申请日2013.02.01
公开(公告)日2013.06.05
IPC分类号C02F11/14; C12R1/10; C12P13/02
摘要
本发明涉及污水处理领域，具体地，本发明涉及一种生物型污泥调理剂及其应用。本发明的生物污泥调理剂，其制备方法包括以下步骤：1)制备种子液：将冷冻保藏的保藏编号为CGMCC No.4156的地衣芽孢杆菌P-104菌种接种到LB液体种子培养基中，培养8-14h;2)发酵培养：将步骤1)的种子液接种于发酵培养基中，其中，3%-5%的接种量接入种子液;pH为5.0-9.0，30-37℃下150-200r/min培养30-36h，收集发酵液制成污泥调理剂。本发明的调理剂絮凝活性高，可大大提高污泥的脱水效率;其应用时用量远远低于传统的调理剂;本发明的污泥调理剂为微生物的代谢产物，具有环境友好性和生物可降解性，且不产生二次污染。
权利要求书
1.一种生物污泥调理剂，其特征在于，所述生物污泥调理剂的制备方法包括以 下步骤：
1)制备种子液：将冷冻保藏的保藏编号为CGMCC No.4156的地衣芽孢杆菌 P-104菌种接种到LB液体种子培养基中，培养8-14h;
2)发酵培养：将步骤1)的种子液接种于发酵培养基中，其中，1%-5%的接种 量接入种子液;pH5.0-9.0，30-37℃下150-200r/min培养30-36h，收集发酵液制成 污泥调理剂。
2.根据权利要求1所述的生物污泥调理剂，其特征在于，步骤2)所述发酵培 养基为：每1L培养基加入谷氨酸钠10-50g，葡萄糖10-80g，柠檬酸钠5-15g，硫 酸铵5-15g，MnSO40.15g，MgSO40.8g，K2HPO40.6g和NaNO34g，补充蒸馏水 至1000mL。
3.根据权利要求1所述的生物污泥调理剂，其特征在于，步骤2)所述种子液 接种量为3%。
4.根据权利要求1所述的生物污泥调理剂，其特征在于，步骤2)所述pH为 7.5。
5.权利要求1所述生物污泥调理剂在污水处理中的应用。
6.一种污泥调理方法，包括以下步骤：
1)取活性污泥，调节pH5.0-9.0，按0.003%-0.04%体积比加入权利要求1所述 的生物污泥调理剂;
2)以220rpm搅拌1min，然后以80rpm速度搅拌30s，静置，静置时间大于 等于5min。
说明书
一种生物污泥调理剂及其应用
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体地，本发明涉及一种生物污泥调理剂及其应用。
背景技术
活性污泥法是目前应用最为广泛的污水生物处理技术，同时产生大量的剩余污 泥。污泥脱水已成为污泥处理及处置流程中一个非常重要的环节，通过添加污泥调 理剂改善污泥的脱水性能，进而减少污泥体积来节省后续运输、填埋、焚烧等处理 成本。
目前，常用的污泥调理剂主要有无机调理剂、有机高分子调理剂和微生物调理 剂。无机调理剂主要是铝盐和铁盐聚合物，如聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化 铁、聚合硫酸铁，其价格便宜在某些行业具有一定的应用，但铝盐具有毒性，可通 过食物链和饮用水危害人类健康，铁盐对金属具有腐蚀性，使水带色，且使用过程 中耗量较大。有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺等具有用量少，絮凝速度快等优点，应 用广泛，不少研究者对其进行改性研究，但其不易生物降解，且单体丙烯酸酰胺具 有神经毒性，是致癌物质。目前，天然有机高分子调理剂主要是碳水化合物(多聚 糖类、壳聚糖类、甲壳素类、微生物调理剂类)，其产量约占高分子絮凝剂总量的20% 左右。改性天然高分子调理剂的原料来自动植物，一般无毒性，可以防止出现二次 污染。相对于传统的无机、有机调理剂，天然高分子调理剂具有来源广泛，无毒， 絮凝活性高，易生物降解等优点，其应用范围在不断扩大，应用前景可观。
微生物调理剂，即微生物絮凝剂，是利用生物技术，从微生物菌体或其分泌物 中提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理絮凝剂。微生 物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全和环境污染 方面的缺陷，易于生物降解，无二次污染。目前，微生物絮凝剂已应用于纸浆废水、 染料废水处理，污泥脱水及发酵菌体去除等领域，取得了良好的絮凝效果。微生物 絮凝剂主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA以及絮凝活性的菌体等。
活性污泥含水率≥99%，含有大量亲水性胶体物质，沉淀性能与脱水性能都很差。 加入污泥调理剂后通过双电层压缩、吸附电中和、吸附架桥卷扫网铺等作用去除颗 粒的间隙水，使细小松散的污泥颗粒相互聚集成密度较大的颗粒沉淀下来。在污泥 脱水前进行调质处理是提高污泥脱水的有效方法。目前，无机和有机调理剂用量大、 腐蚀性强、易带来二次污染。因此，开发絮凝活性高、易生物降解、环境友好、深 度脱水的生物絮凝剂显得极为迫切且具有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于，为解决上述问题，提供一种高效、节能、环保的污泥调理 剂，应用于提高污泥的沉降性能与脱水性能。
本发明的发明人为实现上述目的，提出并完成了本发明。
本发明的生物污泥调理剂，其制备方法包括以下步骤：
1)制备种子液：将冷冻保藏的保藏编号为CGMCC No.4156的地衣芽孢杆菌 P-104菌种接种到LB液体种子培养基中，培养8-14h;
2)发酵培养：将步骤1)的种子液接种于发酵培养基中，其中，1%-5%的接种 量接入种子液;pH为5.0-9.0，30-37℃下150-200r/min培养30-36h，收集发酵液制 成污泥调理剂。
本发明使用的地衣芽孢杆菌P-104(Bacillus licheniformis)为现有菌种，该菌于 2010年9月14日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝 阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，100101)，其保藏编号为： CGMCC No.4156。
上述菌种在使用前的保藏，优选地，在不高于-70℃冷冻条件下甘油管保藏。
根据本发明的生物污泥调理剂，其中，步骤2)所述发酵培养基为：每1L培养 基加入谷氨酸钠10-50g，葡萄糖10-80g，柠檬酸钠5-15g，硫酸铵5-15g，MnSO40.15g，MgSO40.8g，K2HPO40.6g和NaNO34g，补充蒸馏水至1000mL。
根据本发明的生物污泥调理剂，优选地，步骤2)所述种子液接种量为3%。进 一步优选地，步骤2)所述pH为7.5。再进一步优选地，步骤2)的发酵条件为37℃ 下180r/min培养30-36h。
本发明还提供了上述生物污泥调理剂在污水处理中的应用。
本发明还提供了一种污泥调理方法，包括以下步骤：
1)取活性污泥，调节pH5.0-9.0，按0.003%-0.04%体积比加入权利要求1所述 的生物污泥调理剂;
2)以220rpm搅拌1min，然后以80rpm速度搅拌30s。
本发明所使用的地衣芽孢杆菌P-104高产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)。γ-PGA是一种 由微生物发酵法制得的生物高分子，具有水溶性，黏性，可生物降解，不含毒性。γ-PGA 是一种特殊的阴离子自然聚合物，是以α-胺基(α-amino)和γ-羧基(γ-caboxyl)之间 经酰胺键结(amide linkage)所构成的同型聚酰胺(homo-polyamide)。γ-PGA的分子量 一般为50-2000kDa。地衣芽孢杆菌P-104所产γ-PGA具有超高分子量>>2500kDa。 超高分子量γ-PGA线型链能够同时吸附多个悬浮颗粒，如污泥，絮凝效果良好，有 助于污泥脱水。超高分子量γ-PGA具有絮凝活性高，投加量少，无二次污泥，在污 泥脱水中具有潜在的用途。目前未见γ-PGA应用于污泥调理中的应用，并且，直接 将γ-PGA应用于污泥处理，生产成本太高，无法大规模应用。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明采用的菌种产剂量高，摇瓶培养24h，发酵液中γ-PGA浓度可达44.7 g/L，比生产速率为1.49g/(L·h)，是已报道的超高分子量γ-PGA菌株生产速率的2倍; 产物分子量高，发酵所得γ-PGA分子量大于2500kDa。
2、本发明的调理剂絮凝活性高，可大大提高污泥的脱水效率。
3、本发明的调理剂所需用量少，其应用时用量远远低于聚合氯化铝、聚丙烯酰 胺等传统的调理剂。
4、本发明的调理剂为微生物的代谢产物，具有环境友好性和生物可降解性，且 不产生二次污染。