專利名稱：一種微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法
一種微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法。背景技術(shù)：
水是生命的起源，是人類和生物賴以生存不可缺少的物質(zhì)，也是工業(yè)發(fā)展的重要 條件。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人口的增長，我國每年的用水量和污水排放量也在增加，污水 和給水處理問題日益嚴(yán)峻。水處理技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用已經(jīng)成為維系社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā) 展的必要組成部分。絮凝技術(shù)是目前給水和廢水處理采用的主要方法，其效果主要取決于絮凝劑種 類。在絮凝技術(shù)發(fā)展史上，無機(jī)鹽類絮凝劑(如硫酸鋁、氯化鐵等)處理效果不理想。而聚 合無機(jī)鹽型絮凝劑(如聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等)處理效果雖良好，但用量大，對環(huán)境有 二次污染。如鋁離子可毒害水生生物和微生物，通過食物鏈和飲用水，最終危害人類健康。 而鐵系絮凝劑對金屬有腐蝕性，且使水有顏色，這使鋁及鐵系絮凝劑的應(yīng)用大受限制。有機(jī) 高分子絮凝劑如PAM具有用量少、絮凝速度快，但殘留物不易被生物降解，且其單體有強(qiáng)烈 的神經(jīng)毒性和“三致”效應(yīng)，造成二次污染，也要限制其應(yīng)用。在這種背景條件下，發(fā)展絮凝 效果好、適應(yīng)范圍廣、易生物降解、對環(huán)境無二次污染的生物絮凝劑成為必然。從環(huán)境質(zhì)量 角度考慮，微生物絮凝劑可滿足其要求的穩(wěn)定性和安全性；從處理水和廢水的效果來看，微 生物絮凝劑滿足其要求的高效性；從實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的難易程度來看，能產(chǎn)生絮凝劑的微 生物種類多，生長快，易于采用工程手段實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。并且隨著產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，可望降 低生產(chǎn)成本，從而實現(xiàn)低耗性。所以微生物絮凝劑完全符合絮凝劑選擇和開發(fā)的“四性”原 則，是當(dāng)今最具發(fā)展前途的絮凝劑之一。微生物絮凝劑是由微生物產(chǎn)生的一類生物大分子 物質(zhì)，能使其他物質(zhì)凝聚沉淀，且本身具有可降解性，可解決安全性和污染環(huán)境方面存在的 問題。因此在食品、發(fā)酵工業(yè)、水處理等領(lǐng)域必將有著廣泛的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外研究較多的還是微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選；外界條件(包括培養(yǎng)基 營養(yǎng)成分、培養(yǎng)基初始PH、培養(yǎng)溫度、通氣量等)對微生物絮凝劑產(chǎn)率的影響；微生物絮凝 劑的提純；絮凝劑化學(xué)組成、理化性質(zhì)及絮凝機(jī)理的研究；絮凝劑產(chǎn)生菌生長與微生物絮 凝劑產(chǎn)出的關(guān)系研究以及應(yīng)用研究等。但大多研究均局限于實驗室規(guī)模，對絮凝劑的工業(yè) 化生產(chǎn)方法及應(yīng)用工藝研究甚少，給其在工業(yè)上廣泛應(yīng)用造成障礙。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種低成本、適合工業(yè)化操作的絮凝劑生產(chǎn)方法。本發(fā)明的微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，包括如下步驟1)將菌種Aspergillus souae (醬油曲霉，從上海醫(yī)藥工業(yè)研究院菌種保藏中心 購進(jìn))培養(yǎng)固定于載體中；2)將步驟1)制得的固定有菌種的載體放入三相流化床反應(yīng)器中，加入滅菌的無 菌培養(yǎng)基，從反應(yīng)器的下部通入經(jīng)空氣過濾器過濾的無菌空氣，發(fā)酵完畢后發(fā)酵液(具有較高絮凝活性)從反應(yīng)器底部排出；新鮮的無菌培養(yǎng)基從上部添加，即進(jìn)入第二批發(fā)酵，依 次循環(huán)操作，用同一批種子可生產(chǎn)出高絮凝活性絮凝劑18 20批。步驟1)所述的菌種的培養(yǎng)固定，培養(yǎng)基(m/v)為NaN03 0. 3 0. 5 %，KC1 0. 05 0. 1%，K2HP040. 1 0. 5%，F(xiàn)eS04 0 . 001 0. 005%, MgS04 7H20 0. 05 0. 1%， 蔗糖 4 6% ；pH 5. 5 6. 5。步驟1)所述的載體為多孔聚酯顆粒，直徑為0. 1 1cm。步驟1)所述的菌株固定溫度為20 30°C，固液比3 10g/L，100 200r/min振 蕩培養(yǎng)40 60h后，菌體即被固定于載體中。步驟2)所述的發(fā)酵溫度為20 30°C，發(fā)酵期為6 12h，步驟2)所述的培養(yǎng)基中蔗糖濃度為1 3%，其他成分同步驟1)的培養(yǎng)基。反應(yīng)器為三相流化床反應(yīng)器，下通氣，所通氣為經(jīng)空氣過濾器過濾的無菌空氣，通 氣量要求不嚴(yán)，使載體懸浮起來即可。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明工藝采用了微生物固定化新技術(shù)，選用合適的固定化載體和方法以及發(fā)酵 工藝，進(jìn)行微生物絮凝劑的連續(xù)化生產(chǎn)，解決了目前微生物絮凝劑生產(chǎn)工藝落后、生產(chǎn)成本 高、效率低的缺點(diǎn)，該工藝用同一批固定化菌在三相流化床反應(yīng)器中可連續(xù)生產(chǎn)高絮凝活 性微生物絮凝劑20批次，且比普通工藝的生產(chǎn)效率提高了 4 6倍，降低了成本，是一種適 合工業(yè)化操作的絮凝劑生產(chǎn)新工藝。

圖1是本發(fā)明的反應(yīng)路線圖注(1)……(20)表示同一批固定化菌種可發(fā)酵20批次，即前一批發(fā)酵結(jié)束具有 較高絮凝活性的發(fā)酵液排出后再進(jìn)入第二批，依次類推。圖2是實施例1的菌體被固定于載體中的圖像。
具體實施方式實施例1 利用多孔聚酯泡沫為載體，選擇載體顆粒0.5X0. 5X0. 5cm3，固液比為3g/L， 25°C、100r/min振蕩培養(yǎng)50h后，菌體即被固定于載體中(見圖2)，且能夠較長時間保持高 的活性。將上述固定化細(xì)胞接種于三相流化床反應(yīng)器中，加入發(fā)酵培養(yǎng)基，控制溫度在 25°C左右，發(fā)酵期12h，即可得到具有較高絮凝活性的發(fā)酵液，將此批發(fā)酵液從反應(yīng)器底部 排出后，新鮮的無菌發(fā)酵培養(yǎng)基從上部添加，即進(jìn)入第二批發(fā)酵，依次類推，反應(yīng)路線見圖 1，此次實驗同一批種子生產(chǎn)18批次，18批絮凝劑絮凝率絮凝活性均在90%以上，生產(chǎn)18 批絮凝劑經(jīng)歷的時間為266小時(其中包括50小時的固定化時間)，而游離菌每生產(chǎn)一批 絮凝劑一般需要72小時，生產(chǎn)18批共需18X72 = 1296小時，即通過固定化操作，省去每 批菌體的接種及增殖時間，該工藝的生產(chǎn)效率比普通的生產(chǎn)工藝效率提高4. 87倍。實施例2 菌種的固定化操作同上，發(fā)酵溫度控制在30°C左右，發(fā)酵期10h，其它工藝操作同上，此次實驗同一批種子生產(chǎn)20批次，20批絮凝劑絮凝率絮凝活性均在88%以上，生產(chǎn)20 批絮凝劑經(jīng)歷的時間為250小時(其中包括50小時的固定化時間)，而游離菌每生產(chǎn)一批 絮凝劑一般需要72小時，生產(chǎn)20批共需18X72 = 1440小時，即通過固定化操作，省去每 批菌體的接種及增殖時間，該工藝的生產(chǎn)效率比普通的生產(chǎn)工藝效率提高5. 76倍。
權(quán)利要求
一種微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，包括如下步驟1)將菌種Aspergillus souae，即醬油曲霉，從上海醫(yī)藥工業(yè)研究院菌種保藏中心購進(jìn)，培養(yǎng)固定于載體中；2)將步驟1)制得的固定有菌種的載體放入三相流化床反應(yīng)器中，加入滅菌的無菌培養(yǎng)基，從反應(yīng)器的下部通入經(jīng)空氣過濾器過濾的無菌空氣，發(fā)酵完畢后發(fā)酵液從反應(yīng)器底部排出；新鮮的無菌培養(yǎng)基從上部添加，即進(jìn)入第二批發(fā)酵，依次類推，用同一批種子可生產(chǎn)出高絮凝活性絮凝劑18～20批。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟1)所述的菌種 的培養(yǎng)固定，培養(yǎng)基(m/v)為NaN03 0 . 3 0. 5%，KC1 0. 05 0. 1 %，K2HP04 0.1 0.5%， FeS040 . 001 0. 005%, MgS04 7H20 0. 05 0. 1%，蔗糖 4 6% ；pH 5. 5 6. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟1)所述的載體 為多孔聚酯顆粒，直徑為0. 1 1cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟1)所述的菌株 固定溫度為20 30°C，固液比3 10g/L，100 200r/min振蕩培養(yǎng)40 60h后，菌體即 被固定于載體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)所述的發(fā)酵 溫度為20 30°C，發(fā)酵期為6 12h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟2)所述的培養(yǎng) 基中蔗糖濃度為1 3%，其他成分同步驟1)的培養(yǎng)基。
全文摘要
一種微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法，屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種微生物絮凝劑的生產(chǎn)方法。包括如下步驟1)將菌種Aspergillus souae培養(yǎng)固定于載體中；2)將步驟1)制得的固定有菌種的載體放入三相流化床反應(yīng)器中，加入滅菌的無菌培養(yǎng)基，從反應(yīng)器的下部通入無菌空氣，發(fā)酵完畢后具有高發(fā)酵活性的發(fā)酵液從反應(yīng)器底部排出，固定化菌體留存于反應(yīng)器中，即完成第一批發(fā)酵；第一批產(chǎn)品排出反應(yīng)器后，新鮮的無菌培養(yǎng)基從上部添加，即進(jìn)入第二批發(fā)酵，依次完成多批。本發(fā)明采用了微生物固定化新技術(shù)，選用合適的固定化載體和方法以及發(fā)酵工藝，進(jìn)行微生物絮凝劑的連續(xù)化生產(chǎn)，該工藝用同一批固定化菌在三相流化床反應(yīng)器中可連續(xù)生產(chǎn)高絮凝活性微生物絮凝劑20批次，且比普通工藝的生產(chǎn)效率提高了4～6倍，降低了成本，是一種適合工業(yè)化操作的絮凝劑生產(chǎn)新工藝。
文檔編號C02F1/52GK101845459SQ201010137960
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者劉云潔, 唐靜, 王蘭, 趙璇 申請人:南開大學(xué)