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微生物絮凝剂是一类具有絮凝活性的微生物代谢产物,与传统絮凝剂相比,是具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒、无二次污染的水处理剂,因此越来越引起国内外研究学者的重视。本课题将微生物细胞固定化技术与微生物发酵工艺相结合,探索微生物絮凝剂工业化生产的可能性,以便将来应用于废水生物处理中,取代传统絮凝剂。
筛选了出具有高效絮凝活性的一株酱油曲霉(Aspergillussojae),命名为XN1,该菌所产生的絮凝剂具有较强的耐热性,在100℃沸水中加热30min后,絮凝活性仍可维持在80%以上.
采用多种固定化方法及载体,进行了菌种固定化方法及条件的研究,并通过比较不同初始糖浓度,菌龄,转速和发酵周期对固定化XN1菌的生长及产絮凝剂的影响,优化了连续生产絮凝剂的条件,摇瓶发酵结果发现,采用聚氨酯泡沫做载体,选用初糖浓度为2%,pH为6的固定化培养基、150rpm振荡速率、28℃培养60h即可获得较高活性的固定化细胞,将其接种于1%糖浓度的发酵培养基中,振荡速率调至100rpm,每8h更换一次培养基,可连续生产12批次高活性絮凝剂,絮凝活性均在78%以上。
设计了三相流化床反应器进行了该工艺的验证试验。该工艺分成两个部分,菌体固定化阶段,选用初糖浓度为2%,pH为6的固定化培养基,发酵液溶氧控制在18-20mg/L范围内;批次发酵阶段,选用培养基初糖浓度为1%,调节通气量使反应器内发酵液溶解氧保持在8-12mg/L范围内。结果表明采用此工艺可连续生产微生物絮凝剂19批次,且生产效率是利用游离菌生产絮凝剂的效率的6.4倍,具有节省原料及节能的优势。
采用了微生物固定化新技术,选用合适的固定化载体和方法以及分段发酵工艺,用同一批固定化菌在三相流化床反应器中可连续生产高絮凝活性微生物絮凝剂多批,达到了经济、高效、高产的目的。该工艺是一种适合工业化操作的絮凝剂生产新工艺。