[发明专利]抗洪救灾饮水专用生物絮凝剂发酵液和絮凝剂的生产方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种抗洪救灾饮水专用生物絮凝剂发酵液和絮凝剂的生产方法及其应用。

背景技术

我国是一个夏季多暴雨的国度，近年来，受全球气候变化的影响，我国的灾害性天气日益严重，洪涝灾害更是频繁发生。洪涝灾害常将地面大量泥沙冲入水中，地下水和水源水水质受到不同程度的污染，造成饮用水中泥沙含量增大，浑浊度升高；细菌量增大，致使人畜饮水困难。因此，为洪涝灾区提供符合条件的饮用水成为救灾工作的重要内容之一，直接影响着抗洪救灾工作的顺利开展。

通常，采用絮凝剂对含有沉淀物的水源水进行絮凝后供人们饮用。常用的絮凝剂分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和生物絮凝剂。无机絮凝剂主要有聚合氯化铝、聚合氯化铁(PFC)等，使用时存在着使用量大，铝盐有毒性，长期饮用则可能导致老年性痴呆症等问题，不利于人体健康。有机絮凝剂包括淀粉等天然絮凝剂和聚丙烯酰胺等人工合成有机絮凝剂。淀粉类天然絮凝剂效果欠佳，使用较少；聚丙烯酰胺是目前使用最多的人工合成有机絮凝剂，如用于生活污水处理后的絮凝沉淀，但由于聚丙烯酰胺单体是很强的神经毒素和具有强致癌性，发达国家严格规定了其使用浓度。美国规定聚丙烯酰胺的最大允许浓度为1mg/L，英国规定聚丙烯酰胺的投加量平均不得超过0.5mg/L，最大投加量不得超过1mg/L。

生物絮凝剂被称为第三代絮凝剂，是以现代生物技术为手段，通过微生物发酵、抽提、精制等步骤获得。生物絮凝剂主要成份为天然高分子物质，具有高效、无毒、易降解、无二次污染等特点，有效地克服了无机絮凝剂和人工合成有机絮凝剂在安全和环境方面存在的问题，是环境友好型的绿色絮凝剂，越来越受到各国水处理工作者的重视。

尽管生物絮凝剂具有上述优点，但目前其推广应用仍受到制约，主要原因在于絮凝剂生产成本高、絮凝剂产量较低等。为了降低生产成本，人们尝试采用工农业农副产物生产絮凝剂的研究，以专利申请号200710158897.0为代表相关专利技术分别报道了以谷氨酸发酵废水、豆渣、制氢废液等废弃物为原料生产生物絮凝剂，专利申请号为200410043861.4的专利则探讨了以纤维素类生物质材料为原材料，生产复合型生物絮凝剂的二段式发酵方法，在这些专利技术中，将废弃物中的碳源作为生物絮凝剂生产所需的碳源物质以降低生产成本，没有涉及到生物絮凝剂生产过程中所需的氮源物质。。

发明内容

针对上述现状，本发明提供了一种简单易行、成本低廉的抗洪救灾饮水专用生物絮凝剂发酵液的生产方法和絮凝剂的生产方法，以及絮凝剂发酵液在被洪水污染的水源水处理中的应用。

本发明中，发酵菌种为褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)，从中国科学院微生物所菌种保存中心购买，该菌株具有很强的产生胞外多糖的能力。

褐球固氮菌又称圆褐固氮菌，球形、对生、菌体呈“8”字形排列。褐球固氮菌的固氮能力较强，细胞外形成厚厚的以多糖为主要成分的荚膜。褐球固氮菌能分泌生长素类物质，能促进植株生长，农业生产上已作为微生物肥料生产菌制成菌剂施用，以提高农作物的产量。因而，褐球固氮菌已被证实无毒无害，用于生产抗洪救灾饮水专用生物絮凝剂，具有安全性高的特点；同时，褐球固氮菌的自生固氮特性，发酵过程中不需再添加其他无机或有机氮源，可以有效降低生产成本。

本发明首先提供一种抗洪救灾饮水专用生物絮凝剂发酵液的生产方法，将褐球固氮菌活化、培养至对数生长期，作为种子液接种至无氮培养液中，经发酵获得专用生物絮凝剂发酵液。

所述的方法，所述无氮培养液的最佳碳源为蔗糖，浓度为8g/L。

所述的方法，所述发酵过程中，以无氮培养液所含的空气中的N₂作为氮源。

所述的方法，所述发酵过程中，添加的无机盐分别为磷酸氢二钾0.8g/L和硫酸镁0.5g/L。

所述的方法，所述发酵过程中，发酵条件为，转速150r/min，发酵温度28-30℃，培养时间为48小时。

本发明还提供一种抗洪救灾饮水专用生物絮凝剂发酵液在在被洪水污染的饮用水源水处理中的应用，向污染水源水中加入所述生物絮凝剂或发酵液，添加CaCl₂为助凝剂，所述CaCl₂添加量为0.5g/L。

本发明还提供一种抗洪救灾饮水专用生物絮凝剂制品的生产方法，将活化的褐球固氮菌培养至对数生长期，作为种子液接种至无氮培养液中，发酵后即可获得专用生物絮凝剂发酵液，发酵液再经离心、丙酮沉淀、乙醇洗涤、真空干燥即获得生物絮凝剂制品。