一種膠質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
【技術領域】
[0001] 本發明具體設及一種處理廢水的方法，尤其是膠質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，屬于廢水處理技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟的發展，城市化和工業化進程的不斷加速，廢水排放量也日益增加， 對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，威脅人類的健康和安全。重金屬廢水是指礦冶、機械制 造、化工、電子、儀表等工業生產過程中排出的含重金屬的廢水。重金屬(如含儒，儀，隸，鋒， 銅，高價鐵，鉛等)廢水是對環境污染最嚴重和對人類危害最大的工業廢水之一，其水質水 量與生產工藝有關。大量未經處理或處理不充分不合格的污廢水被用于灌概，使得農田受 到重金屬的污染，導致糧食不符合國家衛生標準，造成糧食產量低，營養下降。重金屬水污 染還對養殖業造成了極大的危害，水源污染使得原有的水處理工藝受到了前所未有的挑 戰。重金屬離子是廢水處理中的難點，廢水中的重金屬一般不能分解破壞，只能轉移其存在 位置和轉變其物化形態，傳統的廢水處理方法主要可為物理處理法和化學處理法，其能耗 大、費用高、效率低的特點使其應用受到了很大的限制。生物絮凝法是利用微生物或微生物 產生的代謝物進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 廣等優點，已引起國內外的重視。
[0003] 膠質芽抱桿菌于20世紀初分離得到，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，對金屬離子有較強的吸附性能，可W用于處理活性污泥、污 水、凈化水質，另外其具有多徑基結構，對金屬離子具有馨合作用，同時可W通過對有機物 的絮凝作用，增強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際應用價 值。但由于目前國內膠質芽抱桿菌多糖的生產效率較低、提取步驟復雜，導致多糖產量偏 低，而作為絮凝劑時多糖用量則較大，極大限制了該多糖的應用。
【發明內容】
[0004] 為解決上述問題，本發明提供了一套膠質芽抱桿菌高產多糖的方法，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] 為解決上述技術問題，本發明所提供的具體技術方案如下：
[0006] (1)選用膠質芽抱桿菌CGMCC 5766作為微生物多糖生產菌。
[0007] (2)菌種發酵培養:挑取生長良好的活化單菌落，接于種子培養基中，30~35Γ培 養20-3化，得種子菌；將種子菌按體積比1~10%轉接入發酵培養基，30~35°C培養60~ 8化。
[000引 （3)種子培養基配方(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)發酵培養基配方(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)膠質芽抱桿菌多糖的提取分離:將發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，沉淀復溶于等體積去離子水中，乙醇抽提3~5次，去離子水復溶沉 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 淀冷凍干燥得膠質芽抱桿菌多糖。
[0011] (6)膠質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] 所述膠質芽抱桿菌多糖和殼聚糖雙組份絮凝劑的應用如下:將制備好的膠質芽抱 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的轉速攬拌5~15min，觀察到完全絮凝后，沉降去除絮凝物，獲得經凈化處理的廢 水。
[0014] 本發明采用膠質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，本發明方法具有W下優點。一、通過培養基與發酵條件優化， 使微生物多糖發酵時間縮短、產量提高，生產成本降低;二、雙組份絮凝劑進行復配后，具有 分子量分布廣、結構多樣化等特點，促使兩者吸附效果相互補充，顯著增強了對金屬離子的 吸附絮凝作用，Ξ、雙組份絮凝劑進行復配后，絮凝效果增強，原料使用量減少，成本降低。
[0015] 經發明人研究表明，采用本發明方法處理廢水后，溶液濁度降低80% W上，Pb2+、 Ni2+、Fe3+降低90%W上，Zn2+、Cu2+降低80%W上。同時由于所采用的原料價格低廉，無毒無 害，使得本發明方法具有成本低、綠色環保等特點。該發明方法對于保護環境，減輕環境污 染，遏制生態變化趨勢，減輕廢水處理成本有著重要的意義。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1:利用膠質芽抱桿菌發酵生產多糖的方法
[0017] (1)選用膠質芽抱桿菌作為生產菌。
[0018] (2)菌株活化及發酵培養：
[0019] 種子培養基（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] 發酵培養基（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，接于種子培養基中，3(TC培養24h，得種子菌;將種子 菌按體積比4%轉接入發酵培養基，30°C，150巧m培養72h，得發酵液。
[0022] (3)多糖的提取分離:將發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，沉淀復溶于等體 積去離子水中，乙醇抽提3次，去離子水復溶沉淀，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，多糖產量可達到25g/L。
[0023] 實施例2:膠質芽抱桿菌多糖處理重金屬工業廢水
[0024] (1)菌株活化及發酵培養同實施例1。
[0025] (2)膠質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廢水:廢水經硝酸酸化后，將不同體積膠質芽抱 桿菌多糖絮凝劑投入到1L廢水中，W4(K)rpm的轉速攬拌lOmin，觀察到完全絮凝后，靜置沉 降。結果見表1，多糖絮凝劑添加量為15mL時可獲得穩定的吸附效率，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%，Fe3+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] 實施例3:微生物多糖與殼聚糖雙組份處理重金屬工業廢水
[0030] (1)菌株活化及發酵培養同實施例1。
[0031] (2)微生物多糖組份的配制同實施例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廢水:廢水經硝酸酸化后，將不同體積的雙組份 絮凝劑投入到1L廢水中，W40化pm的轉速攬拌lOmin，觀察到完全絮凝后，靜置沉降。
[0035] 結果見表2,雙組份絮凝劑添加量為8mL時可獲得穩定的吸附效率，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%，Fe 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，根據本發明的上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離 本發明上述基本技術前提下，還可W做出其他多種形式的修改、替換或變更。凡基于本發明 上述內容所直接導出或聯想到的所有變形，均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種膠質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) 選用膠質芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)作為微生物多糖生產菌，保藏號為 CGMCC 5766； (2) 菌種發酵培養:挑取生長良好的活化單菌落，接于種子培養基中，30~35°C培養20-30h，得種子菌;將種子菌按體積比1~10 %轉接入發酵培養基，30~35 °C培養60~80h; (3) 膠質芽孢桿菌多糖的提取分離:將發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，沉淀復溶于等體積去離子水中，乙醇抽提3~5次，去離子水復溶沉 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 淀冷凍干燥得膠質芽孢桿菌多糖； (4) 膠質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的轉速攪拌5~15min，觀察到完全 絮凝后，沉降去除絮凝物，獲得經凈化處理的廢水。2. 如權利要求1所述的方法，其特征是:所述種子培養基配方為: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. 如權利要求1所述的方法，其特征是:所述發酵培養基配方為: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】本發明公開了一種膠質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，屬廢水處理技術領域。包括以下步驟：1)選用膠質芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)作為生產菌，該菌株保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC 5766；2)菌株活化及發酵培養：菌株經選擇性培養基活化后，接種于種子培養基中培養，得種子菌；將種子菌接種于液體發酵培養基中發酵，得含膠質芽孢桿菌多糖的發酵液；3)雙組份絮凝劑的制備：將膠質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的轉速攪拌5?15min，觀察到完全絮凝后，沉降去除絮凝物，獲得經凈化處理的廢水。采用本發明方法處理廢水后，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
【申請號】CN201610220208
【發明人】李會, 閆玉潔, 史勁松, 許正宏, 李恒, 錢建瑛
【申請人】江南大學