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巨大芽孢杆菌及其在处理印染废水中的应用

发布时间:2018-10-29 23:31:27  中国污水处理工程网

  申请日2010.08.30

  公开(公告)日2011.01.19

  IPC分类号C12N1/20; B01J20/00; C02F103/30; C12R1/11; C02F3/34

  摘要

  本发明公开了一种巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)YL1及其在处理印染废水中的应用。该巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)YL1的保藏号为CGMCC No.4094。培养条件为28-50℃,pH为5.8-7.2,培养基为YPD培养基。以上述巨大芽孢杆菌YL1为活性成分的微生物吸附剂能够有效去除印染废水中的染料组分,从而控制印染废水的大量排放对生态系统的破坏。处理含有活性蓝5的印染废水时,染料去除效果基本不受印染废水的pH和其所含的金属离子的影响。该吸附剂用量为2.5g/L时即可达到最大吸附效果,染料去除率为95%。通过研究该吸附剂在不同温度下的吸附过程,发现该吸附过程中ΔG为负值,整个吸附过程是自发进行的。该吸附剂保存6个月都不会影响其处理印染废水的效果。

  权利要求书

  1.巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)YL1,其保藏号为CGMCC No.4094。

  2.权利要求1所述巨大芽孢杆菌YL1的培养方法,其特征在于,将巨大芽孢杆菌YL1菌种接入YPD培养基中进行培养,培养条件为28-50℃,摇床转数100-350rpm,所述YPD培养基为以下原料的混合水溶液,溶液中各原料的浓度为:蛋白胨20g/L、酵母粉20g/L、葡萄糖10g/L、琼脂16g/L,该YPD培养基的初始pH为5.8-7.2。

  3.一种以权利要求1所述巨大芽孢杆菌YL1为活性成分的微生物吸附剂。

  4.权利要求1所述巨大芽孢杆菌YL1在处理印染废水中的应用。

  5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述印染废水中含有活性蓝5。

  6.权利要求3所述微生物吸附剂在处理印染废水中的应用。

  7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述印染废水中含有活性蓝5。

  说明书

  一种巨大芽孢杆菌及其在处理印染废水中的应用

  技术领域

  本发明属于印染废水处理领域,特别涉及一种巨大芽孢杆菌及其在处理印染废水中的应用。

  背景技术

  染料工业是化学工业中环境污染极其严重的产业之一。印染和染料废水色度大;有机物浓度高,组分复杂;难生物降解物质多;含有大量的无机盐、硫化物等,属于难处理的工业废水。据国际染料制造工业生态学协会(ETAD)调查显示,全世界使用的3万多种合成染料中,80%以上为含偶氮键、多聚芳香环的复杂有机化合物;大多数染料为有毒难降解有机物,化学稳定性强,具有致癌、致畸、致突变作用;每排放1t印染废水,就会污染20t水体,不仅直接危害人类健康,还严重破坏水体、土壤及生态环境,造成难以想象的后果。在我国这种现象更为严重,根据2010年第一次全国污染源普查公报全国工业废水产生量为738.33亿吨,而污水处理厂污水年实际处理量仅为210.31亿吨。

  染料废水对环境有很大的影响。染料废水中含有多种具有生物毒性或三致性能的有机物,难以采用常规处理方法进行治理。尤其是废水中残存的染料组分即使浓度很低,排入水体也会造成水体透光率降低,导致水体生态系统的破坏。根据染料的应用方法和应用性能可将染料分为直接染料、硫化染料、还原染料、酸性染料、酸性络合染料、活性染料、纳夫妥染料(冰染染料)、氧化染料、分散染料和阳离子染料等。其中活性染料从化学结构上说属于蒽醌类染料,蒽醌染料作为在产量上仅次于偶氮染料的一类染料,其生产废水造成的污染更加严重。而且由于以蒽醌环作为发色团,蒽醌染料的降解脱色较之偶氮染料更加困难。

  目前,国内外印染废水的处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生化法等。近年来,运用光催化和电化学等方法治理印染废水的研究得到了人们的重视。但物化处理法通常比较昂贵,而且产生的废物较难处理,效率也不高,因而应用比较有限;而生物处理法具有操作简单、运行费用低、无二次污染、对环境友好等优点,在印染废水的处理中越来越受到重视。其中生物吸附法比其他生物方法更优越,因为其生物吸附剂成本低,易操作,对有毒物质不敏感,而且在吸附过程中不会产生有毒性的中间产物。因此,现在有很多研究者对能够进行生物吸附的微生物做了大量研究,包括真菌、藻类和细菌。真菌和藻类尤为突出,有青霉菌(Penicillium)、曲霉(Aspergillus)、根霉(Rhizopus)、假丝酵母(Candida)、水绵(Spirogyra),这些菌株都可以很好地吸附活性染料。而对细菌吸附活性染料的报道则较少,目前效果较好的仅有谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)。但是这些微生物几乎都是在低pH条件下达到最大脱色率的,这不利于生物吸附剂在处理印染废水时的广泛应用。

  发明内容

  本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。该巨大芽孢杆菌对染料的去处效果不受印染废水的pH和金属离子的影响。

  本发明的另一目的在于提供一种微生物吸附剂。

  本发明的第三个目的在于提供上述巨大芽孢杆菌或上述微生物吸附剂在处理印染废水中的应用。

  本发明所述巨大芽孢杆菌是指巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)YL1,分类命名为巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium,已于2010年8月18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,简称CGMCC,其保藏号为CGMCC No.4094。

  巨大芽孢杆菌YL1的培养方法如下:将巨大芽孢杆菌YL1菌种接入YPD培养基中进行培养,培养条件为28-50℃,摇床转数100-350rpm,所述YPD培养基为以下原料的混合水溶液:蛋白胨20g/L、酵母粉20g/L、葡萄糖10g/L、琼脂16g/L,该YPD培养基的初始pH为5.8-7.2。

  巨大芽孢杆菌YL1是由本实验室从太湖底泥中分离得到的,扩增了1421bp的16SrDNA序列,与GenBank数据库中登录号为HM371417.1的序列进行比对,发现其同源性为100%。该菌株YL1的细胞形态为杆状,末端圆,菌落形态为圆形,液化明胶慢、胨化牛奶、水解淀粉、不还原硝酸,根据《常见细菌系统鉴定手册》将其鉴定为Bacillus megaterium,所采用培养基为上述YPD培养基,最佳生长温度为28℃,pH 5.8。该菌株YL1对印染废水中染料组分有很好的去除效果,特别是对活性蓝5有很强的吸附作用。

  菌株YL1的保存方式有两种:A、利用脱脂牛奶做成冻干管,-70℃保存;B、20%甘油保存于-20℃保存。

  一种微生物吸附剂,是以巨大芽孢杆菌YL1为活性成分,其制备方法如下:先对巨大芽孢杆菌YL1进行活化和发酵培养,活化和发酵培养基均为YPD培养基(即1L培养基中含有蛋白胨20g、酵母粉20g、葡萄糖10g、余量为H2O,pH 5.8)。活化时,按1wt%的接种量将菌种YL1接入YPD培养基,150rpm、28℃条件下培养12h进入对数生长期,再将15mL转接入装有150ml YPD培养基的三角瓶中,28℃培养48h,然后在6000rpm条件下离心10min收集菌体,收集菌体后用无菌水洗涤,重复2次。最后将菌体用真空冷冻干燥机处理48h,即可获得本发明的微生物吸附剂。

  上述微生物吸附剂在处理印染废水中的应用,具体方法如下:按照2.5g/L的添加量将微生物吸附剂加入到含活性蓝5的印染废水中,在好氧条件下进行处理12h以上。印染废水中活性蓝5的浓度为100mg/L-400mg/L。

  按照上述方法脱色处理12h后测定该生物吸附剂对人工合成的染料废水的脱色效果,于OD600测定其吸光值。

  经测定在2.5g/L的添加量下,该新型微生物吸附剂对含活性蓝5的印染废水的脱色率达到90%。

  有益效果:本发明的巨大芽孢杆菌YL1丰富了现有生物吸附剂菌种资源,该菌株环境适应能力强,能够有效去除印染废水中的染料组分,从而控制印染废水的大量排放对生态系统的破坏,处理印染废水不受pH和金属离子的影响,具有应用到实际污水处的巨大潜力;该吸附剂用量为2.5g/L时即可达到最大吸附效果,染料去除率为95%。该吸附剂处理印染废水的过程是自发进行的;本发明的微生物吸附剂是经真空冷冻干燥机处理的巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium(CGMCC 4094)YL1,与通常采用的微生物吸附剂相比,巨大芽孢杆菌的冻干菌体具有一定的优势,它不是病原菌,可以直接投放入水体中,而且巨大芽孢杆菌也是制作水体处理剂的常用菌种,其次,巨大芽孢杆菌的冻干菌体保存6个月都不会影响其处理印染废水的效果。

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