CN102505011A - 一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置，将对数生长期的菌液进行固定化包埋，即将菌液加入到载体溶液中，充分混匀后，放入加压式制粒器中，与交联液进行交联，制成小颗粒，将颗粒过滤后加入固化液中加固，无菌水清洗，进行摇床培养增殖，得到固定化的颗粒。在固定化包埋过程中采用专用装置加压式制粒器，可以大大提高固定化颗粒的多种技术指标，提升了降解污染物的能力，实现了对有机污染土壤的修复。

Description

一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置
技术领域：
本发明涉及一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置，将引进菌用于多环芳烃污染土壤的异位修复，具体的说是利用一种新型的微生物固定化制粒器来实现对引进菌的包埋。
背景技术：
随着工业化的不断扩大，土壤、水体及空气中有毒有害化学物质的污染加重已经成为世界各国面临的主要环境问题，寻找一种高效、经济、持久且对环境扰动小的治理方法成为目前关注的焦点。由于土壤污染具有明显的隐蔽性、潜伏性、不可逆性等特点，其带来的环境风险日趋严重。特别是有机污染土壤修复中多环芳烃(PAHs)被认为是一种致癌、致诱变物质，会通过食物链直接危害到了人类健康。生物修复即利用微生物降解环境中有毒有害物质，消除污染者，减少其浓度的修复方法。
一般来说，微生物的固定化方法有吸附法，包埋法，交联法和化学共价法等几种。固定化微生物具有游离菌所无法比拟的优点，特别是将筛选出来具有某些特殊功能的高效降解菌经固定化后，不仅提高了菌体的密度，同时增强了菌种对毒物的耐受性，并可以根据具体的处理要求，采用不同的固定化方法，而使处理效果大大增强。固定化微生物技术的机理是将微生物固定在载体上，使其高密度密集并保持其生物功能，在适宜的条件下还可以增殖，以满足处理工艺的要求。将固定化技术用于难降解有机物的治理具有其独特的性能，即固定化细胞对有毒物质的承受能力和降解能力都有明显增强。
固定化微生物技术在环境工程中的前景是不可估量的。
发明内容：
发明目的：
本发明提出了一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置，其目的是将引进的微生物菌种进行固定化包埋后，来实现对有机污染土壤的修复。
技术方案：
一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法，其特征在于：具体方法如下：
将对数生长期的菌液进行固定化包埋，即将占载体溶液体积比为20～30％的菌液加入到载体溶液中，充分混匀后，放入加压式制粒器中，在1.05～1.2×105Pa压力下通过直径2～3.5mm的孔隙进入交联液中，与交联液进行交联，制成直径为2～3.5mm的小颗粒，颗粒在交联液中停滞22～25小时，将颗粒过滤后加入固化液中加固22～25小时，无菌水清洗，进行摇床培养增殖，得到固定化的颗粒；所述载体溶液重量百分比计为10～15％的聚乙烯醇、0.3～0.6％的海藻酸钠和3～6％的活性炭，余量为无菌水。
无菌水清洗浸泡22～25小时后，进行摇床培养增殖。
所述菌液中含有对数生长期的微生物为105～107个/ml。
所述交联液按重量百分比计为5～8％的硼酸，1～3％的CaCl2和1～3％的FeCl3。
所述固化液为体积比为10％的硫酸钠固化液。
所述菌种为弯曲假单胞菌、荧光假单胞菌。
一种用于污染物降解的微生物固定化包埋专用装置，其特征在于：该装置为加压式制粒器，设置在盛有交联液的容器上，包括制粒器主体，在制粒器主体内设置有与其相匹配的塞体，塞体上连有手柄，制粒器主体底部设有多个孔隙。
所述孔隙可连接与孔隙相匹配的玻璃管。
与所述孔隙连接的玻璃管由外至内长度依次增加。
优点及效果：
本发明提出了一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置，具有如下优点：
1、通过加压式制粒器的使用，制备的固定化颗粒均匀，大大减少了颗粒拖尾的现象；同时保证了颗粒内部孔隙的均匀分布，提高了颗粒的传质性能；颗粒不易破碎；
2、该方法可用于菌种的单株固定和多株菌的共固定；
3、成本低，效果好。
附图说明：
图1为本发明加压式制粒器的总装图；
图2为本发明加压式制粒器的部件图。
附图标记说明：
1、制粒器主体；2、塞体；3、手柄；4、孔隙；5、玻璃管；6、容器。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不受实施例的限制。
一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法，其特征在于：具体方法如下：
将对数生长期的菌液进行固定化包埋，即将占载体溶液体积比为20～30％的菌液加入到载体溶液中，充分混匀后，放入加压式制粒器中，在1.05～1.2×105Pa下通过直径2～3.5mm的孔隙4进入交联液中，与交联液进行交联，制成直径为2～3.5mm的小颗粒，颗粒在交联液中停滞22～25小时，将颗粒过滤后加入固化液中加固22～25小时，无菌水清洗，进行摇床培养增殖，得到固定化的颗粒；所述载体溶液重量百分比计为10～15％的聚乙烯醇、0.3～0.6％的海藻酸钠和3～6％的活性炭，余量为无菌水。
无菌水清洗浸泡22～25小时后，进行摇床培养增殖。
所述菌液中含有对数生长期的微生物为105～107个/ml。
所述交联液按重量百分比计为5～8％的硼酸，1～3％的CaCl2和1～3％的FeCl3。
所述固化液为体积比为10％的硫酸钠固化液。
所述菌种为2株弯曲假单胞菌、1株荧光假单胞菌。
一种如上所述的用于污染物降解的微生物固定化包埋方法专用装置，其特征在于：如图1和图2中所示，该装置为加压式制粒器，设置在盛有交联液的容器6上，包括制粒器主体1，在制粒器主体1内设置有与其相匹配的塞体2，塞体2上连有手柄3，制粒器主体1底部设有多个孔隙4。
所述孔隙4可连接与孔隙4相匹配的玻璃管5。
与所述孔隙4连接的玻璃管5由外至内长度依次增加。
本发明是将引进的微生物菌种进行固定化包埋后，来实现对有机污染土壤的修复。在固定化包埋的过程中首次采用加压式制粒器，加压式制粒器的使用可以大大提高固定化颗粒的多种技术指标。所采用的菌种为弯曲假单胞菌、荧光假单胞菌分别购买于中国科学院沈阳应用生态研究所微生物资源组2株弯曲假单胞菌，编号为B61和B67，及中国科学院北京微生物研究所1株荧光假单胞菌1.1130编号为MB。并以多环芳烃芘和苯并(a)芘作为供试物进行了驯化。
采用的技术路线为：
首先将微生物由斜面，接入种子培养基内，放入28℃下的摇床上恒温培养。在对微生物进行固定化包埋时，要采用其对数生长期时的种子液，以保证微生物的最高活性，因此对微生物的生长曲线进行了测定。根据测定结果可将微生物培养30-40h后固定。
其次称取10～15％的聚乙烯醇，0.3～0.6％的海藻酸钠，3～6％的活性炭，放入占载体溶液体积比为20～30％的菌液，余量用无菌水定容至100％充分混匀后，倒入加压式制粒器中，制粒器的下方是盛有5～8％的硼酸，1～3％的CaCl2和1～3％的FeCl3交联液的容器，此时缓缓加压，颗粒在下降的过程中与交联液进行交联，制成直径为2～3.5mm的小颗粒。颗粒在交联液中停滞24小时，然后在加固液中加固24小时，再用无菌水浸泡24小时后，进行增殖备用。
将固定化微生物颗粒用于降解泥浆污染物时，泥浆中的水土质量比为3～4∶1，固定化颗粒的接种量为4～8％，降解过程在28～30℃下进行。
实施例1
用设置在盛有交联液的容器6上的加压式制粒器进行固定化包埋，在制粒器主体1内设置有与其相匹配的塞体2，塞体2上连有手柄3，制粒器主体1底部设有多个孔隙4。所述孔隙4可连接与孔隙4相匹配的玻璃管5。与所述孔隙4连接的玻璃管5由外至内长度依次增加。
采用上述加压式制粒器对引进的微生物进行固定化包埋，将热带假丝酵母B61，B67，MB这三株菌的种子液分别与载体充分混匀，菌液(种子液)占载体溶液体积比为20％，放入加压式制粒器，在1.05×105Pa压力下通过直径2mm的孔隙4进入交联液中，与交联液进行交联，制成粒径为2mm的颗粒，颗粒在交联液中停滞浸泡24小时，然后在10％的硫酸钠固化液中加固浸泡24小时，再在无菌水中浸泡24小时，最后恒温摇床培养增殖得固定化颗粒备用。
种子液的质量比为20％。
载体质量配比为：10％的聚乙烯醇，0.3％的海藻酸钠，3％的活性炭，余量为无菌水。
交联液配比为：5％的硼酸，1％的CaCl2，1％的FeCl3。
种子培养基和增殖培养基的配比为：葡萄2％，蛋白胨2％，酵母膏1％，pH自然。
泥浆培养基的配比为：葡萄2％，蛋白胨2％，酵母膏1％，pH自然，水土比是3∶1。
将5％的固定化颗粒接入泥浆培养基后上摇床，96小时后测得B61，B67，MB对芘和苯并(a)芘的降解率分别为48.89％和35.46％，56.04％和38.03％，45.03％和30.97％。
实施例2
基本操作与实施例1相同，不同之处在于：菌液(种子液)占载体溶液体积比为30％，在1.2×105Pa压力下通过直径2.5mm的孔隙4进入交联液中，制成颗粒的粒径为2.5mm。
种子液的质量比为25％。
载体质量配比为：12％的聚乙烯醇，0.4％的海藻酸钠，4％的活性炭，余量为无菌水。
交联液质量配比为：8％的硼酸，2％的CaCl2，2％的FeCl3，余量为无菌水。
将5％的固定化颗粒接入泥浆培养基后上摇床，96小时后测得B61，B67，MB对芘和苯并(a)芘的降解率分别为50.12％和34.09％，50.37％和36.16％，42.24％和32.64％。
实施例3
基本操作与实施例1相同，不同之处在于：将B61，B67，MB这三株进行两两混合及三株混合，菌液(种子液)占载体溶液体积比为25％，装入制粒器，在1.1×105Pa压力下通过直径3mm的孔隙4进入交联液中，制成粒径为3mm的小颗粒。
种子液的质量比为30％。
载体质量配比为：13％的聚乙烯醇，0.5％的海藻酸钠，5％的活性炭，余量为无菌水。
交联液质量配比为：6％的硼酸，3％的CaCl2，3％的FeCl3，余量为无菌水。
将5％的固定化颗粒接入泥浆培养基后上摇床，96小时后测得降解率见下表。
表1固定化颗粒对芘和苯并(a)芘的降解(粒径为3mm)
实施例4
基本操作与实施例1相同，不同之处在于将B61，B67，MB这三株进行两两混合及三株混合，装入制粒器，制成粒径为3.5mm的小颗粒。
载体质量配比为：15％的聚乙烯醇，0.6％的海藻酸钠，6％的活性炭，余量为无菌水。
交联液质量配比为：7％的硼酸，3％的CaCl2，3％的FeCl3，余量为无菌水。
将5％的固定化颗粒接入泥浆培养基后上摇床，96小时后测得降解率见下表：
表2固定化颗粒对芘和苯并(a)芘的降解(粒径为3.5mm)
Figure BDA0000117805360000072
结论：采用本发明这种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置对引进的微生物菌种进行固定化包埋后，提升了降解污染物的能力，有效实现了对有机污染土壤的修复。

Claims (9)

1.一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法，其特征在于：具体方法如下：
将对数生长期的菌液进行固定化包埋，即将占载体溶液体积比为20～30％的菌液加入到载体溶液中，充分混匀后，放入加压式制粒器中，在1.05～1.2×105Pa压力下通过直径2～3.5mm的孔隙(4)进入交联液中，与交联液进行交联，制成直径为2～3.5mm的小颗粒，颗粒在交联液中停滞22～25小时，将颗粒过滤后加入固化液中加固22～25小时，无菌水清洗，进行摇床培养增殖，得到固定化的颗粒；所述载体溶液重量百分比计为10～15％的聚乙烯醇、0.3～0.6％的海藻酸钠和3～6％的活性炭，余量为无菌水。
2.按权利要求1所述的一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法，其特征在于：无菌水清洗浸泡22～25小时后，进行摇床培养增殖。
3.按权利要求1所述的一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法，其特征在于：所述菌液中含有对数生长期的微生物为105～107个/ml。
4.按权利要求1所述的一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法，其特征在于：所述交联液按重量百分比计为5～8％的硼酸，1～3％的CaCl2和1～3％的FeCl3。
5.按权利要求1所述的一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法，其特征在于：所述固化液为体积比为10％的硫酸钠固化液。
6.按权利要求1所述的用于土壤修复的引进菌微生物固定化方法，其特征在于：所述菌种为弯曲假单胞菌、荧光假单胞菌。
7.一种如权利要求1所述的用于污染物降解的微生物固定化包埋方法的专用装置，其特征在于：该装置为加压式制粒器，设置在盛有交联液的容器(6)上，包括制粒器主体(1)，在制粒器主体(1)内设置有与其相匹配的塞体(2)，塞体(2)上连有手柄(3)，制粒器主体(1)底部设有多个孔隙(4)。
8.根据权利要求7所述的一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法的专用装置，其特征在于：所述孔隙(4)可连接与孔隙(4)相匹配的玻璃管(5)。
9.根据权利要求7或8所述的一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法的专用装置，其特征在于：与所述孔隙(4)连接的玻璃管(5)由外至内长度依次增加。
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