一種類芽孢桿菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑及其應(yīng)用的制作方法

本發(fā)明屬于微生物絮凝劑水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種類芽孢桿菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

生活污水和工業(yè)污水的大量排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，影響生態(tài)平衡。絮凝劑與污水中的色素、固體懸浮顆粒、重金屬離子等污染物能夠進(jìn)行結(jié)合，形成較大的絮凝體進(jìn)而沉降，方便對(duì)各種污染物的集中處理，在經(jīng)絮凝劑處理后，污水的水質(zhì)得到凈化。目前，絮凝劑大致可以分為三類：無(wú)機(jī)絮凝劑，包括鐵鹽、鋁鹽、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等；人工合成有機(jī)高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺及其衍生物；天然的生物絮凝劑，如微生物絮凝劑。

天然的微生物絮凝劑是微生物在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的一類具有絮凝功能的代謝產(chǎn)物。微生物絮凝劑由多糖、蛋白質(zhì)、糖蛋白和核酸等組成，其中又以多糖居多并發(fā)揮主要作用，微生物絮凝劑能使不易降解的固體懸浮顆粒和膠體粒子凝集沉降，具有良好的絮凝效果。微生物絮凝劑具有無(wú)毒、安全高效、生物可降解等優(yōu)點(diǎn)，但如文獻(xiàn)1(甘莉，孟召平，微生物絮凝劑的研究進(jìn)展，水處理技術(shù)，2006，32(4):5-9)所述，用量大、成本高等問(wèn)題嚴(yán)重制約微生物絮凝劑的生產(chǎn)與應(yīng)用。目前，將微生物絮凝劑與其他絮凝劑進(jìn)行復(fù)配使用，是微生物絮凝劑研究的一個(gè)方向，許多研究表明，微生物絮凝劑的復(fù)配使用不僅能提高絮凝效果，還可以大幅度減少絮凝劑的使用劑量，如文獻(xiàn)2(黃兢，楊朝暉，孫珮石，微生物絮凝劑與聚合氯化鋁復(fù)配的響應(yīng)面優(yōu)化，中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2008，28(11):1014-1019)將微生物絮凝劑與氯化鈣、聚合氯化鋁復(fù)配使用，絮凝效果得到很大提升，但使用的聚合氯化鋁投加量仍然比較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種類芽孢桿菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑，并進(jìn)一步提供該微生物絮凝劑在處理含金屬離子廢水中的應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

一種類芽孢桿菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑，由保藏編號(hào)為CCTCC NO：M 2016615的類芽孢桿菌Paenibacillus sp.LX03產(chǎn)生。

所述的類芽孢桿菌Paenibacillus sp.LX03已于2016年11月3日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)，保藏地址為湖北省武漢市武昌珞珈山武漢大學(xué)保藏中心。

本發(fā)明還提供上述類芽孢桿菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑的制備方法，具體步驟如下：將類芽孢桿菌Paenibacillus sp.LX03接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中，培養(yǎng)溫度為30℃，搖床培育2～3天，發(fā)酵液經(jīng)離心去除菌體后，加入2～3倍體積的乙醇析出胞外產(chǎn)物，胞外產(chǎn)物烘干后加水溶解，得到所述的微生物絮凝劑。

所述的發(fā)酵培養(yǎng)基的組成如下：淀粉20g/L，磷酸二氫鈉1g/L，硝酸鉀3g/L，氯化鈣0.07g/L，氯化鎂0.2g/L，七水合硫酸亞鐵0.0125g/L，硫酸錳0.003g/L，氯化鋅0.0075g/L，溶劑為蒸餾水，培養(yǎng)基pH為7.0～7.5。

本發(fā)明還提供一種復(fù)配絮凝劑，所述的復(fù)配絮凝劑由上述的微生物絮凝劑與含金屬離子或聚合氯化鋁溶液組成。

優(yōu)選地，所述的微生物絮凝劑與金屬離子化合物的質(zhì)量比為1:1～5。

優(yōu)選地，所述的金屬離子為鐵離子或鋁離子。

優(yōu)選地，所述的微生物絮凝劑的濃度為4mg/L，含金屬離子溶液的濃度為20mg/L。

優(yōu)選地，所述的微生物絮凝劑與聚合氯化鋁的質(zhì)量比為1:0.5～3.5，更優(yōu)選為1:1.5。

優(yōu)選地，所述的微生物絮凝劑的濃度為4mg/L，聚合氯化鋁溶液的濃度為6mg/L。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供上述類芽孢桿菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑在處理含金屬離子廢水中的應(yīng)用。

本發(fā)明進(jìn)一步地提供上述復(fù)配絮凝劑在處理含金屬離子廢水中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微生物絮凝劑無(wú)毒、可生物降解，與含金屬離子或聚合氯化鋁溶液進(jìn)行復(fù)配使用后，形成協(xié)同增效，能提高絮凝效果，大幅度減少絮凝劑的使用劑量，絮凝速度快，絮凝體大而密實(shí)，沉降速度快，能夠應(yīng)用于含金屬離子廢水的處理領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是類芽孢桿菌Paenibacillus sp.LX03菌落形態(tài)圖。

圖2是本發(fā)明微生物絮凝劑在助凝劑(2.7mM CaCl₂·2H₂O)存在時(shí)的絮凝效果圖。

圖3是本發(fā)明微生物絮凝劑處理含有金屬離子廢水的絮凝效果圖。

圖4是本發(fā)明微生物絮凝劑與不同濃度的AlCl₃·6H₂O進(jìn)行復(fù)配使用的絮凝效果圖。

圖5是本發(fā)明微生物絮凝劑與不同濃度的聚合氯化鋁(PAC)進(jìn)行復(fù)配使用的絮凝效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

實(shí)施例1

Paenibacillus sp.LX03的篩選分離及鑒定。

(1)菌株的篩選及分離

將由江蘇省鹽城市所采集的土壤樣品用蒸餾水溶解，1h后取上清稀釋10²～10⁶倍，制備Htm固體培養(yǎng)基，分別涂布100μL先前稀釋的樣品，置于生化培養(yǎng)箱中，在30℃的條件下培養(yǎng)2～3d。挑選培養(yǎng)皿上菌落特征具有明顯差異的菌株，同樣采用稀釋涂布法進(jìn)行純化，直至得到單一菌株，其菌落形態(tài)如圖1所示。

Htm液體培養(yǎng)基的組成如下：淀粉20g/L，磷酸二氫鈉1g/L，硝酸鉀3g/L，氯化鈣0.07g/L，氯化鎂0.2g/L，七水合硫酸亞鐵0.0125g/L，硫酸錳0.003g/L，氯化鋅0.0075g/L，溶劑為蒸餾水，培養(yǎng)基pH為7.0～7.5。

(2)菌株的鑒定

以篩選得到的一株菌種的核DNA為模板，以16S rRNA基因的PCR擴(kuò)增的通用引物為引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，測(cè)定其全序列。將菌株的16S rDNA基因序列提交至GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)(GenBank登陸號(hào)為KX503263)，與GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中的序列進(jìn)行網(wǎng)上同源性比較，結(jié)果表明，LX03與Paenibacillus alkaliterrae strain KSL-134的序列相似度達(dá)到97％，跟Paenibacillus harenae strain B519和Paenibacillus agarexedens strain DSM 1327的序列相似度達(dá)到96％?？梢源_定該菌種屬于類芽孢桿菌屬，命名為Paenibacillus sp.LX03。

實(shí)施例2

Paenibacillus sp.LX03菌株產(chǎn)生的微生物絮凝劑的制備工藝

類芽孢桿菌Paenibacillus sp.LX03接種至發(fā)酵培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度30℃，250rpm搖床培育2～3天，得到含所述微生物絮凝劑的發(fā)酵液，經(jīng)過(guò)7000rpm離心10min去除菌體后，在發(fā)酵液中加入2～3倍體積的乙醇析出胞外產(chǎn)物，胞外產(chǎn)物經(jīng)烘干后再加入蒸餾水溶解，得到所述的微生物絮凝劑。發(fā)酵培養(yǎng)基為上述Htm液體培養(yǎng)基。

實(shí)施例3

Paenibacillus sp.LX03菌株產(chǎn)生的微生物絮凝劑的絮凝性能研究。

制備高嶺土懸濁液(4g/L)作為模擬廢水測(cè)試微生物絮凝劑的絮凝性能。具體方法為：將50mL高嶺土懸濁液(4g/L)置于50mL燒杯中，加入一定量的微生物絮凝劑，常溫下100rpm磁力攪拌1min，靜止5min后，取中間高度的液體樣本，在分光光度計(jì)的550nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度，用蒸餾水取代微生物絮凝劑作為對(duì)照組。

絮凝率計(jì)算公式為：

絮凝率＝(A﹣B)/A×100％

其中，A為對(duì)照組在550nm處的吸光度，B為實(shí)驗(yàn)組在550nm處的吸光度。

(1)微生物絮凝劑的絮凝特性

氯化鈣是微生物絮凝劑常用的助凝劑，使用2.7mM CaCl₂·2H₂O作為助凝劑，與微生物絮凝劑一同加入高嶺土懸濁液，測(cè)定不同濃度微生物絮凝劑的絮凝效果。如圖2所示，微生物絮凝劑的濃度為15mg/L時(shí)絮凝率達(dá)到83.2％。

(2)不同金屬離子與微生物絮凝劑復(fù)配使用時(shí)的絮凝效果

使用Fe₂(SO₄)₃，AlCl₃·6H₂O，ZnCl₂，CaCl₂·2H₂O，MgSO₄，MnSO₄，KNO₃，NaCl等溶液(終濃度為20mg/L)，與微生物絮凝劑(10mg/L)進(jìn)行復(fù)配使用，微生物絮凝劑與金屬離子化合物的復(fù)配比例(質(zhì)量比)為1：2，測(cè)定微生物絮凝劑與不同金屬離子復(fù)配使用時(shí)的絮凝效果。如圖3所示，與Fe³⁺和Al³⁺進(jìn)行復(fù)配使用時(shí)，絮凝率分別達(dá)到92％和97.3％。

(3)不同濃度鋁離子與微生物絮凝劑復(fù)配使用時(shí)的絮凝效果

將終濃度為4mg/L、8mg/L、12mg/L、16mg/L、20mg/L的AlCl₃·6H₂O溶液與微生物絮凝劑(4mg/L)復(fù)配使用，微生物絮凝劑與AlCl₃·6H₂O的復(fù)配比例(質(zhì)量比)為1：1～5，測(cè)定不同鋁離子濃度與微生物絮凝劑復(fù)配使用時(shí)的絮凝效果。如圖4所示，當(dāng)AlCl₃·6H₂O使用劑量大于8mg/L，與微生物絮凝劑進(jìn)行復(fù)配使用，比單純使用AlCl₃·6H₂O的絮凝率提高10～20％，當(dāng)AlCl₃·6H₂O為20mg/L時(shí)，微生物絮凝劑與鋁離子溶液的復(fù)配比例為1:5，絮凝率最高，達(dá)到97.6％。

(4)不同濃度聚合氯化鋁與微生物絮凝劑復(fù)配使用時(shí)的絮凝效果

將終濃度為2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、12mg/L、14mg/L聚合氯化鋁(有效成分30％)與微生物絮凝劑(4mg/L)，微生物絮凝劑與聚合氯化鋁的復(fù)配比例(質(zhì)量比)為1：0.5～3.5，測(cè)定不同濃度聚合氯化鋁與微生物絮凝劑復(fù)配使用時(shí)的絮凝效果。如圖5所示，復(fù)配使用時(shí)的絮凝率遠(yuǎn)比單純使用聚合氯化鋁的絮凝率要高，特別是在聚合氯化鋁低濃度時(shí)提升較大，當(dāng)聚合氯化鋁的濃度為2mg/L，復(fù)配使用能把絮凝率從50.3％提高到81％，而當(dāng)聚合氯化鋁的濃度為6mg/L時(shí)，微生物絮凝劑與聚合氯化鋁的復(fù)配比例為1:1.5，絮凝率就達(dá)到94.3％，此后絮凝效果趨于穩(wěn)定。

綜上所述，本發(fā)明的類芽孢桿菌(Paenibacillus sp.)LX03產(chǎn)生的微生物絮凝劑，與鐵離子、鋁離子復(fù)配使用時(shí)，具有良好的絮凝效果，在處理含有鐵離子、鋁離子的污水時(shí)，該微生物絮凝劑作用明顯，特別地，在污水中的鐵離子、鋁離子只有較低的濃度時(shí)，該微生物絮凝劑就能發(fā)揮作用。本發(fā)明的微生物絮凝劑與無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁復(fù)配使用處理污水時(shí)，絮凝效果十分顯著，能大幅度減少聚合氯化鋁的使用劑量，特別是與低劑量聚合氯化鋁復(fù)配使用時(shí)，提升效果較大。本發(fā)明提供的微生物絮凝劑是一種性能良好的水處理絮凝劑和絮凝助劑，在處理生活、工業(yè)等廢水方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

SEQUENCE LISTING

<110> 南京理工大學(xué)

<120> 一種類芽孢桿菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑及其應(yīng)用

<130> 2016

<160> 1

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 1518

<212> DNA

<213> 類芽孢桿菌（Paenibacillus sp.）

<400> 1

gagtttgatc ctggctcagg acgaacgctg gcggcgtgcc taatacatgc aagtcgagcg 60

gatcaagtat ttcccttggg aaatacgttg gttagcggcg gacgggtgag taacacgtag 120

gtaacctgcc tgtaagaccg ggataacatt cggaaacgaa tgctaatacc ggatacgcga 180

atgggtcgca tgacccgttc gggaaagacg gagcaatctg tcacttacag atggacctgc 240

ggcgcattag ctagttggtg aggtaacggc tcaccaaggc gacgatgcgt agccgacctg 300

agagggtgat cggccacact gggactgaga cacggcccag actcctacgg gaggcagcag 360

tagggaatct tccgcaatgg gcgaaagcct gacggagcaa cgccgcgtga gtgatgaagg 420

ttttcggatc gtaaagctct gttgccaggg aagaatgctt gggagagtaa ctgctcccaa 480

ggtgacggta cctgagaaga aagccccggc taactacgtg ccagcagccg cggtaatacg 540

tagggggcaa gcgttgtccg gaattattgg gcgtaaagcg cgcgcaggcg gctgattaag 600

tctggtgttt aaggctgggg ctcaaccccg gttcgcactg gaaactggtt ggcttgagtg 660

cagaagagga aagtggaatt ccacgtgtag cggtgaaatg cgtagagatg tggaggaaca 720

ccagtggcga aggcgacttt ctgggctgta actgacgctg aggcgcgaaa gcgtggggga 780

gcaaacagga ttagataccc tggtagtcca cgccgtaaac gatgaatgct aggtgttagg 840

ggtttcgata cccttggtgc cgaagttaac acattaagca ttccgcctgg ggagtacggt 900

cgcaagactg aaactcaaag gaattgacgg ggacccgcac aagcagtgga gtatgtggtt 960

taattcgaag caacgcgaag aaccttacca ggtcttgaca tccctctgac cgctctagag 1020

atagggcttc ccttcggggc agaggagaca ggtggtgcat ggttgtcgtc agctcgtgtc 1080

gtgagatgtt gggttaagtc ccgcaacgag cgcaaccctt gatcttagtt gccagcaggt 1140

aaggctgggc actctaggat gactgccggt gacaaaccgg aggaaggtgg ggatgacgtc 1200

aaatcatcat gccccttatg acctgggcta cacacgtact acaatggccg atacaacggg 1260

aagcgaagcc gcgaggcgga gccaatccta ccaaagtcgg tctcagttcg gattgcaggc 1320

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atacgttccc gggtcttgta cacaccgccc gtcacaccac gagagtttac aacacccgaa 1440

gccggtgggg taacccgcaa gggagctagc cgtcgaaggt ggggtagatg attggggtga 1500

agtcgtaaca aggtaacc 1518