專利名稱：一種微生物多糖絮凝劑的發酵方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理劑的制備方法，屬于現代微生物工程技術領域，具體 地說是一種微生物多糖絮凝劑的發酵方法。
背景技術：
在目前的微生物發酵研究與工業化生產中使用的發酵方法有分批培養、連續培 養與補料分批培養方法，各有特色。在給水及排水等中使用的無機鹽類絮凝劑，如，
硫酸鋁、氯化鋁、氯化鐵等，其處理效果不理想；高分子聚合無機鹽類絮凝劑,如， 聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等，在水處理中得到了較好的效果，但在使用中會對環 境產生一定的二次污染，鋁系產生的二次污染更加明顯。水中高濃度的鋁離子對 水生生物及植物有害，最終通過食物鏈與飲用水危害人類健康，其中老年性癡呆病 就是由于大腦中鋁含量過高所致。有機高分子絮凝劑,如，聚丙烯酰胺，其殘留物不 易被生物降解，對環境和人類健康不利，存在二次污染,特別是它的單體具有強烈 的神經毒素和致癌作用。因此，研究和開發絮凝效果好、應用范圍廣、易生物降解、
對環境安全的生物絮凝劑成為發展的必然。微生物產生的絮凝劑具有無毒無害、 具有生物降解性、生產原料易得、可大規模生產等優點，是取之不盡的生物資源。 就目前報道的微生物絮凝劑產生菌種而言都不同程度地存在著發酵周期長、原料 成本及生產成本高、浪費水資源的不足。
發明內容
本發明的目的是克服以上微生物絮凝劑在發酵生產方法上的不足，提供一種生 產周期短、原料成本及生產成本低、節約水資源,并適合于大規模工業化生產及工 業化應用的微生物多糖絮凝劑的發酵方法。
本發明的目的是按以下方式實現的，該方法包括培養基的制備、發酵培養及廢 液處理循環發酵使用。
本發明涉及的用微生物發酵方法生產的多糖絮凝劑是具有氨基陽離子、羧基及 羥基陰離子的生物多聚物，聚集及吸附能力大、絮凝功能強，是一種代表著絮凝 劑發展方向的新型水質處理劑。本發明的方法以節桿菌LF-Tou2為生產菌種，菌 種的制備已在專利號為"ZL200310105515.X"的專利文獻做過詳細的描述，采用 LF-Tou2為生產菌種，經本發明的發酵培養方法制備工業用微生物多糖絮凝劑。
選用節桿菌LF-Tou2為生產菌種，經發酵培養生產水處理用微生物多糖絮凝劑 的步驟如下a) 發酵培養基的組成
發酵培養基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖15 — 25份，(NH4)2S04l — 5份，K2HP04l — 8份，MgS04 0.1 — l份；CaCl2 0. 2 —1. 5份，玉米槳0. 1-1. 5份， 水1000份；
發酵培養基的制備步驟如下
取(NH4)2S04溶于150份水中備用，淀粉糖、K2HP04、 MgS04、 CaCl2和玉米漿 溶于850份水中備用，兩種溶液分別通過12(TC連續滅菌8min后加入發酵罐中攪 拌混合均勻備用
b) 發酵方法及發酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發酵罐，采用聯級菌種增殖發酵方法進行發酵，發酵罐 兩級串聯，發酵罐1投料系數為70%-78%，接種量為2%-10%;發酵罐1培養到8-14h， 將其中培養液的85%-95%轉到發酵罐2中，同時在發酵罐1中加入新鮮培養基重新 增殖培養，發酵罐2繼續培養至發酵結束。兩發酵罐控制的培養條件為溫度20-32 °C、攪拌轉速100-250轉/分、罐壓為0.01-0. 03MPa;
c) 發酵廢水循環回用
發酵結束將發酵罐2中的發酵液送超濾膜機組對發酵液進行過濾分離，得到 超濾透過液，將超濾透過液以20%-60%的比例與發酵用水混合用于配制配養基，循 環使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾獲得發酵用水，實現濾液循環利 用達到零排放。
發酵培養基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖18 — 22份，(NH4)2S04 2 — 4份，K2HP04 3—6份，MgS04 0. 3 —0. 8份，CaCl2 0. 5 — 1.2份，玉米漿0.4-1.2 份，水1000份.
發酵培養基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖20份，(NH4)2S04 3份， K2HP04 5份，MgS04 0. 6份，CaCl2 0. 8份，玉米槳0, 8份，水1000份。
發酵用水是清水或用超濾膜過濾發酵液后的超濾透過液或用納濾膜過濾超濾 透過液后的濾液。具體實施例
選用節桿菌LF-Tou2為生產菌種，經發酵培養生產水處理用微生物多糖絮凝劑 的步驟如下
a)發酵培養基的配制
發酵培養基的質量組成(份)
淀粉糖15 — 25， (NH4)2S04 1—5， K2HPO4 1 — 8， MgS04 0. l — l， CaCl2 0.2 —1. 5，玉米漿0. 1-1. 5，水1000。
取15y。的發酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85y。的發酵用水用于配制其它成分， 分別通過12(TC連續滅菌8min后在發酵罐中混合備用
b) 發酵方法及發酵條件控制發酵方法及發酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發酵罐，采用聯級菌種增殖發酵方法進行發酵，發酵罐 兩級串聯，發酵罐1投料系數為70°/。_78%，接種量為2%-10%;發酵罐l培養到8-14h，
將其中培養液的85%-95%轉到發酵罐2中，同時在發酵罐1中加入新鮮培養基重新增殖
培養，發酵罐2繼續培養至發酵結束。兩發酵罐控制的培養條件為溫度20-32°C、攪拌轉速 100-250轉/分、罐壓為0. 01-0. 03MPa;
c) 發酵廢水循環回用
發酵結束將發酵罐2中的發酵液送超濾膜機組對發酵液進行過濾分離，得到 超濾透過液，將超濾透過液以20°/。-60%的比例與發酵用水混合用于配制配養基，循 環使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾獲得發酵用水，實現濾液循環利 用達到零排放。
d) 發酵步驟的設備及工藝流程
發酵步驟涉及的設備有發酵罐、配料罐、無菌培養基儲罐、發酵液儲罐、超濾 膜機組、納濾膜等，工藝流程如下圖所示
本發明的微生物多糖絮凝劑的發酵方法與現有技術中各種生物絮凝劑的發酵 方法相比具有發酵周期短、原料成本及生產成本低、水資源利用效率高及無發酵 廢水排放等特點，具有重要的工程意義和顯著的經濟價值。
實施例1
a) 發酵培養基的配制 發酵培養基的質量組成(g/L):
淀粉糖20， (NH4)2S04 4， K2HP04 6， MgS04 0.8， CaCl2 1.3，玉米漿1.3，水 1000。
取15。/。的發酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85%的發酵用水水用于配制其它成 分，分別通過12(TC連續滅菌8min后在發酵罐中混合備用
b) 發酵方法及發酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發酵罐，發酵方法采用聯級菌種增殖發酵方法，發酵罐l 投料系數為75%，接種量為8%。發酵罐兩級串聯，發酵罐1培養到13h，將培養液 的90%轉到發酵罐2，同時在發酵罐1中加入新鮮培養基重新增殖培養，發酵罐2 繼續培養至發酵結束。兩發酵罐控制的培養條件為溫度3(TC、攪拌轉速220轉/分、罐壓為0. 02MPa。
c)發酵廢水循環回用
把超濾膜機組對發酵液超濾分離濃縮產生的超濾透過液以50°/。的比例與發酵 用水混合用于配制配養基，循環使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾重 新得到發酵用水。經發酵廢水循環回用技術的使用，發酵廢水達到零排放。
實施例2
a) 發酵培養基的配制發酵培養基的質量組成(g/L):
淀粉糖15， (NH4)2SCk 3， K2HP04 4， MgS04 0.5， CaCl2 1.0，玉米漿0.9，水 1000。
取15。/。的發酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85%的發酵用水水用于配制其它成 分，分別通過12(TC連續滅菌8min后在發酵罐中混合備用
b) 發酵方法及發酵條件控制
采用直葉渦輪式通氣發酵罐，發酵方法采用在位菌種增殖發酵法，發酵罐1 投料系數為70%，接種量為5%。發酵罐兩級串聯，發酵罐1培養到10h,將培養液 的85%轉到發酵罐2，同時在發酵罐1中加入新鮮培養基重新增殖培養，發酵罐2 繼續培養至發酵結束。兩發酵罐控制的培養條件為溫度25'C、攪拌轉速180轉/分、 罐壓為0. OlMPa。
c) 發酵廢水循環回用
把超濾膜機組對發酵液超濾分離濃縮產生的超濾透過液以40%的比例與發酵 用水混合用于配制配養基，循環使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾重 新得到發酵用水。經發酵廢水循環回用技術的使用，發酵廢水達到零排放。
使用本發明的方法發酵的微生物多糖絮凝劑具備了發酵步驟生產成本低、保證 了發酵高產率和節約發酵用水、便于自動化控制等特點，為后續工藝過程由發酵液 獲得高提取率的微生物多糖絮凝劑奠定了基礎。
權利要求
1.一種微生物多糖絮凝劑的發酵方法，其特征在于，選用節桿菌LF-Tou2為生產菌種，經發酵培養生產水處理用微生物多糖絮凝劑，該生物絮凝劑的發酵包括以下步驟a)發酵培養基的組成發酵培養基是由以下重量配比的原料組成淀粉糖15-25份，(NH4)2SO4 1-5份，K2HPO4 1-8份，MgSO4 0.1-1份，CaCl2 0.2-1.5份，玉米漿0.1-1.5份，水1000份；發酵培養基的制備步驟如下取(NH4)2SO4溶于150份水中備用，淀粉糖、K2HPO4、MgSO4、CaCl2和玉米漿溶于850份水中備用，兩種溶液分別通過120℃連續滅菌8min后加入發酵罐中攪拌混合均勻備用b)發酵方法及發酵條件控制采用直葉渦輪式通氣發酵罐，采用聯級菌種增殖發酵方法進行發酵，發酵罐兩級串聯，發酵罐1投料系數為70％-78％，接種量為2％-10％；發酵罐1培養到8-14h，將其中培養液的85％-95％轉到發酵罐2中，同時在發酵罐1中加入新鮮培養基重新增殖培養，發酵罐2則繼續培養至發酵結束。兩發酵罐控制的培養條件為溫度20-32℃、攪拌轉速100-250轉/分、罐壓為0.01-0.03MPa；c)發酵廢水循環回用發酵結束將發酵罐2中的發酵液送超濾膜機組對發酵液進行過濾分離，得到超濾透過液，將超濾透過液以20％-60％的比例與發酵用水混合用于配制配養基，循環使用6次后，用納濾膜對超濾透過液進行納濾獲得發酵用水，實現濾液循環利用達到零排放。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，發酵培養基是由以下重量配比 的原料組成淀粉糖18 — 22份，(NH4)2S04 2—4份，K2HPCk 3_6份，MgS04 0.3 —0. 8份，CaCl2 0. 5 —1.2份，玉米漿0. 4-1. 2份，水1000份。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，發酵培養基是由以下重量配比 的原料組成淀粉糖20份，(NH4)2S04 3份，K2HP(k5份，MgS04。. 6份，CaCl2 0. 8 份，玉米漿0.8份，水1000份。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，發酵用水是清水或用超濾膜過 濾發酵液后的超濾透過液或用納濾膜過濾超濾透過液后的濾液。
全文摘要
本發明提供一種微生物多糖絮凝劑的發酵方法，該方法是選用節桿菌LF-Tou2為微生物多糖絮凝劑的生產菌種，采用聯級菌種增殖發酵方法生產用于水質凈化的高效微生物多糖絮凝劑。本發明的微生物多糖絮凝劑，具有無毒、可生物降解，其優勢是生產成本低、應用范圍廣、使用效率高、應用無二次污染，還具有去除無機離子、降低有機物含量與吸附重金屬的綜合功能，應用于供水原水水質凈化、內陸湖泊水與污水水質處理、發酵工業生物產品分離等技術領域，經濟和社會效果非常顯著。
文檔編號C02F1/54GK101560536SQ20091001516
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月19日 優先權日2009年5月19日
發明者欒興社 申請人:山東齊東方投資有限公司