专利名称：一种微生物多糖絮凝剂的发酵方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理剂的制备方法，属于现代微生物工程技术领域，具体 地说是一种微生物多糖絮凝剂的发酵方法。
背景技术：
在目前的微生物发酵研究与工业化生产中使用的发酵方法有分批培养、连续培 养与补料分批培养方法，各有特色。在给水及排水等中使用的无机盐类絮凝剂，如，
硫酸铝、氯化铝、氯化铁等，其处理效果不理想；高分子聚合无机盐类絮凝剂,如， 聚合氯化铝、聚合硫酸铁等，在水处理中得到了较好的效果，但在使用中会对环 境产生一定的二次污染，铝系产生的二次污染更加明显。水中高浓度的铝离子对 水生生物及植物有害，最终通过食物链与饮用水危害人类健康，其中老年性痴呆病 就是由于大脑中铝含量过高所致。有机高分子絮凝剂,如，聚丙烯酰胺，其残留物不 易被生物降解，对环境和人类健康不利，存在二次污染,特别是它的单体具有强烈 的神经毒素和致癌作用。因此，研究和开发絮凝效果好、应用范围广、易生物降解、
对环境安全的生物絮凝剂成为发展的必然。微生物产生的絮凝剂具有无毒无害、 具有生物降解性、生产原料易得、可大规模生产等优点，是取之不尽的生物资源。 就目前报道的微生物絮凝剂产生菌种而言都不同程度地存在着发酵周期长、原料 成本及生产成本高、浪费水资源的不足。
发明内容
本发明的目的是克服以上微生物絮凝剂在发酵生产方法上的不足，提供一种生 产周期短、原料成本及生产成本低、节约水资源,并适合于大规模工业化生产及工 业化应用的微生物多糖絮凝剂的发酵方法。
本发明的目的是按以下方式实现的，该方法包括培养基的制备、发酵培养及废 液处理循环发酵使用。
本发明涉及的用微生物发酵方法生产的多糖絮凝剂是具有氨基阳离子、羧基及 羟基阴离子的生物多聚物，聚集及吸附能力大、絮凝功能强，是一种代表着絮凝 剂发展方向的新型水质处理剂。本发明的方法以节杆菌LF-Tou2为生产菌种，菌 种的制备已在专利号为"ZL200310105515.X"的专利文献做过详细的描述，采用 LF-Tou2为生产菌种，经本发明的发酵培养方法制备工业用微生物多糖絮凝剂。
选用节杆菌LF-Tou2为生产菌种，经发酵培养生产水处理用微生物多糖絮凝剂 的步骤如下a) 发酵培养基的组成
发酵培养基是由以下重量配比的原料组成淀粉糖15 — 25份，(NH4)2S04l — 5份，K2HP04l — 8份，MgS04 0.1 — l份；CaCl2 0. 2 —1. 5份，玉米桨0. 1-1. 5份， 水1000份；
发酵培养基的制备步骤如下
取(NH4)2S04溶于150份水中备用，淀粉糖、K2HP04、 MgS04、 CaCl2和玉米浆 溶于850份水中备用，两种溶液分别通过12(TC连续灭菌8min后加入发酵罐中搅 拌混合均匀备用
b) 发酵方法及发酵条件控制
采用直叶涡轮式通气发酵罐，采用联级菌种增殖发酵方法进行发酵，发酵罐 两级串联，发酵罐1投料系数为70%-78%，接种量为2%-10%;发酵罐1培养到8-14h， 将其中培养液的85%-95%转到发酵罐2中，同时在发酵罐1中加入新鲜培养基重新 增殖培养，发酵罐2继续培养至发酵结束。两发酵罐控制的培养条件为温度20-32 °C、搅拌转速100-250转/分、罐压为0.01-0. 03MPa;
c) 发酵废水循环回用
发酵结束将发酵罐2中的发酵液送超滤膜机组对发酵液进行过滤分离，得到 超滤透过液，将超滤透过液以20%-60%的比例与发酵用水混合用于配制配养基，循 环使用6次后，用纳滤膜对超滤透过液进行纳滤获得发酵用水，实现滤液循环利 用达到零排放。
发酵培养基是由以下重量配比的原料组成淀粉糖18 — 22份，(NH4)2S04 2 — 4份，K2HP04 3—6份，MgS04 0. 3 —0. 8份，CaCl2 0. 5 — 1.2份，玉米浆0.4-1.2 份，水1000份.
发酵培养基是由以下重量配比的原料组成淀粉糖20份，(NH4)2S04 3份， K2HP04 5份，MgS04 0. 6份，CaCl2 0. 8份，玉米桨0, 8份，水1000份。
发酵用水是清水或用超滤膜过滤发酵液后的超滤透过液或用纳滤膜过滤超滤 透过液后的滤液。具体实施例
选用节杆菌LF-Tou2为生产菌种，经发酵培养生产水处理用微生物多糖絮凝剂 的步骤如下
a)发酵培养基的配制
发酵培养基的质量组成(份)
淀粉糖15 — 25， (NH4)2S04 1—5， K2HPO4 1 — 8， MgS04 0. l — l， CaCl2 0.2 —1. 5，玉米浆0. 1-1. 5，水1000。
取15y。的发酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85y。的发酵用水用于配制其它成分， 分别通过12(TC连续灭菌8min后在发酵罐中混合备用
b) 发酵方法及发酵条件控制发酵方法及发酵条件控制
采用直叶涡轮式通气发酵罐，采用联级菌种增殖发酵方法进行发酵，发酵罐 两级串联，发酵罐1投料系数为70°/。_78%，接种量为2%-10%;发酵罐l培养到8-14h，
将其中培养液的85%-95%转到发酵罐2中，同时在发酵罐1中加入新鲜培养基重新增殖
培养，发酵罐2继续培养至发酵结束。两发酵罐控制的培养条件为温度20-32°C、搅拌转速 100-250转/分、罐压为0. 01-0. 03MPa;
c) 发酵废水循环回用
发酵结束将发酵罐2中的发酵液送超滤膜机组对发酵液进行过滤分离，得到 超滤透过液，将超滤透过液以20°/。-60%的比例与发酵用水混合用于配制配养基，循 环使用6次后，用纳滤膜对超滤透过液进行纳滤获得发酵用水，实现滤液循环利 用达到零排放。
d) 发酵步骤的设备及工艺流程
发酵步骤涉及的设备有发酵罐、配料罐、无菌培养基储罐、发酵液储罐、超滤 膜机组、纳滤膜等，工艺流程如下图所示
本发明的微生物多糖絮凝剂的发酵方法与现有技术中各种生物絮凝剂的发酵 方法相比具有发酵周期短、原料成本及生产成本低、水资源利用效率高及无发酵 废水排放等特点，具有重要的工程意义和显著的经济价值。
实施例1
a) 发酵培养基的配制 发酵培养基的质量组成(g/L):
淀粉糖20， (NH4)2S04 4， K2HP04 6， MgS04 0.8， CaCl2 1.3，玉米浆1.3，水 1000。
取15。/。的发酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85%的发酵用水水用于配制其它成 分，分别通过12(TC连续灭菌8min后在发酵罐中混合备用
b) 发酵方法及发酵条件控制
采用直叶涡轮式通气发酵罐，发酵方法采用联级菌种增殖发酵方法，发酵罐l 投料系数为75%，接种量为8%。发酵罐两级串联，发酵罐1培养到13h，将培养液 的90%转到发酵罐2，同时在发酵罐1中加入新鲜培养基重新增殖培养，发酵罐2 继续培养至发酵结束。两发酵罐控制的培养条件为温度3(TC、搅拌转速220转/分、罐压为0. 02MPa。
c)发酵废水循环回用
把超滤膜机组对发酵液超滤分离浓縮产生的超滤透过液以50°/。的比例与发酵 用水混合用于配制配养基，循环使用6次后，用纳滤膜对超滤透过液进行纳滤重 新得到发酵用水。经发酵废水循环回用技术的使用，发酵废水达到零排放。
实施例2
a) 发酵培养基的配制发酵培养基的质量组成(g/L):
淀粉糖15， (NH4)2SCk 3， K2HP04 4， MgS04 0.5， CaCl2 1.0，玉米浆0.9，水 1000。
取15。/。的发酵用水用于配制(NH4)2S04成分，85%的发酵用水水用于配制其它成 分，分别通过12(TC连续灭菌8min后在发酵罐中混合备用
b) 发酵方法及发酵条件控制
采用直叶涡轮式通气发酵罐，发酵方法采用在位菌种增殖发酵法，发酵罐1 投料系数为70%，接种量为5%。发酵罐两级串联，发酵罐1培养到10h,将培养液 的85%转到发酵罐2，同时在发酵罐1中加入新鲜培养基重新增殖培养，发酵罐2 继续培养至发酵结束。两发酵罐控制的培养条件为温度25'C、搅拌转速180转/分、 罐压为0. OlMPa。
c) 发酵废水循环回用
把超滤膜机组对发酵液超滤分离浓縮产生的超滤透过液以40%的比例与发酵 用水混合用于配制配养基，循环使用6次后，用纳滤膜对超滤透过液进行纳滤重 新得到发酵用水。经发酵废水循环回用技术的使用，发酵废水达到零排放。
使用本发明的方法发酵的微生物多糖絮凝剂具备了发酵步骤生产成本低、保证 了发酵高产率和节约发酵用水、便于自动化控制等特点，为后续工艺过程由发酵液 获得高提取率的微生物多糖絮凝剂奠定了基础。
权利要求
1.一种微生物多糖絮凝剂的发酵方法，其特征在于，选用节杆菌LF-Tou2为生产菌种，经发酵培养生产水处理用微生物多糖絮凝剂，该生物絮凝剂的发酵包括以下步骤a)发酵培养基的组成发酵培养基是由以下重量配比的原料组成淀粉糖15-25份，(NH4)2SO4 1-5份，K2HPO4 1-8份，MgSO4 0.1-1份，CaCl2 0.2-1.5份，玉米浆0.1-1.5份，水1000份；发酵培养基的制备步骤如下取(NH4)2SO4溶于150份水中备用，淀粉糖、K2HPO4、MgSO4、CaCl2和玉米浆溶于850份水中备用，两种溶液分别通过120℃连续灭菌8min后加入发酵罐中搅拌混合均匀备用b)发酵方法及发酵条件控制采用直叶涡轮式通气发酵罐，采用联级菌种增殖发酵方法进行发酵，发酵罐两级串联，发酵罐1投料系数为70％-78％，接种量为2％-10％；发酵罐1培养到8-14h，将其中培养液的85％-95％转到发酵罐2中，同时在发酵罐1中加入新鲜培养基重新增殖培养，发酵罐2则继续培养至发酵结束。两发酵罐控制的培养条件为温度20-32℃、搅拌转速100-250转/分、罐压为0.01-0.03MPa；c)发酵废水循环回用发酵结束将发酵罐2中的发酵液送超滤膜机组对发酵液进行过滤分离，得到超滤透过液，将超滤透过液以20％-60％的比例与发酵用水混合用于配制配养基，循环使用6次后，用纳滤膜对超滤透过液进行纳滤获得发酵用水，实现滤液循环利用达到零排放。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基是由以下重量配比 的原料组成淀粉糖18 — 22份，(NH4)2S04 2—4份，K2HPCk 3_6份，MgS04 0.3 —0. 8份，CaCl2 0. 5 —1.2份，玉米浆0. 4-1. 2份，水1000份。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基是由以下重量配比 的原料组成淀粉糖20份，(NH4)2S04 3份，K2HP(k5份，MgS04。. 6份，CaCl2 0. 8 份，玉米浆0.8份，水1000份。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵用水是清水或用超滤膜过 滤发酵液后的超滤透过液或用纳滤膜过滤超滤透过液后的滤液。
全文摘要
本发明提供一种微生物多糖絮凝剂的发酵方法，该方法是选用节杆菌LF-Tou2为微生物多糖絮凝剂的生产菌种，采用联级菌种增殖发酵方法生产用于水质净化的高效微生物多糖絮凝剂。本发明的微生物多糖絮凝剂，具有无毒、可生物降解，其优势是生产成本低、应用范围广、使用效率高、应用无二次污染，还具有去除无机离子、降低有机物含量与吸附重金属的综合功能，应用于供水原水水质净化、内陆湖泊水与污水水质处理、发酵工业生物产品分离等技术领域，经济和社会效果非常显著。
文档编号C02F1/54GK101560536SQ20091001516
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者栾兴社 申请人:山东齐东方投资有限公司