CN101168737B - 一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法 - Google Patents

一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101168737B
CN101168737B CN200610134068A CN200610134068A CN101168737B CN 101168737 B CN101168737 B CN 101168737B CN 200610134068 A CN200610134068 A CN 200610134068A CN 200610134068 A CN200610134068 A CN 200610134068A CN 101168737 B CN101168737 B CN 101168737B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrobenzene
carrier
microorganism
tao zhu
tao
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200610134068A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101168737A (zh
Inventor
李培军
鞠京丽
张海荣
张春桂
许华夏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Applied Ecology of CAS
Original Assignee
Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Applied Ecology of CAS filed Critical Institute of Applied Ecology of CAS
Priority to CN200610134068A priority Critical patent/CN101168737B/zh
Publication of CN101168737A publication Critical patent/CN101168737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101168737B publication Critical patent/CN101168737B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及污染水体中底泥的修复技术，具体地说是一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法。具体为：将制备好的种子液接种到处理过的陶珠载体，并在兼性厌氧条件下、恒温培养4-6天条件下进行吸附、培养和增殖2-3次，得到固定有微生物的陶珠颗粒。本发明具体采用无机载体陶珠吸附固定微生物，对混合菌吸附速度快、增殖效果好，操作简单，无需改变自然环境和修筑大规模构筑物，不产生二次污染。将其制备的固定化细胞颗粒投放到硝基苯类污染水体-底泥环境中，可使底泥中硝基苯和苯胺得到有效去除，当底泥中硝基苯、苯胺初始浓度为4.41mg/kg、37.84mg/kg时，硝基苯的降解率可达100％，苯胺降解率为66％。本发明的陶珠来源丰富，价格便宜。

Description

一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法
技术领域
本发明涉及污染水体中底泥的修复技术，具体地说是一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法。
背景技术
常规环境修复技术主要指：化学修复法、物理修复法、生态修复法和生物修复法(Bioremediation)，后两者常被归为统一的技术，工程上一般采取原位方式。
污染水体中底泥的特殊性质增加了物理法、化学法修复的困难性。生物修复是利用植物、动物及微生物对污染物进行富集、吸收降解等，修复过程可自然、原位地进行。本技术所述的生物修复主要指微生物修复。
2005年11月13日吉林双苯厂苯胺车间发生爆炸，引发大量硝基苯泄漏。双苯厂的含硝基苯废水流入松花江，导致江水和底泥污染。松花江硝基苯污染事故的发生为我们提出了环境中硝基苯治理这一亟待解决的问题。
硝基苯(Nitrobenzene)是一种致癌物，排在USA EPA 1976年公布的优先污染物(129种)名单中的第56位。硝基苯的别名为密斑油：(Nitrobenzole；Essence of mirbane；Oil of mirbane)，为无色或浅黄色油状液体。见光后颜色变深。有苦杏仁味。有吸湿性。能随水蒸气挥发。易溶于乙醇、苯、乙醚和油类。溶于500份水。
硝基苯在水体和底泥中具有较高的稳定性。其密度＝1.205，密度＞水，进入水体的硝基苯会沉入水底，使底泥遭受污染。硝基苯在水中有一定的溶解度，随时间延长又会造成水体污染。进入水中的硝基苯，一般以黄绿色油状物沉在水底。当浓度为5mg/L时，被污染水体呈黄色，有苦杏仁味。当浓度达100mg/L时，水几乎是黑色，并分离出黑色沉淀。当浓度超过33mg/L时可造成鱼类及水生生物死亡。
有的化工厂应用降解性微生物来处理废水中的硝基苯类污染物，并且已经取得了一定效果。但是在处理过程还发现一些问题，因为投加的降解菌对环境适应性有限，在新环境中微生物往往发生变异，除不能有效维持降解菌的生物量外，还可改变活性，降低对目标污染物的降解能力，从而影响污染物的降解，不能达到去除污染物的目的。为了解决这一难题，人们开始研究微生物固定化修复技术IMR(Immobilized MicrobeRemediation)。固定化技术，是指利用化学或物理的方法，将游离的细胞(微生物)或酶，定位于限定的空间区域内，并使其长时间保持活性的一种技术。
微生物固定化技术的关键是筛选适宜的载体材料和确定优化的固定化工艺。利用IMR技术修复污染水体已有一些成功的例子，但修复沉积物还未见报道。松花江一般可看作静止或缓流水体，而底泥基本处于兼性厌氧状态。因此需用兼性厌氧微生物，另外载体材料的比重必须＞1，才能使底泥达到生物修复的条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种沉积效果好、应用广泛的陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法.
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
用陶珠为载体将对数生长期的微生物固定，即为将15-25ml的菌液和30-40g的陶珠混合加入到含有硝基苯类溶液的培养基中，在兼性厌氧条件下、恒温培养4-6天，取出40-50ml菌悬液，而后补充相同体积的含有硝基苯类溶液的培养基，在兼性厌氧条件下、恒温培养2-3天即为增殖一次，共增殖2-3次，得到固定有微生物的陶珠颗粒。
所述含有硝基苯类溶液的培养基中硝基苯类污染物的浓度为25-35mg/L。
所述对数生长期的微生物为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、粪产碱菌(Alealigenes faecalis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)其按体积份数比计1∶1∶1∶1，在含有硝基苯类溶液的培养基中恒温培养4-6天得到的微生物。
所述陶珠为粒度在0.06-0.12cm3，用水洗涤3-5次，浸泡过夜后风干的陶珠。所述培养基为葡萄糖0.05-0.2％、蛋白胨0.02-0.06％、酵母膏0.03-0.06％、NaCl 0.3-0.6％、K2HPO40.4-0.5％、KH2PO4 0.1-0.4％、MgSO4·7H2O 0.02-0.06％、pH7.2～7.5
原理：用于修复污染底泥以无机载体陶珠作为载体材料，采用吸附固定方法。对选择的高效降解硝基苯的混合微生物进行固定化，制备混合菌颗粒；将制备的固定化生物产品对硝基苯和苯胺污染的底泥进行修复。
本发明可修复污染底泥中的硝基苯、苯胺类污染物及密度＞水的有机污染物。
本发明具有如下优点：
1.本发明选择陶珠为载体，陶珠平均比重为1.81g/cm3，体积在0.06-0.12cm3范围较合适，其孔隙度适合微生物的吸附固定，可对完整的微生物细胞进行固定，避免人为破坏生物酶的活性和生化反应的稳定性；增殖速度快、效果好。
2.本发明选择的微生物为兼性厌氧混合菌，固定化后的微生物能长期保持活性；固定化细胞颗粒的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害，使其在复杂环境条件下稳定地发挥高效能。
3.陶珠为载体的固定化细胞颗粒对于静止或缓流污染水体中的底泥，可根据污染程度直接投加，操作简单，无需改变自然环境和修筑大规模构筑物，不产生二次污染。
4.陶珠来源丰富，价格便宜。节省投资，简化流程，实践上安全可靠，经济上费用低廉，工程投资仅为物理法、化学法修复的30-50％。
5.本发明采用生物修复主要指微生物修复，具体为无机载体陶珠吸附固定微生物，对混合菌吸附速度快、增殖效果好。将其制备的固定化细胞颗粒投放到硝基苯类污染水体-底泥环境中，可使底泥中硝基苯和苯胺得到有效去除，当底泥中硝基苯、苯胺初始浓度为4.41mg/kg、37.84mg/kg时，硝基苯的降解率可达100％，苯胺降解率为66％。
附图说明
图1为本发明陶珠固定化微生物颗粒降解底泥中硝基苯的处理图。
图2为本发明陶珠固定化微生物颗粒降解底泥中苯胺的处理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
陶珠固定微生物的方法，具体步骤为：先制备种子液，同时处理无机载体陶珠；然后混合菌株在陶珠中进行吸附固定增殖。具体步骤如下：
(1)种子液的制备
在兼性厌氧条件下，将160ml富集培养基加入到250ml厌氧瓶中，灭菌，冷却后加入18ml种液，放入28℃的培养箱中恒温静止培养一周，使其微生物处于对数生长期，备用。
所述厌氧瓶为医用输液瓶；培养基按重量百分比计为：葡萄糖0.1％、蛋白胨0.05％、酵母膏0.05％、NaCl 0.5％、K2HPO40.5％、KH2PO40.3％、MgSO4·7H2O 0.05％、pH7.2。灭菌条件为：0.1Mpa湿热灭菌30分钟。所述种液为含有1.5ml浓度为3mg/ml的硝基苯溶液的兼性厌氧混合微生物，兼性厌氧混合微生物包括施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、粪产碱菌(Alealigenes faecalis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)，(上述菌种均可通过市购得到)，其体积份数比为1∶1∶1∶1，加入的硝基苯溶液使其浓度达到26.73mg/L。
(2)载体的预处理
陶珠(购自辽宁省锦州大业陶粒厂，粒度在0.08cm3)用自来水洗涤3次，并用自来水浸泡过夜，次日捞出使其自然风干，然后称陶珠30g加入到100ml具塞的广口瓶中，瓶口用8层纱布包好，放入灭菌锅中灭菌，备用。灭菌条件为：0.1Mpa湿热灭菌30分钟。
(3)混合菌株在陶珠无机载体中的固定
将上述装有30g陶珠的100ml广口瓶中分别加入45ml富集培养基、0.45ml硝基苯溶液(硝基苯的浓度为3mg/ml)和20ml种子液，在兼性厌氧条件下、28℃恒温培养箱内静止培养。所述富集培养基与种子液制备所用的培养基相同，所述种子液为上述已制备好的兼性厌氧混合菌液。
(4)固定化细胞的增殖
从上述装有陶珠载体的广口瓶中倒出40ml残余菌体悬浮液，然后加入同样体积的新鲜培养基及0.4ml硝基苯溶液，使硝基苯的浓度为26.73mg/L。在兼性厌氧条件下、28℃恒温培养箱内培养约3天即为增殖一次，共增殖三次，分别增殖69h、51h和48h；所述培养基与种子液制备所用的培养基相同。完成每次增殖时瓶中增殖液呈现浑浊，有气体逸出，苦杏仁味消失并产生臭味，此时需更换新鲜的培养基即为一次增殖。用上述方法制得的固定化陶珠-混合菌，空隙合适、表面积大、吸附性好，为混合菌提供了更多的吸附固定点，提高了固定化效率，使单位质量细胞数量多、密度大，经过三批增殖后固定化陶珠颗粒吸附固定的微生物细胞数可达到1.4×1017cfu/g。
(5)对底泥的修复效果
实验采用3L的广口玻璃瓶，泥水重量份数比为1∶4，所述泥为吉林石化二苯厂污水排放明渠中的底泥，水为自来水。其处理目标为泥水混合物，即600g泥，2400g水，共3.0L.投加NaH2PO41.5g K2HPO43.0g、MgSO4·7H2O0.6g、CaCl20.3g、pH6.5.然后将重量百分比为5％固定化陶珠颗粒投入到上述污染水体和底泥环境中.处理前首先测定底泥中硝基苯的初始浓度为4.41mg/kg干泥.而后在兼性厌氧条件，室温(13℃-23℃)静止放置.固定化陶珠颗粒对底泥中硝基苯的处理效果参见图1.从图1看出经过5天处理，底泥中硝基苯污染物的浓度从4.41mg/kg(干泥)降低到1.07mg/kg，降解率为75.70％.7天后测定底泥中硝基苯的含量，为未检出，全部被降解，说明固定化陶珠颗粒对底泥中硝基苯污染物修复效果是另人满意的.
实施例2
与实施例1不同之处在于：
(1)种子液的制备
在兼性厌氧条件下，将180ml富集培养基加入到250ml厌氧瓶中，灭菌，冷却后加入16ml种液，放入28℃的培养箱中恒温静止培养一周，使其微生物处于对数生长期，备用。
所述培养基按重量百分比计为：葡萄糖0.2％、蛋白胨0.06％、酵母膏0.06％、NaCl 0.6％、K2HPO40.5％、KH2PO40.3％、MgSO4·7H2O 0.05％、pH7.2。灭菌，灭菌条件为：0.1Mpa湿热灭菌30分钟。所述种液为含有2ml浓度为3mg/ml的硝基苯溶液的兼性厌氧混合微生物，硝基苯的浓度为30.30mg/L。
(2)载体的预处理
陶珠(购自辽宁省锦州大业陶粒厂，粒度在0.1cm3)用自来水洗涤3次，并用自来水浸泡过夜，次日捞出使其自然风干，然后称陶珠40g加入到100ml具塞的广口瓶中，瓶口用8层纱布包好，放入灭菌锅中灭菌，备用。灭菌条件为：0.1Mpa湿热灭菌30分钟。
(3)混合菌株在陶珠无机载体中的固定
将上述装有40g陶珠的100ml广口瓶中分别加入40ml富集培养基、0.40ml硝基苯溶液(硝基苯的浓度为3mg/ml)和20ml种子液，在兼性厌氧条件下、28℃恒温培养箱内静止培养。
(4)固定化细胞的增殖
从上述装有陶珠载体的广口瓶中倒出50ml残余菌体悬浮液，然后加入同样体积的新鲜增殖培养基及0.5ml硝基苯溶液，使硝基苯的浓度为30.30mg/L。在兼性厌氧条件下、28℃恒温培养箱内培养约2天即为增殖一次，共增殖三次，分别增殖48h h、50h和60h；所述培养基与种子液制备所用的培养基相同。完成每次增殖时瓶中增殖液呈现浑浊，有气体逸出，苦杏仁味消失并产生臭味，此时需更换新鲜的培养基即为一次增殖。用上述方法制得的固定化陶珠-混合菌，空隙合适、表面积大、吸附性好，为混合菌提供了更多的吸附固定点，提高了固定化效率，使单位质量细胞数量多、密度大，经过三批增殖后固定化陶珠颗粒吸附固定的微生物细胞数可达到1.6×1017cfu/g。
(5)固定化陶珠颗粒使用方法及对底泥的修复效果
实验采用3L的广口玻璃瓶，泥水重量份数比为1∶2，所述泥为吉林石化二苯厂污水排放明渠中的底泥，水为自来水。其处理目标为泥水混合物，1000g泥，2000g水，共3.0L.投加NaH2PO41.5g K2HPO43.0g、MgSO4·7H2O0.6g、CaCl20.3g、pH6.5.然后将重量百分比为5％固定化陶珠颗粒投入到上述污染水体和底泥环境中.处理前首先测定底泥中苯胺的初始浓度分别为37.84mg/kg干泥.而后在兼性厌氧条件，室温(13℃-23℃)静止放置.固定化微生物陶珠颗粒对底泥中苯胺的处理效果参见图2.苯胺较难处理，处理结果见图2，可以看出处理5天后，降解率仅为30.92％.经过2个月的处理，底泥中苯胺污染物的浓度从37.84mg/kg降低到12.85mg/kg，降解率为66％.结果说明固定化陶珠颗粒能够抵抗底泥中的不同毒物，在不良环境中仍能发挥多种菌的协同作用，使底泥中污染物含量不断降低，能够逐渐达到彻底去除的目标，固定化陶珠颗粒修复底泥中苯胺污染物也是可行的.
上述详细说明针对本发明的实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围。

Claims (2)

1.一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法，其特征在于：用陶珠为载体将对数生长期的微生物固定，即为将15-25ml的菌液和30-40g的陶珠混合加入到含有硝基苯类溶液的培养基中，在兼性厌氧条件下、恒温培养4-6天，取出40-50ml菌悬液，而后补充相同体积的含有硝基苯的培养基，在兼性厌氧条件下、恒温培养2-3天即为增殖一次，共增殖2-3次，得到固定有微生物的陶珠颗粒；
所述含有硝基苯类溶液的培养基中硝基苯类污染物的浓度为25-35mg/L；
对数生长期的微生物为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、粪产碱菌(Alealigenes faecalis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)其按体积份数比计1∶1∶1∶1，在含有硝基苯类污染物的培养基中恒温培养4-6天得到的微生物。
2.按权利要求1所述的陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法，其特征在于：陶珠为用水洗涤3-5次，浸泡过夜后风干的。
CN200610134068A 2006-10-27 2006-10-27 一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法 Expired - Fee Related CN101168737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200610134068A CN101168737B (zh) 2006-10-27 2006-10-27 一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200610134068A CN101168737B (zh) 2006-10-27 2006-10-27 一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101168737A CN101168737A (zh) 2008-04-30
CN101168737B true CN101168737B (zh) 2010-05-12

Family

ID=39389503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200610134068A Expired - Fee Related CN101168737B (zh) 2006-10-27 2006-10-27 一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101168737B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101397545B (zh) * 2008-09-23 2010-09-01 浙江林学院 邻硝基苯甲醛降解菌及其应用
CN105110591B (zh) * 2015-10-10 2017-08-25 宁波市海洋与渔业研究院 一种养殖池塘底质改良剂

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1478734A (zh) * 2002-08-30 2004-03-03 大连兰大生物环境技术有限公司 功能化陶粒载体及其固定化微生物处理污水技术
WO2005095289A1 (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Kumamoto Technology And Industry Foundation アンモニア含有廃水の処理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1478734A (zh) * 2002-08-30 2004-03-03 大连兰大生物环境技术有限公司 功能化陶粒载体及其固定化微生物处理污水技术
WO2005095289A1 (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Kumamoto Technology And Industry Foundation アンモニア含有廃水の処理方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jianlong W等人.Microbial degradation of quinoline by immobilized cells of Burkhol deria pickettii.Water Res.36 9.2002,36(9),2288～2296.
Jianlong W等人.Microbial degradation of quinoline by immobilized cells of Burkhol deria pickettii.Water Res.36 9.2002,36(9),2288～2296. *
朱华清等人.微生物固定化用多孔陶瓷的制备及其性能研究.中国陶瓷工业12 4.2005,12(4),26-29.
朱华清等人.微生物固定化用多孔陶瓷的制备及其性能研究.中国陶瓷工业12 4.2005,12(4),26-29. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101168737A (zh) 2008-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Removal of pharmaceuticals and personal care products from wastewater using algae-based technologies: a review
CN102344899B (zh) 一种有机物降解复合菌剂的制备方法及应用
TWI594957B (zh) 移除難分解之有機污染物的方法
Girijan et al. Immobilized biomass systems: an approach for trace organics removal from wastewater and environmental remediation
CN101177680B (zh) 一种混合菌固定化颗粒的制备方法
Fatehifar et al. Application of moving bed biofilm reactor in the removal of pharmaceutical compounds (diclofenac and ibuprofen)
CN101724582A (zh) 一种修复PAHs污染土壤的固定化菌剂及其制备方法
US9902636B2 (en) Method of reducing residual recalcitrant organic pollutants
Dar et al. Feasibility of microalgal technologies in pathogen removal from wastewater
Wang et al. The intrinsic characteristics of microalgae biofilm and their potential applications in pollutants removal—A review
Shchemelinina et al. The analcime-bearing rock immobilized microalgae: Stress resistance, psychrotolerance, phenol removal
CN108191076A (zh) 一种以褐煤作为固相缓释碳源去除养殖水体中氮污染物的方法
CN102776140A (zh) 一株耐冷假单胞菌Den-05及其筛选方法和应用
CN101168737B (zh) 一种陶珠为载体的固定化微生物颗粒制备方法
Ye et al. Composite iron-carbon constructed wetland combined with photocatalytic film to restore eutrophic water body and the hydraulic performance of constructed wetland
CN101935103A (zh) 一种以2,4-二氯苯氧乙酸为替代碳源的降解氯酚好氧颗粒污泥培养方法
Cheng et al. Biodegradation of methyl tert-butyl ether in a bioreactor using Immobilized Methylibium petroleiphilum PM1 Cells
CN114032191A (zh) 一种污泥回收利用方法及生物净水颗粒
CN100439491C (zh) 一株球形芽孢杆菌及其应用
CN102267760A (zh) 一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器及方法
Miyauchi et al. Development of an algal cell-attached solid surface culture system for simultaneous wastewater treatment and biomass production
Singh et al. Utilization of fly ash as biologically activated carbon on microbial consortium for the removal of pollutants from waste water
Li et al. Efficient removal of imidacloprid from sewage by Scenedesmus sp. TXH and the effects of environmental factors on its removal
CN114368886B (zh) 基于生物微胶囊的高效黑臭水体黑臭底泥修复剂
TW201504434A (zh) 具有苯和／或萘降解能力的瓊氏不動桿菌ｄｓ４４分離株及其用途

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100512

Termination date: 20111027