[发明专利]一种复合生物絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种新型絮凝剂。具体涉及通过将微生物絮凝剂与天然高分子阴离子改性絮凝剂复合制备出复合生物絮凝剂的制备方法及其使用方法。 

背景技术

絮凝过程广泛应用于给水、工业废水、城市污水的处理及污泥脱水过程中，并且往往是必不可少的重要环节。絮凝剂直接决定出水水质和水处理费用。絮凝处理过程中，一般先投加铁盐或铝盐等混凝剂使得水中胶体悬浮物脱稳，然后投加有机高分子絮凝剂通过架桥与网捕絮凝成大的絮体沉淀实现固液分离，从而清除水中的胶体悬浮物污染物。 

有机高分子絮凝剂，分为人工合成有机高分子絮凝剂以及天然有机高分子絮凝剂两种。人工合成有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺为代表，其具有分子量大、分子链的官能团多、成本低廉等优点，所以占据了市场用量的绝大部分。但其自身的不安全性却日益备受关注，如聚丙烯酰胺等本身没有毒性，但其难于降解、易造成二次污染，单体丙烯酰胺的残留也是一个令人十分担忧的问题，其残余单体具有“三致”效应(致畸、致癌、致突变)，许多国家已禁止或限量使用此类絮凝剂。由于人工合成有机高分子絮凝剂的这些缺点，环境友好的天然有机高分子絮凝剂备受关注。 

天然高分子絮凝剂常见的类型包括，微生物絮凝剂、壳聚糖、羧甲基纤维素、三仙胶等。其具有对环境友好，能生物降解，对人体无毒无害等的优点。其中微生物絮凝剂（Microbial flocculant，MBF）是一类由微生物分泌的有絮凝活性的次生代谢产物，如糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素和DNA等，是天然生物高分子絮凝剂的重要种类。微生物絮凝剂具有以下几大特点：(1)无毒无害，安全性高。经小白鼠安全性试验证明，微生物絮凝剂能用于食品、医药等行业的发酵后处理。(2)易被微生物降解，无二次污染。(3)对多种废水有絮凝效果，脱色效果独特。(4)某些微生物絮凝剂的pH和热稳定性好、用量小。 但人们也发现微生物产絮所需的传统培养基底物的碳源和氮源价格高，导致制作成本高；且其应用pH范围不广，分子量（一般低于三百万）不及常用的聚丙烯酰胺。 

鉴于微生物絮凝剂的局限性，研制成分多样低成本高效复合型生物絮凝剂（Compound bioflocculant，CBF）成为微生物絮凝剂研究的新方向。一般意义上的复合型生物絮凝剂是产絮菌群发酵产出微生物絮凝剂混合物，其絮凝效能优于单一微生物絮凝剂。马放等利用纤维素降解菌HIT-3降解稻草秸秆制得糖化液，用产絮菌群F2-F6混合发酵制备出絮凝效率达94%的复合生物絮凝剂。王伊娜等利用制酒废水培养由4株酵母类产絮菌构成的混合菌群发酵，制备出对多种实际废水有良好絮凝效果的复合生物絮凝剂MBF4。但该类技术存在有效成分种类和比例调控困难的缺点。寻找合适有机絮凝剂与微生物絮凝剂进行可调控的复合是制备新型高效复合型生物絮凝剂的新思路。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合生物絮凝剂及其制备方法。本发明根据微生物絮凝剂MBF8与天然高分子阴离子改性絮凝剂CG-A的良好互溶及化学、电性的相容性，以及分子量、化学基团的互补性，选择CG-A作为适合与微生物絮凝剂复合的有机絮凝剂。通过机械混合将两者复合，制得高效复合生物絮凝剂CBF-1。 

本发明另一目的在于提供上述合生物絮凝剂CBF-1的应用，絮凝剂CBF-1与混凝剂PAC复配使用，提高微生物絮凝剂的絮凝效果、拓展适用范围，并降低应用成本，使复合生物絮凝剂的大规模应用成为可能。 

本发明的目的通过以下技术方案实现： 

一种复合生物絮凝剂的制备方法，将微生物絮凝剂和天然高分子阴离子改性絮凝剂复合，制备得到复合生物絮凝剂，其主要有效成分为微生物合成的酸性多聚糖及阴离子型纤维素。所述天然高分子阴离子改性絮凝剂是由含胶木粉通过羧甲基改性得到；所述微生物絮凝剂是由烟曲霉原变种（Aspergillus fumigatus）HHE-A8发酵产生，所述烟曲霉原变种由中国典型培养物保藏中心保藏，其简称为CCTCC，保藏编号为：CCTCC NO: M 2012081，保藏日期为2012年3月14日，地址：中国.武汉.武汉大学，邮编430072。 

所述的微生物絮凝剂是由本实验室从污泥中分离得到的絮凝剂产生菌烟 曲霉（Aspergillus fumigatus）HHE-A8发酵生产得到的。其制备方法如下： 

（1）絮凝剂产生菌的种子液的制作：在50mL已灭菌的液体培养基中，接入已活化的烟曲霉（Aspergillus fumigatus）HHE-A8的孢子，在温度30℃摇床里培养2天得到种子液。