CN111995061A - 一种复合生物絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

一种复合生物絮凝剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复合生物絮凝剂及其制备方法，所述的絮凝剂由微生物絮凝剂干粉、氯化铁、硫酸亚铁、氧化镁改性膨润土制备而得。通过在微生物絮凝剂中引入磁性物质，然后与改性膨润土复合制备成复合生物絮凝剂，克服了微生物絮凝剂难以分离的缺点，同时，微生物絮凝剂与无机絮凝剂配合使用可以提高絮凝效率，减少投加量，降低二次污染。

Description

一种复合生物絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种复合生物絮凝剂及其制备方法。
背景技术
絮凝技术是国内外常用的一种提高水质处理效率的方法，可以有效去除高浓度有机废水中的污染物，以及一些溶解性的杂质，微生物絮凝剂因其高效、易降解、无二次污染的优点，越来越多地取代无机和有机合成高分子絮凝剂应用到废水处理工程中。吸附和离子交换脱氨氮技术由于其工艺简单、操作方便、运行稳定的优势，越来越引起人们的重视。但是单一使用微生物絮凝剂存在制备周期长，絮凝剂难以分离的缺点。
发明内容
针对现有微生物絮凝剂存在的制备周期长，难以分离的缺陷，本发明提供一种复合生物絮凝剂及其制备方法，采用微生物絮凝剂与无机絮凝剂共混，引入磁性材料，降低微生物絮凝剂的使用量，提高絮凝剂的分离效率。
本发明使用的菌种为产絮菌株-克雷伯氏菌株Klebsiella sp.J1，保藏号：CGMCCNO.6243。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用复合生物絮凝剂，由以下组分制备而成：微生物絮凝剂干粉、氯化铁、硫酸亚铁、氧化镁改性膨润土。
所述的复合生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）从菌株培养基取一接种环的产絮菌株接种到100mL的液体发酵培养基中，在30°C，转速为120r/min的摇床中培养24h，得到种子液；
（2）按照液体发酵培养基体积的7%，将培养好的种子液再次接入液体发酵培养基中，，在30°C、转速为120r/min的摇床中发酵21～24h，使得菌体分泌絮凝剂；
（3）将分泌絮凝剂的液体培养液在1000r/min下离心除去菌体，上清液在-80°C环境下冻干，制备得到微生物絮凝剂干粉；
（4）按照氯化铁:硫酸亚铁:超纯水=（3～5）:（2～4）:50，将氯化铁和硫酸亚铁溶于超纯水中，得到混合液，再向混合液中快速添加超纯水质量10%的氨水，加热至90℃并连续搅拌30min，冷却至室温，过滤、洗涤干燥后收集黑色沉淀，得到磁性颗粒；
（5）按照固液比为1:1000将磁性颗粒超声分散于超纯水中，然后加入微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠，于冰浴中搅拌5h，最后分离沉淀，洗涤干燥，得到磁性微生物絮凝剂；
（6）将氧化镁改性膨润土与磁性微生物絮凝剂按照质量比为2:1进行混合，即得到复合生物絮凝剂。
本发明制备的微生物絮凝为蛋白型微生物絮凝剂，其含有羟基、羧基以及含硫基团，对各类重金属、氨氮、固体颗粒具有很好的吸附作用；在微生物絮凝剂中引入磁性物质，然后与改性膨润土复合制备成复合生物絮凝剂，克服了微生物絮凝剂难以分离的缺点，同时，微生物絮凝剂与无机絮凝剂配合使用可以提高絮凝效率，减少投加量，降低二次污染。氧化镁改性的膨润土对氨氮具有很好的吸附性能，同时改性后的膨润土表面孔隙率增多，使得膨润土的吸附性能提高，与微生物絮凝剂一起作用对废水进行絮凝后，两者可以相互吸附，提高了改性膨润土的分离效率。
作为本发明的进一步改进，步骤（5）使用的磁性颗粒、微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠的质量比为1:1:0.1。
磁性颗粒的用量影响絮凝剂的分离效果，用量越大后期分离效率越高，但是会导致改性膨润土与微生物絮凝剂之间的吸附作用降低，不易于两个联合分离。
作为本发明的进一步改进，所述的菌株培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl0.1g/L，酵母膏5g/L，pH 7.0~7.2，121°C下灭菌20min。
作为本发明的进一步改进，所述的液体发酵培养基配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，K2HPO45g/L，NaCl 0.1g/L，KH2PO4 2g/L，尿素0.5g/L，MgSO4•7H2O 0.2g/L，pH 7.2~7.5，l12°C下灭菌30min。
作为本发明的进一步改进，所述的氧化镁改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：
取膨润土用蒸馏水漂洗，并在105ºC下烘干，然后将烘干至恒重的膨润土与氧化镁按照质量比为（3～4）:1完全混合，置于马弗炉中于400℃下焙烧4h，即制成改性膨润土。
本发明的有益效果：
本发明在微生物絮凝剂中引入磁性材料，然后将其与无机絮凝剂共混制备得到复合生物絮凝剂，有效减少了微生物絮凝剂的用量从而降低成本，避免造成二次污染，同时提高了絮凝剂的分离效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种复合生物絮凝剂，由以下组分制备而成：微生物絮凝剂干粉、氯化铁、硫酸亚铁、氧化镁改性膨润土。
所述的复合生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）从菌株培养基取一接种环的产絮菌株接种到100mL的液体发酵培养基中，在30°C，转速为120r/min的摇床中培养24h，得到种子液；
（2）按照液体发酵培养基体积的7%，将培养好的种子液再次接入液体发酵培养基中，，在30°C、转速为120r/min的摇床中发酵21h，使得菌体分泌絮凝剂；
（3）将分泌絮凝剂的液体培养液在1000r/min下离心除去菌体，上清液在-80°C环境下冻干，制备得到微生物絮凝剂干粉；
（4）按照氯化铁:硫酸亚铁:超纯水=3:2:50，将氯化铁和硫酸亚铁溶于超纯水中，得到混合液，再向混合液中快速添加超纯水质量10%的氨水，加热至90℃并连续搅拌30min，冷却至室温，过滤、洗涤干燥后收集黑色沉淀，得到磁性颗粒；
（5）按照固液比为1:1000将磁性颗粒超声分散于超纯水中，然后按照磁性颗粒、微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠的质量比为1:1:0.1加入微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠，于冰浴中搅拌5h，最后分离沉淀，洗涤干燥，得到磁性微生物絮凝剂；
（6）将氧化镁改性膨润土与磁性微生物絮凝剂按照质量比为2:1进行混合，即得到复合生物絮凝剂。
所述的菌株培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl0.1g/L，酵母膏5g/L，pH 7.0，121°C下灭菌20min。
所述的液体发酵培养基配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，K2HPO45g/L，NaCl0.1g/L，KH2PO4 2g/L，尿素0.5g/L，MgSO4•7H2O 0.2g/L，pH 7.2，l12°C下灭菌30min。
所述的氧化镁改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：
取膨润土用蒸馏水漂洗，并在105ºC下烘干，然后将烘干至恒重的膨润土与氧化镁按照质量比为3:1完全混合，置于马弗炉中于400℃下焙烧4h，即制成改性膨润土。
实施例2
一种复合生物絮凝剂，由以下组分制备而成：微生物絮凝剂干粉、氯化铁、硫酸亚铁、氧化镁改性膨润土。
所述的复合生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）从菌株培养基取一接种环的产絮菌株接种到100mL的液体发酵培养基中，在30°C，转速为120r/min的摇床中培养24h，得到种子液；
（2）按照液体发酵培养基体积的7%，将培养好的种子液再次接入液体发酵培养基中，，在30°C、转速为120r/min的摇床中发酵24h，使得菌体分泌絮凝剂；
（3）将分泌絮凝剂的液体培养液在1000r/min下离心除去菌体，上清液在-80°C环境下冻干，制备得到微生物絮凝剂干粉；
（4）按照氯化铁:硫酸亚铁:超纯水=5:4:50，将氯化铁和硫酸亚铁溶于超纯水中，得到混合液，再向混合液中快速添加超纯水质量10%的氨水，加热至90℃并连续搅拌30min，冷却至室温，过滤、洗涤干燥后收集黑色沉淀，得到磁性颗粒；
（5）按照固液比为1:1000将磁性颗粒超声分散于超纯水中，然后按照磁性颗粒、微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠的质量比为1:1:0.1加入微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠，于冰浴中搅拌5h，最后分离沉淀，洗涤干燥，得到磁性微生物絮凝剂；
（6）将氧化镁改性膨润土与磁性微生物絮凝剂按照质量比为2:1进行混合，即得到复合生物絮凝剂。
所述的菌株培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl0.1g/L，酵母膏5g/L，pH 7.2，121°C下灭菌20min。
所述的液体发酵培养基配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，K2HPO45g/L，NaCl0.1g/L，KH2PO4 2g/L，尿素0.5g/L，MgSO4•7H2O 0.2g/L，pH 7.5，l12°C下灭菌30min。
所述的氧化镁改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：
取膨润土用蒸馏水漂洗，并在105ºC下烘干，然后将烘干至恒重的膨润土与氧化镁按照质量比为4:1完全混合，置于马弗炉中于400℃下焙烧4h，即制成改性膨润土。
实施例3
一种复合生物絮凝剂，由以下组分制备而成：微生物絮凝剂干粉、氯化铁、硫酸亚铁、氧化镁改性膨润土。
所述的复合生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）从菌株培养基取一接种环的产絮菌株接种到100mL的液体发酵培养基中，在30°C，转速为120r/min的摇床中培养24h，得到种子液；
（2）按照液体发酵培养基体积的7%，将培养好的种子液再次接入液体发酵培养基中，，在30°C、转速为120r/min的摇床中发酵21～24h，使得菌体分泌絮凝剂；
（3）将分泌絮凝剂的液体培养液在1000r/min下离心除去菌体，上清液在-80°C环境下冻干，制备得到微生物絮凝剂干粉；
（4）按照氯化铁:硫酸亚铁:超纯水=4:3:50，将氯化铁和硫酸亚铁溶于超纯水中，得到混合液，再向混合液中快速添加超纯水质量10%的氨水，加热至90℃并连续搅拌30min，冷却至室温，过滤、洗涤干燥后收集黑色沉淀，得到磁性颗粒；
（5）按照固液比为1:1000将磁性颗粒超声分散于超纯水中，然后按照磁性颗粒、微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠的质量比为1:1:0.1加入微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠，于冰浴中搅拌5h，最后分离沉淀，洗涤干燥，得到磁性微生物絮凝剂；
（6）将氧化镁改性膨润土与磁性微生物絮凝剂按照质量比为2:1进行混合，即得到复合生物絮凝剂。
所述的菌株培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl0.1g/L，酵母膏5g/L，pH 7.1，121°C下灭菌20min。
所述的液体发酵培养基配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，K2HPO45g/L，NaCl0.1g/L，KH2PO4 2g/L，尿素0.5g/L，MgSO4•7H2O 0.2g/L，pH 7.1，l12°C下灭菌30min。
所述的氧化镁改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：
取膨润土用蒸馏水漂洗，并在105ºC下烘干，然后将烘干至恒重的膨润土与氧化镁按照质量比为3.2:1完全混合，置于马弗炉中于400℃下焙烧4h，即制成改性膨润土。
应用例
取某养猪场废水样品，测量得到其初始氨氮浓度、COD分别为800mg/L、1100mg/L，然后将废水样品分成三组，每组100mL水样，每组分别加入实施例1～3制备的絮凝剂10g，搅拌处理30min，静置30min后，测量其氨氮浓度、COD，其结果见表1。
表1各组处理后的各项物质浓度数据表（单位：mg/L）
Figure 273205DEST_PATH_IMAGE002
由表1可知，本发明实施例制备的絮凝剂具有很好的絮凝效果。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种复合生物絮凝剂，其特征在于，由以下组分制备而成：微生物絮凝剂干粉、氯化铁、硫酸亚铁、氧化镁改性膨润土。
2.根据权利要求1所述的复合生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）从菌株培养基取一接种环的产絮菌株接种到100mL的液体发酵培养基中，在30°C，转速为120r/min的摇床中培养24h，得到种子液；
（2）按照液体发酵培养基体积的7%，将培养好的种子液再次接入液体发酵培养基中，，在30°C、转速为120r/min的摇床中发酵21～24h，使得菌体分泌絮凝剂；
（3）将分泌絮凝剂的液体培养液在1000r/min下离心除去菌体，上清液在-80°C环境下冻干，制备得到微生物絮凝剂干粉；
（4）按照氯化铁:硫酸亚铁:超纯水=（3～5）:（2～4）:50，将氯化铁和硫酸亚铁溶于超纯水中，得到混合液，再向混合液中快速添加超纯水质量10%的氨水，加热至90℃并连续搅拌30min，冷却至室温，过滤、洗涤干燥后收集黑色沉淀，得到磁性颗粒；
（5）按照固液比为1:1000将磁性颗粒超声分散于超纯水中，然后加入微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠，于冰浴中搅拌5h，最后分离沉淀，洗涤干燥，得到磁性微生物絮凝剂；
（6）将氧化镁改性膨润土与磁性微生物絮凝剂按照质量比为2:1进行混合，即得到复合生物絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的复合生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）使用的磁性颗粒、微生物絮凝剂干粉和过硫酸钠的质量比为1:1:0.1。
4.根据权利要求2所述的复合生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述的菌株培养基配方为：蛋白胨10g/L，NaCl0.1g/L，酵母膏5g/L，pH 7.0~7.2，121°C下灭菌20min。
5.根据权利要求2所述的复合生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述的液体发酵培养基配方为：葡萄糖10g/L，酵母膏0.5g/L，K2HPO45g/L，NaCl 0.1g/L，KH2PO4 2g/L，尿素0.5g/L，MgSO4•7H2O 0.2g/L，pH 7.2~7.5，l12°C下灭菌30min。
6.根据权利要求2所述的复合生物絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述的氧化镁改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：
取膨润土用蒸馏水漂洗，并在105ºC下烘干，然后将烘干至恒重的膨润土与氧化镁按照质量比为（3～4）:1完全混合，置于马弗炉中于400℃下焙烧4h，即制成改性膨润土。
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