CN102259986A

CN102259986A - 一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法

Info

Publication number: CN102259986A
Application number: CN 201110203843
Authority: CN
Inventors: 罗文�
Original assignee: University of Shaoxing
Current assignee: University of Shaoxing
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明公开了一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法，首先经行挂膜，待生物膜成熟后，整个反应器正式进入运行阶段，加入1L印染废水，从而实现对印染废水色度的降低操作。本发明的处理方法可将多种人工合成的染料彻底降解为CO₂和H₂O，对染料废水的脱色也同样具有良好的效果，对我国环境保护和可持续发展有重要的意义。

Description

一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法

技术领域

本发明涉及一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法。

背景技术

在所有的工业废水中,来自染料工业和印染行业的染料废水是最难处理的工业废水之一，这是因为染料是一种化学结构复杂的化合物,它含有人工合成的复杂的芳香烃分子结构,很难被除去.据报道,商业染料的种类约有10万种，每年染料的总产量为7×10⁵t，我国年产量已达1.5×10⁵t，这其中大约有10%～15%的染料会直接随废水排入环境当中，这种现象在我国更为严重。染料具有高度的稳定性，难被生物降解，在环境中可以存留很长时间，染料的颜色是造成染料废水高色度的原因，从而它们产生视觉染，使水体透明度下降，并且许多染料是由一些致癌物质(例如苯胺及其他芳环物质)合成，因此染料废水必须进行处理。

白腐真菌是自然界中的一种腐生真菌, 可以从腐烂的树木或木材芯中分离得到。自20世纪70年代末期以来,人们研究了白腐真菌在好氧条件下对染料废水的生物脱色及降解试验,而且考察了其对丙烯酸等物质的降解能力,均取得了较为满意的效果。白腐真菌由于其特有的降解机制，在环境治理方面表现出了广阔的应用前景。目前国内外多数研究工作围绕P1chrysosporium进行，然而自然资源是十分丰富的,因此分离更丰富的白腐真菌菌种和扫描鉴定更广谱的可被之降解的化学物质,是此研究领域的主要研究内容。

目前研究最为普遍的是黄抱原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)。但是，在环境治理方面应用白腐真菌还有许多问题需要研究解决。国内有关白腐真菌在环境污染治理方面的研究和应用十分有限，还需要筛选出我国生长的、有良好应用前景的白腐真菌菌种。白腐真菌是一类重要的生物资源，其胞外酶包括木质素过氧化物酶(Lig ninpe roxidase, UP)、锰过氧化物酶(Mn-dependentpe roxidase, MnP)和漆酶(Laccase)，对难降解的污染物具有广谱降解作用，尤其是能降解多环芳香烃类和毒性较大的有机污染物，包括不同结构的多种染料，由于白腐真菌极强的降解能力和特殊的代谢类型，成为近年来国内外研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法。本发明的处理方法可将多种人工合成的染料彻底降解为CO₂和H₂O，对染料废水的脱色也同样具有良好的效果，对我国环境保护和可持续发展有重要的意义。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法，包括如下步骤：首先经行挂膜，先将甘蔗渣用双氧水浸泡半个小时，再用蒸馏水洗净，转移到反应器中，添加最佳碳氮比的培养基，40～50°C下将白腐真菌转移到反应器中，让其吸附生长，并将pH调节至4.5～5.0之间；2 d 后填料甘蔗渣表面有白色的菌膜，继续培养到3d时，菌膜增厚；此时按营养液与染料废水体积比1∶1对生物膜进行驯化；驯化1d后染料色度明显降低，继续驯化到2d，废水色度进一步下降，反应器开始进入试运转阶段，逐渐增加染料废水的进水浓度，不补充任何营养，肉眼观察到色度明显下降，生物膜成熟；生物膜成熟后，整个反应器正式进入运行阶段，加入1L印染废水，从而实现对印染废水色度的降低操作。

所述最佳碳氮比的培养基配方为：KH₂PO₄1.0g/L，NaH₂PO₄0.2 g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L，VB₁ 0.1mg/L，CaCl₂0.1mg/L，FeSO₄·7H₂O 0.1mg/L，ZnSO₄·7 H₂O 0.01mg/L，CuSO₄·5H2O 0.2mg/L，葡萄糖 1.0 g/L，酒石酸铵 0.11g/L，琼脂 18 g/L，pH值为5.0。

本发明的有益效果为：本发明研究白腐真菌对染料废水的脱色技术, 这对于我国环境保护和可持续发展有重要的意义。目前，染料生产废水常用物化法和生物法联合处理，但现有的研究表明，生物法对染料废水的脱色处理主要发生在厌氧条件下，降解过程中往往生成有毒性的中间产物（如苯胺），影响染料的后续生化降解。而本发明用白腐真菌处理染料废水，通过白腐真菌所分泌的特殊降解酶及一系列相关降解机制，可将多种人工合成的染料彻底降解为CO₂和H₂O，对染料废水的脱色也同样具有良好的效果。本发明将生化处理废水的生物反应器与白腐真菌技术相结合，在利用甘蔗渣作为挂膜材料的白腐真菌降解印染废水的过程中，表现出比其他材料更加快捷的降解速率，在完成挂膜，构建生物膜后，降解废水的效率有所提高，降解的效果也有略增加，白腐真菌对于pH有一定的适应程度，弱酸性的环境可以使白腐真菌更好的生存。作为嗜热菌的白腐真菌，在40～50°C下，活性更高，也更能提高降解的效率。白腐真菌对异生物质的降解主要依赖该菌细胞分泌的胞外酶（包括木质素过氧化物酶Lips和锰过氧化物酶Mnps）进行,为了提高白腐真菌降解印染废水的效率，采用合适的碳氮比，限制氮源的输入，将pH稳定在3.5～5.0之间，以保持白腐真菌的活性。使白腐真菌产酶持久而稳固，降解效率稳固高效。

附图说明

图1为本发明实施例吸光度变化与脱色效率图；

图2为本发明实施例COD变化及COD去除效率图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法中白腐真菌采集自白色腐霉的木头，剥离出白色菌丝，接种到消毒后的白腐真菌初筛营养液上，放入到39℃的培养箱中经过3天培养，待长出菌落后，经行分离纯化，接种到消毒后的白腐真菌复筛培养基上，通过能形成愈创木酚变色并形成色圈来判定白色菌种是白腐真菌。白腐真菌集多种优越性于一身，其降解功能表现出高效、低耗、广谱、适用性强等特点，有别于一般微生物，在环境治理方面是一种有希望利用的生物。因白腐菌降解污染物，需要的营养要求低，能耐受高污染物浓度以及对其他微生物存在较强的拮抗作用等特点。

首先经行挂膜，先将甘蔗渣用双氧水浸泡半个小时，再用蒸馏水洗净，转移到反应器中，添加最佳碳氮比的培养基，培养基配方为：KH₂PO₄1.0g/L，NaH₂PO₄0.2 g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L，VB₁ 0.1mg/L，CaCl₂0.1mg/L，FeSO₄·7H₂O 0.1mg/L，ZnSO₄·7 H₂O 0.01mg/L，CuSO₄·5H2O 0.2mg/L，葡萄糖 1.0 g/L，酒石酸铵 0.11g/L，琼脂 18 g/L，pH值为5.0。40～50°C下将白腐真菌转移到反应器中，让其吸附生长，并将pH调节至3.5～5.0之间；2 d 后填料甘蔗渣表面有白色的菌膜，继续培养到3d时，菌膜增厚；此时按营养液与染料废水体积比1∶1对生物膜进行驯化；驯化1d后染料色度明显降低，继续驯化到2d，废水色度进一步下降，反应器开始进入试运转阶段，逐渐增加染料废水的进水浓度，不补充任何营养，肉眼观察到色度明显下降，生物膜成熟；生物膜成熟后，整个反应器正式进入运行阶段，加入1L印染废水，本实施例的印染废水成分为2g/L活性蓝KN-R与1.5g/L分散翠兰混合废水。每12小时在反应器中取样，通过离心机分离出上层液，通过紫外线分光光度计测出吸光度，套用公式：脱色效率=（原水吸光度-处理后吸光度）/原水吸光度*100%，求出脱色效率，并用pH计来测出pH的值。然后用高锰酸钾法水样的COD变化。如表1所示，其中初始水样的COD为2186，吸光度为886。以后每12小时一次的测量，记录，实验结果记录如表1所示。吸光度变化与脱色效率见图1所示。COD变化及COD去除效率见图2所示。

高锰酸钾法：酸性高锰酸钾法测试试剂：0.1000mol/L草酸溶液、0.0100mol/L草酸溶液、0.1000mol/L高锰酸钾溶液、0.0100mol/L高锰酸钾溶液、硫酸（1+3）溶液。

1、取适量水样（10.00mL）于250mL锥形瓶中，加蒸馏水100 mL，加硫酸（1：2）10 mL，再加入w为0.10的硝酸银溶液 5mL以除去水样中的 Cl^-，摇匀后准确加入0.005 mol·L^-1高锰酸钾溶液10.00mL（V₁），将锥形瓶置于沸水浴中加热30min，氧化需氧污染物。稍冷后（约80℃），加 0.013mol·L^-1草酸钠标准溶液10.00mL，摇匀（此时溶液应为无色若仍为红色，再补加5.00mL），在70～80℃的水浴中用0.005mol·L^-1高锰酸钾溶液滴定至微红色,30s内不褪色即为终点，记下高锰酸钾溶液的用量为V₂。

2、在250mL锥形瓶中加入100mL蒸馏水和10mL硫酸（1:2），移入0.013 mol·L^-1草酸钠标准溶液10.00mL，摇匀，在70~ 80℃的水浴中，用0.005mol·L^-1高锰酸钾溶液滴定至溶液呈微红色，30s内不褪色即为终点，记下高锰酸钾溶液的用量为V₃。

3、在250mL雏形瓶中加入蒸馏水100mL和10mL硫酸（1:2），在70- 80℃下，用0.005 mol·L^-1高锰酸钾溶液滴定至溶液呈微红色30s内不褪色即为终点，记下高锰酸钾溶液的用量为V₄。代入公式：COD（Mn²⁺）=[(V₁+V₂-V₄)*f-10.00]×c（Na₂C₂O₄）×16.00×1000/V₃。

从图1上可以明显的看出，吸光度从高到低，降解速率不同。前1~36h个小时吸光度下降速度快，平均每12h脱色18.02%，这是第一阶段。36h到72h之间，降解速率下降，趋于平稳，脱色效率低，平均每12h脱色3.8%，这是第二阶段。72~96h之间，降解速度相比与前一阶段略有增加，比第一阶段远远不如。平均每12h降解6.03%。最终，脱色率达到77.53%

从图2很清晰的表示出COD的浓度随着时间的推移逐渐下降，下降的速率略有减慢，但并不明显。与脱色效果相比，COD降解并没有出现明显的阶段型区分，只是随着时间的推移逐步的降低降解速率。最终，COD去除率达到72.41%。

表1

时间h	0	12	24	36	48	60	72	84	96
										COD	2186	1765	1452	1190	1001	895	794	684	603
COD去除率%		19.39	33.58	45.56	54.21	59.05	63.68	68.71	72.41
										吸光度	0.866	0.713	0.661	0.407	0.367	0.345	0.319	0.253	0.199
脱色率%		19.52	25.39	54.06	59.93	61.06	65.47	71.44	77.53
										pH	3.9	4.5	5.2	5.8	6.3	6.5	6.9	7.1	7.2

Claims

1.一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法，其特征在于包括如下步骤：首先经行挂膜，先将甘蔗渣用双氧水浸泡半个小时，再用蒸馏水洗净，转移到反应器中，添加最佳碳氮比的培养基，40～50°C下将白腐真菌转移到反应器中，让其吸附生长，并将pH调节至3.5～5.0之间；2 d 后填料甘蔗渣表面有白色的菌膜，继续培养到3d时，菌膜增厚；此时按营养液与染料废水体积比1∶1对生物膜进行驯化；驯化1d后染料色度明显降低，继续驯化到2d，废水色度进一步下降，反应器开始进入试运转阶段，逐渐增加染料废水的进水浓度，不补充任何营养，肉眼观察到色度明显下降，生物膜成熟；生物膜成熟后，整个反应器正式进入运行阶段，加入1L印染废水，从而实现对印染废水色度的降低操作。

2.如权利要求1所述的一种利用白腐真菌快速降低印染废水色度的方法，其特征在于所述最佳碳氮比的培养基配方为：KH₂PO₄1.0g/L，NaH₂PO₄0.2 g/L，MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L，VB₁ 0.1mg/L，CaCl₂0.1mg/L，FeSO₄·7H₂O 0.1mg/L，ZnSO₄·7 H₂O 0.01mg/L，CuSO₄·5H2O 0.2mg/L，葡萄糖 1.0 g/L，酒石酸铵 0.11g/L，琼脂 18 g/L，pH值为5.0。