本发明专利技术涉及一株地衣芽孢杆菌、由其制备絮凝剂的方法及絮凝剂的应用。该菌株为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ‑1，于2012年11月06日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.6782。利用本发明专利技术的地衣芽孢杆菌LZ‑1和本发明专利技术涉及的生产方法，在初始pH值为碱性的条件下，能得到絮凝活性高的发酵液，主要絮凝活性组分为0.8～3.2×107Da的高分子量多糖。本发明专利技术的多糖絮凝剂具有絮凝活性高、用量少、生产成本低等优点，对污泥具有絮凝调质作用。地衣芽孢杆菌LZ‑1发酵液或从发酵液提取的含多糖絮凝剂的产品可替代聚丙烯酰胺絮凝剂应用于污泥板框压滤深度脱水，使含水率为96％～98％的污水处理厂浓缩污泥一步脱水至含水率低于60％的泥饼，污泥体积缩小为原来的1/20～1/10。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微生物
，特别涉及一株地衣芽孢杆菌、由其制备的絮凝剂的方法及絮凝剂的应用。
技术介绍
微生物絮凝剂是微生物产生的具有絮凝活性的代谢产物，主要有粘多糖、糖蛋白、蛋白质等高分子化合物，以及具有絮凝活性的菌体等。其中微生物多糖絮凝剂的研究报道较多。微生物絮凝剂是一种具有生物降解性和安全性的新型、高效、无毒水处理剂，可克服无机絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂在安全性和环境污染等方面的缺陷，且种类多，来源广，受季节变化的影响小。现有的产微生物絮凝剂的菌在发酵过程中需氧量大、能耗高，因此造成生产成本高；且目前报道的微生物多糖絮凝剂的分子量大都在0.1～3×106Da，尚未见更高分子量的微生物多糖絮凝剂的报道。絮凝剂的絮凝活性受分子量的影响很大。通常，絮凝剂分子量大，吸附位点多，网捕和卷扫作用明显，絮凝活性高。因此仍有需要开发产出的絮凝剂絮凝活性高、安全环保且发酵生产方法能耗低的菌株。目前，在污泥处理领域，较高的含水率是限制污泥减量化与资源化的主要因素。因此，污泥处理处置的关键是降低污泥含水率、缩小体积，而实现这一目的的关键是改善污泥的脱水性能。目前应用最多的是采用污泥调质剂改变污泥的脱水性能，然后通过带式压滤、离心、或/和板框压滤降低污泥含水率和污泥体积。我国目前运营的城镇污水处理厂中，污泥脱水方式主要为带式压滤和离心，其市场份额分别为62.5％和21.6％。板框压滤脱水方式的市场占比不足6％。带式压滤和离心脱水仅能将污泥含水率降至80％左右，而板框压滤可以将含水率为96％～98％的浓缩污泥直接深度脱水至含水率60％以下，体积缩小为原来的1/10～1/20。同含水率80％的污泥相比，含水率降至60％，污泥体积将缩小原来的1/2。另外，含水率60％的污
泥更符合污泥堆肥化对含水率的要求，粉碎后可直接堆肥处理(现代矿业，2014，541(5):138-139；Haug R.T.,1993,The practical handbook of compost engineering,CRC)。可见，大力推广污泥深度脱水工艺具有良好的环境效益和经济效益。污泥处理领域常用于污泥调质和脱水的为聚丙烯酰胺(PAM)但是使用PAM脱水的缺点在于：PAM中残留的单体——丙烯酰胺具有神经毒性和致癌性，而且PAM在环境中通过物理化学方式降解也会产生丙烯酰胺单体；另一方面，污泥中PAM含量过高(12～50mg/g绝干污泥)，使污泥硬度变大，不利于后续处理，回田利用会造成土壤板结，土壤透气性差，不利于农作物生长。因此，从水资源和环境的可持续发展来看，应该限制PAM类絮凝剂在污水和污泥处理中的应用，开发绿色环保型水处理絮凝剂和污泥调质剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一株地衣芽孢杆菌、由其制备絮凝剂的方法及絮凝剂的应用，本专利技术的地衣芽孢杆菌培养过程耗能少，生产的絮凝剂分子量大，絮凝效果好，可用于污泥调质及脱水领域，无毒无污染。根据第一方面，本专利技术提供一株地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1，该菌株已于2012年11月06日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，邮编100101，保藏号为CGMCC No.6782。地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1于2012年筛选分离自河南焦作一木浆制浆污水处理厂活性污泥。地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1的菌落形态特征：菌株在固体培养基平板培养2天，菌落扁平，圆形或近圆形，乳白色，不透明，直径约2mm。地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1的形态特征：细胞呈杆状(见图1)，大小约1.5～2.0×0.5μm，产芽孢、孢囊稍膨大，无伴孢晶体，革兰氏染色阳性。地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1的生理生化特征：菌株LZ-1
具有生长温度范围广、耐碱性的特性，可以在28℃-50℃，pH 8-11条件下生长。菌株氧化酶、接触酶活性为阳性，淀粉及酪素水解阳性，明胶液化阳性，甲基化反应及硝酸盐还原阳性，VP反应阳性，能利用葡萄糖、甘露糖、纤维二糖、菊糖、甘油、龙胆二糖、肌醇、L-阿拉伯糖、甘露醇、蔗糖、山梨醇、海藻糖、D-塔格糖、苦杏仁甙、N-乙酰葡萄糖胺、熊果甙、淀粉、D-核糖、D-果糖、七叶灵、D-木糖、水杨苷，D-半乳糖、α-甲基葡萄糖甙、葡萄糖酸盐及糖原且发酵产酸。地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1的16S rRNA基因序列经测定，长度为1464bp(见SEQ ID NO：1)，在GenBank中的序列登录号为KP277101。以16S rRNA基因序列为基础，构建菌株LZ-1的系统发育树(见图2)。根据菌株形态特征和生理生化特征，以及系统发育分析表明，菌株LZ-1属于地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的成员。本专利技术的另一方面，还提供了地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1发酵生产多糖絮凝剂方法，包括如下步骤：在温度为28℃～46℃，空速为0.1～0.6L/L/min，搅拌速率为0～300rpm的条件下发酵地衣芽孢杆菌LZ-1；优选地，在温度为30℃～40℃，空速为0.2～0.5L/L/min，搅拌速率为50～200rpm的条件下发酵地衣芽孢杆菌LZ-1，测定发酵液粘度，当发酵液粘度不再增加时停止发酵。通常，本专利技术菌株的总发酵时间为40～72小时。空速是指单位液体体积的通气速率。发酵生产多糖絮凝剂的培养基没有特殊限制，例如可以为：蔗糖30g/L，硝酸钠3.0g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，硫酸镁0.5g/L，氯化钾0.5g/L，硫酸亚铁0.01g/L，pH 10。本专利技术的又一方面，提供了一种由上述方法生产的多糖絮凝剂，所述多糖絮凝剂的分子量在0.8～3.2×107Da范围内。本专利技术的再一方面，提供了一种上述多糖絮凝剂在污泥板框压滤深度脱水中的用途。本专利技术的又一方面，提供了一种上述多糖絮凝剂在污泥调质中的用途，所述多糖絮凝剂可起到与聚丙烯酰胺相同的污泥脱水作用。本专利技术提供的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)LZ-1菌株具有生长温度范围广、耐碱性的特性，可以在28℃～50℃，pH8～11的条件下生长等特性。本专利技术的菌株生产高分子量多糖絮凝剂的过程所需空速和搅拌速率低，因此生产成本低，而已报道的微生物絮凝剂生产过程绝大多数为好氧过程，通气量大(空速>1L/L/min)，搅拌速度高(>200rpm)，能耗较大。利用本专利技术的地衣芽孢杆菌LZ-1和本专利技术涉及的生产方法，在初始pH值为碱性的条件下，能得到絮凝活性高的发酵液，发酵液的主要活性组分为高分子量多糖，其多糖分子量在0.8～3.2×107Da范围内，且具有絮凝活性高、用量少等优点。本专利技术的地衣芽孢杆菌LZ-1发酵液及由此所获得的多糖可用于污泥调质及脱水领域，对污泥具有与商用聚丙烯酰胺(PAM)相当的絮凝活性和污泥调质性能，作为污泥调质剂替代PAM絮凝剂，用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis LZ‑1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为：CGMCC No.6782。
【技术特征摘要】
1.地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis LZ-1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为：CGMCC No.6782。2.一种利用权利要求1所述的地衣芽孢杆菌生产多糖絮凝剂的方法，其特征在于，所述地衣芽孢杆菌在温度为28℃～46℃，空速为0.1～0.6L/L/min，搅拌速率为0～300rpm的条件下进行发酵，当发酵液粘度不再增加时停止发酵。3.根据权利要求2所述的生产多糖絮凝...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘双江，朱晓宇，罗明芳，冯权，樊华，肖娟娟，蒋志坚，缪强，李雄伟，宋联，王瑞，章旭，胡科宏，
申请(专利权)人：中国科学院微生物研究所，无锡国联环保能源集团有限公司，无锡中佳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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