7.2,其培養條件為培養溫度為26-28℃,
搖床轉速150-180r/min。
7.如權利要求3所述的高效能生物復合絮凝劑,其特征在于,所述的黑曲霉的1L種子
培養基成分為:蛋白胨10.0g,葡萄糖40.0g,pH7.0-7.2,其培養條件為培養溫度為27-29℃,
搖床轉速120-140r/min。
8.一種制備權利要求1或2所述高效能生物復合絮凝劑,其包括將取代度為0.1~1的
羧甲基淀粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物中即得。
9.一種權利要求1或2所述高效能生物復合絮凝劑的使用方法,其特征在于,所述的生
物復合絮凝劑用于廢水處理時絮凝劑的投入量為180-210mL/L。
10.如權利要求1所述的生物復合絮凝劑的使用方法,其特征在于,所述的生物復合絮
凝劑用于廢水處理時絮凝劑的投入量為200mL/L。

說明書

一種高效能生物復合絮凝劑及其使用方法

技術領域

本發明涉及一種高效能生物復合絮凝劑及其使用方法,屬于廢水處理領域。

背景技術

絮凝劑又稱沉降劑,作為一類可使液體中不易沉降的固體懸浮顆粒(粒徑為10-3~10-7
cm)凝聚沉淀的物質,在發酵工業后處理、食品加工、土木疏浚施工、廢水處理等領域應用
廣泛。絮凝劑可分為無機系、生物系及合成高分子系三大類,合成高分子絮凝劑,如聚丙
烯酰胺(PAM),由于具有高絮凝活性和低成本而得到較廣泛的應用,但其殘留物不易被生
物降解,且其單體具有強烈的神經毒性和三致效應(致畸、致突變、致癌),造成二次污染
使其應用大受限制。現在許多領域尤其是食品工業中已禁止使用,目前人們已把研究目光
轉向微生物絮凝劑的研究開發和應用上來。

微生物絮凝劑是由微生物產生的生物大分子物質,具有使其他物質凝聚沉淀的性能,
同時具有絮凝范圍廣泛,高效,無毒,無污染等特點.它克服了常規的無機絮凝劑和有機絮
凝劑對人體有害和易產生二次污染的缺點,且可以采取生物工程的手段實現產業化,因此
開發微生物絮凝劑,對改進生產工藝,對人類的健康和環境保護以及綠色食品的生產都有
重要的意義,并具有廣闊的應用前景。

影響微生物絮凝劑產生的因素主要包括絮凝劑產生菌的種類、培養基成分、培養條件
等。微生物的種類不同,其產絮凝劑的能力也不同。培養基的碳氮比、生長因子等均影響
到絮凝劑的產生。一般含單糖、營養豐富的培養基有利于絮凝劑的產生。不同微生物產絮
凝劑所需發酵液的pH也不同,通常生長最佳pH與產絮凝劑的最佳pH也不一致。一般
產絮凝劑的最佳溫度在25-35℃之間,溫度過低會影響菌體生長,溫度過高則會使所產生的
絮凝劑的活性降低。通氣量過大或多小均會影響菌體生長和絮凝劑的產量,而且在微生物
不同的生長期通氣量要求也不同。

當前水環境污染嚴重,生活污水、工業廢水及微污染水源水水質日益復雜,對絮凝劑
的需要也日趨多樣,水處理過程中,不同種類絮凝劑復配使用成為強化絮凝(混凝)的有效
手段之一。生物絮凝劑可以與無機絮凝劑氯化鐵、氯化鋁、硫酸鋁等復配使用,在提高絮
凝出水效果的同時,不僅能有效降低藥劑的投加量,還能使出水殘鋁或殘鐵的含量大幅降
低。一方面,用量少可使生物絮凝劑的使用成本降低;另一方面,無機藥劑殘留量的降
低也提高了出水的生物安全性。

發明內容

本發明針對現有技術中無機絮凝劑和有機絮凝劑的缺點,提供了一種生物復合絮凝劑,
該生物復合絮凝劑包括由生物發酵物以及天然高分子絮凝劑組成的絮凝劑組合物。本發明
所述的生物復合絮凝劑絮凝活性高、安全無毒、無二次污染的特點。

本發明通過下述技術方案解決上述技術問題:

一種高效能生物復合絮凝劑,包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發
酵物30-40份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉50-95份、聚丙烯酰胺3-6份。更優選的,
黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物35份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉75份、聚丙烯
酰胺5份。

其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物的制備方法為二段發酵法,具體包括如下步驟:
發酵培養基滅菌后,接入10%的紅色諾卡氏菌種子發酵液,控制發酵溫度為30-32℃、通
氣量為1.5-1.7m3/h條件下培養40-44h,此時接入10%的黑曲霉種子發酵液,控制發酵溫
度為26-29℃、通氣量為1.8-2.2m3/h條件下培養26-30h,即得。

上述黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物的發酵過程中所使用的發酵培養基(g/L)為:
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℃滅菌30min。

本發明發酵過程中,所述的紅色諾卡氏菌和黑曲霉在接入發酵培養基時均處于對數生
長期。其中所述的紅色諾卡氏菌的種子培養基的配方為:葡萄糖1%、酵母粉1%,pH7.0-7.2,
其培養條件為培養溫度為26-28℃,搖床轉速150-180r/min。所述的黑曲霉的種子培養基為
成分(g/L):蛋白胨10.0g,葡萄糖40.0g,pH7.0-7.2,其培養條件為培養溫度為27-29℃,
搖床轉速120-140r/min。

本發明還提供一種上述高效能生物復合絮凝劑的制備方法,其包括如下步驟:將取代
度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物中即
得。

本發明還提供一種上述高效能生物復合絮凝劑的使用方法,所述的生物復合絮凝劑用
于廢水處理時絮凝劑的投入量為180-210mL/L,優選的,投入量為200mL/L。

本發明所述的高效能生物復合絮凝劑用于廢水處理時與現有技術相比具有以下技術優
勢:

1)本發明所述的生物復合絮凝劑為天然的屬于天然生物高分子,結構較復雜。從化學
組成上看,主要是微生物代謝過程中產生的各種多聚糖類、蛋白質或是有糖類和蛋白質形
成的高分子化合物,其用于絮凝工藝是不僅絮凝效果好,而且綠色環保,推廣應用價值高。

2)本發明生物復合絮凝劑產生的絮凝效果要比單獨使用其中一種絮凝劑效果顯著,所
述的復合型微生物絮凝劑中的黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物在絮凝工藝中與纖維素黃
原酸以及聚丙烯酰胺產生了顯著的協同作用,絮凝效果更佳優異。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步描述本發明,本發明的優點和特點將會隨著描述而更為
清楚。但實施例僅是范例性的,并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該
理解的是,在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改
或替換,但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。

實施例1本發明所述的高效能生物復合絮凝劑及其使用方法

一種高效能生物復合絮凝劑,包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發
酵物30份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉50份、聚丙烯酰胺3份。

其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物的制備方法為二段發酵法,具體包括如下步驟:
發酵培養基滅菌后,接入10%的紅色諾卡氏菌種子發酵液,控制發酵溫度為30℃、通氣
量為1.5m3/h條件下培養40h,此時接入10%的黑曲霉種子發酵液,控制發酵溫度為26℃、
通氣量為1.8m3/h條件下培養26h,即得。

所使用的發酵培養基(g/L)為: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℃滅菌30min。所述的紅色諾卡氏菌的
種子培養基的配方為:葡萄糖1%、酵母粉1%,pH7.0,其培養條件為培養溫度為26℃,
搖床轉速150r/min。所述的黑曲霉的種子培養基為成分(g/L):蛋白胨10.0g,葡萄糖40.0g,
pH7.0,其培養條件為培養溫度為27℃,搖床轉速120r/min。

高效能生物復合絮凝劑的制備方法,其包括如下步驟:將取代度為0.1~1的羧甲基淀
粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物中即得,用于廢水處理時絮凝
劑的投入量為180mL/L。

實施例2本發明所述的高效能生物復合絮凝劑及其使用方法

一種高效能生物復合絮凝劑,包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發
酵物40份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉95份、聚丙烯酰胺6份。

其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物的制備方法為二段發酵法,具體包括如下步驟:
發酵培養基滅菌后,接入10%的紅色諾卡氏菌種子發酵液,控制發酵溫度為32℃、通氣
量為1.7m3/h條件下培養44h,此時接入10%的黑曲霉種子發酵液,控制發酵溫度為29℃、
通氣量為2.2m3/h條件下培養30h,即得。

所使用的發酵培養基配方、紅色諾卡氏菌的種子培養基的配方以及黑曲霉的種子培養
基配方和培養條件同實施例1。

高效能生物復合絮凝劑的制備方法,其包括如下步驟:將取代度為0.1~1的羧甲基淀
粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物中即得,用于廢水處理時絮凝
劑的投入量為210mL/L。

實施例3本發明所述的高效能生物復合絮凝劑及其使用方法

一種高效能生物復合絮凝劑,包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發
酵物35份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉75份、聚丙烯酰胺5份。

其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物的制備方法為二段發酵法,具體包括如下步驟:
發酵培養基滅菌后,接入10%的紅色諾卡氏菌種子發酵液,控制發酵溫度為32℃、通氣
量為1.6m3/h條件下培養42h,此時接入10%的黑曲霉種子發酵液,控制發酵溫度為28℃、
通氣量為2.0m3/h條件下培養26-30h,即得。

所使用的發酵培養基配方、紅色諾卡氏菌的種子培養基的配方以及黑曲霉的種子培養
基配方同實施例1。所述的紅色諾卡氏菌培養條件為培養溫度為27℃,搖床轉速170r/min。
所述的黑曲霉的培養條件為培養溫度為28℃,搖床轉速130r/min。

高效能生物復合絮凝劑的制備方法,其包括如下步驟:將取代度為0.1~1的羧甲基淀
粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物中即得,用于廢水處理時絮凝
劑的投入量為190mL/L。

實施例4本發明所述的高效能生物復合絮凝劑及其使用方法

一種高效能生物復合絮凝劑,包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發
酵物34份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉85份、聚丙烯酰胺5份。

其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物的制備方法為二段發酵法,具體包括如下步驟:
發酵培養基滅菌后,接入10%的紅色諾卡氏菌種子發酵液,控制發酵溫度為32℃、通氣
量為1.7m3/h條件下培養44h,此時接入10%的黑曲霉種子發酵液,控制發酵溫度為29℃、
通氣量為2.2m3/h條件下培養26h,即得。

所使用的發酵培養基配方、紅色諾卡氏菌的種子培養基的配方以及黑曲霉的種子培養
基配方同實施例1。所述的紅色諾卡氏菌培養條件為培養溫度為27℃,搖床轉速170r/min。
所述的黑曲霉的培養條件為培養溫度為28℃,搖床轉速130r/min。

高效能生物復合絮凝劑的制備方法,其包括如下步驟:將取代度為0.1~1的羧甲基淀
粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物中即得,用于廢水處理時絮凝
劑的投入量為195mL/L。

實施例5本發明所述的高效能生物復合絮凝劑及其使用方法

一種高效能生物復合絮凝劑,包括以下重量份的原料:黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發
酵物38份、取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉68份、聚丙烯酰胺4份。

其中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物的制備方法為二段發酵法,具體包括如下步驟:
發酵培養基滅菌后,接入10%的紅色諾卡氏菌種子發酵液,控制發酵溫度為30-32℃、通
氣量為1.5-1.7m3/h條件下培養40-44h,此時接入10%的黑曲霉種子發酵液,控制發酵溫
度為26-29℃、通氣量為1.8-2.2m3/h條件下培養26-30h,即得。

所使用的發酵培養基配方、紅色諾卡氏菌的種子培養基的配方以及黑曲霉的種子培養
基配方同實施例1。所述的紅色諾卡氏菌培養條件為培養溫度為28℃,搖床轉速180r/min。
所述的黑曲霉的培養條件為培養溫度為26℃,搖床轉速140r/min。

高效能生物復合絮凝劑的制備方法,其包括如下步驟:將取代度為0.1~1的羧甲基淀
粉鈉和聚丙烯酰胺加入到黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物中即得,用于廢水處理時絮凝
劑的投入量為205mL/L。

實施例6本發明生物復合絮凝劑的絮凝實驗測定

在標準比色管中加入10mg干重釀酒酵母菌,加入1mL培養液,用0.01mol/LHCl
調節pH到3.5,加去離子水至5mL,30℃,輕輕振蕩5min,然后靜置10min,在721型
分光光度計540nm處測定。上層清液濁度B,以不加培養液的上相液濁度A為對照,通過
濁度的減少來確定絮凝程度,以絮凝率定量表示絮凝活性。


式中:A-540nm處對照上清液的OD值;

B-540nm處樣品上清液OD值

采用上述方法測定實施例1-5的絮凝率,并設置對照組1、對照組2和對照組3,其中
對照組1為實施例3中黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物(投入濃度為200mL/L,對照組2
為取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉(投入濃度為50g/L),對照組3為聚丙烯酰胺(投入量
為100g/L),其絮凝率測定結果如表1所示。

表1本發明生物復合絮凝劑的絮凝實驗測定

絮凝劑
加入量
絮凝率
實施例1
200mL/L
91.2%
實施例2
200mL/L
93.4%
實施例3
200mL/L
96.1%
實施例4
200mL/L
93.8%
實施例5
200mL/L
92.3%
對照組1
200mL/L
32.6%
對照組2
50g/L
15.3%
對照組3
100g/L
11.4%

由表1可以看出,黑曲霉和紅色諾卡氏菌的共發酵物具有一定的絮凝效果,但絮凝效
果不理想,其與取代度為0.1~1的羧甲基淀粉鈉以及聚丙烯酰胺組合后絮凝效果顯著提高,
提示三種活性組分在絮凝方面具有顯著的協同作用,其中本發明實施例3的絮凝效果最佳。

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