CN104389225A - 一种强化生物修复制浆黑液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制浆黑液的生物处理方法，步骤包括白腐菌种子培养、黑液稀释和加入添加物并接种白腐菌等操作；本发明的优点在于：采用产表面活性剂菌株配合白腐菌进行处理制浆黑液，处理效果明显，还可直接施用菌剂，两种菌株复合处理，处理成本低，节能环保，对环境无二次污染，作用持久，也可配合其他处理方法，有效地解决黑液污染问题。

Description

一种强化生物修复制浆黑液的方法
技术领域
本发明涉及一种强化生物修复制浆黑液的方法，具体地说是采用产生物表面活性剂菌株与白腐菌共培养强化修复制浆黑液，属于环境生物工程领域。
背景技术
黑液是硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中，洗涤蒸煮纸浆后得到的洗涤液。黑液中含有大量有害物质，直接排放到水体中会造成严重的污染。含有高浓度有机污染物的黑液，会大量的消耗水中的溶解氧，不但影响了水质还影响了水中生物的生活，同时对人类的健康构成了威胁。黑液排放是造纸厂污染的主要根源。
同时，黑液成份主要是无机物如氢氧化钠、硫酸钠、硫化钠、碳酸钠以及与有机物化合的钠、二氧化硅等和从植物纤维原料中溶出的木素、半纤维素和木糖、钾、氮、磷等物质，这些物质有可能被微生物所吸收利用，成为发酵培养的成份。
目前，传统的造纸黑液处理技术有物理法、化学法及生物处理法等。物理和化学方法处理存在需要持续运行或添加药剂、运行费用高、抗污染能力差等。近年来，生物处理法具有处理效果好、运行成本低等优点而受到重视。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种强化生物修复制浆黑液的方法，采用产表面活性剂菌株配合白腐菌进行处理制浆黑液，处理效果明显，还可直接施用菌剂，两种菌株复合处理，处理成本低，节能环保，对环境无二次污染，作用持久，也可配合其他处理方法，有效地解决黑液污染问题。
本发明的技术方案为：
一种强化生物修复制浆黑液的方法，具体包括以下步骤：
(1)白腐菌种子培养
将白腐菌取菌种接入灭菌后的培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下振荡培养3天；
(2)黑液稀释
将黑液用10-20倍体积的自来水稀释；
(3)加入添加物并接种白腐菌
将步骤(2)稀释后的黑液，按1-50mg/L的量加入鼠李糖脂、吐温80或硫酸铜，再按体积分数1-5％的量接入步骤(1)培养的白腐菌种子液，温度25-30℃条件下处理5-7天，完成一次生物处理过程。
经上述处理，黑液可降低COD20％以上，可进入下一轮重复上述步骤(2)和(3)继续微生物处理，或配合其他处理方法继续处理。
优选地，所述步骤(3)中先按1mg/L的量加入鼠李糖脂，再按体积分数1％的量接入白腐菌种子液。
优选地，所述步骤(3)中稀释后的黑液，先进行灭菌操作，再按1-5mg/L的量加入鼠李糖脂、吐温80或硫酸铜，并按体积分数1％的量接入产表面活性剂菌株种子液，发酵3天后，按体积分数1％的量接入步骤(1)得到的白腐菌种子液，在28-30℃和150rpm条件下，处理5-7天。其中，吐温80和硫酸铜等添加物都有文献报道，硫酸铜可激活白腐菌产生木质素降解酶，本发明通过试验发现，以鼠李糖脂的效果最好，优选为鼠李糖脂，添加量优选为50mg/L。
优选地，所述步骤(3)中稀释后的黑液，先进行灭菌操作，并按体积分数1％的量接入产表面活性剂菌株种子液，发酵3天后，按体积分数1％的量接入白腐菌种子液，在28℃和150rpm条件下，处理5-7天。
其中，所述产表面活性剂菌株采用肉汤培养基，所述产表面活性剂菌株种子液的制备方法是：取菌种接入灭菌后的肉汤培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下，振荡培养1天。
本发明生物表面活性剂是生物主要是微生物产生的两性分子，相比化表面活性剂，具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等多种作用，根据其不同的特性，如HLB值大小，可作洗涤剂、乳化剂、稳定剂、增溶剂、湿润剂等。目前，在黑液处理中应用生物表面活性剂未见报道。
本发明微生物处理法是生物处理法的一种，可结合传统的方法进行，可有效弥补传统方法的缺陷，可利用微生物的强大增殖能力，实现自我放大，并且可利用微生物产的漆酶、纤维素酶等，较彻底地解决黑液中木质素和纤维素等有机污染物，因此相比传统方法，作用持久，运行成本低，无二次污染。
本发明的优点在于：采用产表面活性剂菌株配合白腐菌进行处理制浆黑液，处理效果明显，还可直接施用菌剂，两种菌株复合处理，处理成本低，节能环保，对环境无二次污染，作用持久，也可配合其他处理方法，有效地解决黑液污染问题。
下面结合实施对本发明作进一步说明。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。
实施例1
一种强化生物修复制浆黑液的方法，具体包括以下步骤：
(1)白腐菌种子培养
白腐菌采用PDA培养基，成份为新鲜马铃薯180-220g，葡萄糖15-25g，水1000mL，取菌种接入灭菌后的PDA培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下振荡培养3天；
(2)黑液稀释
将黑液用10-20倍体积的自来水稀释；
(3)加入添加物并接种白腐菌
将步骤(2)稀释后的黑液，按1-50mg/L的量加入鼠李糖脂、吐温80或硫酸铜，再按体积分数1-5％的量接入步骤(1)培养的白腐菌种子液，温度25-30℃条件下处理5-7天；
(4)后续处理
经上述处理，黑液可降低COD20％以上，可进入下一轮重复上述步骤(2)和(3)继续微生物处理，或配合其他处理方法继续处理。
实施例2
一种强化生物修复制浆黑液的方法，具体包括以下步骤；
(1)白腐菌种子培养
白腐菌采用PDA培养基，成份为新鲜马铃薯180-220g，葡萄糖15-25g，水1000mL，取菌种接入灭菌后的PDA培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下振荡培养3天；
(2)黑液稀释
将黑液用10-20倍体积的自来水稀释；
(3)加入添加物并接种白腐菌
将步骤(2)稀释后的黑液，先进行灭菌操作，再按1-50mg/L的量加入鼠李糖脂、吐温80或硫酸铜，并按体积分数1％的量接入产表面活性剂菌株种子液，发酵3天后，按体积分数1％的量接入步骤(1)得到的白腐菌种子液，在28-30℃和150rpm条件下，处理5-7天；
(4)后续处理
经上述处理，黑液可降低COD20-35％，可进入下一轮重复上述步骤(2)和(3)继续微生物处理，或配合其他处理方法继续处理。
其中，所述产表面活性剂菌株为铜绿假单胞菌。所述产表面活性剂菌株采用肉汤培养基，成份为：蛋白胨10g，牛肉膏5g，NaCl5g，自来水1000mL。所述产表面活性剂菌株种子液的制备方法是：取贮藏的菌种接入上述灭菌后的肉汤培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下，振荡培养1天。
实施例3
不同添加物对制浆黑液的处理效果试验
按照上述操作，其余条件均相同，不同点在于添加物不同，添加物分别为0.025mg/mL吐温80、50mg/mL鼠李糖脂、0.025mg/mL硫酸铜和95％乙醇，并设空白对照，结果见下表1。
表1 不同添加物添加入黑液前后的COD(COD单位mg/L)
*添加量为30mL黑液中加入1mL添加物，空白为添加1mL蒸馏水，处理时间5d。
结果分析：从上表1可以看出，添加物不同，其处理制浆黑液的效果也不同，其中，以鼠李糖脂处理效果为最佳，COD降低达44％。
实施例4
不同浓度鼠李糖脂添加量对降低黑液COD的效果影响试验
按照上述操作，其余条件均相同，且添加物均为鼠李糖脂，不同点在于鼠李糖脂的添加量不同，添加量分别为30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL，并设空白对照，结果见下表2；
表2不同浓度鼠李糖脂添加量对降低黑液COD的效果的影响(单位mg/L)
*添加前的COD值为444mg/L，处理时间7d。
结果分析：从上表2可以看出，添加量不同，鼠李糖脂处理制浆黑液的效果也不同，其中，50mg/L和60mg/L处理效果为最佳，COD降低达55％，鼠李糖脂的最佳添加量为50mg/L。
实施例5
一种强化生物修复制浆黑液的方法，具体包括以下步骤；
(1)白腐菌种子培养
白腐菌采用PDA培养基，成份为新鲜马铃薯180-220g，葡萄糖15-25g，水1000mL，取菌种接入灭菌后的PDA培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下振荡培养3天；
(2)黑液稀释
将黑液用10-20倍体积的自来水稀释；
(3)加入添加物并接种白腐菌
将步骤(2)稀释后的黑液，先进行灭菌操作，按体积分数1％的量接入产表面活性剂菌株种子液，发酵3天后，按体积分数1％的量接入白腐菌种子液在28℃和150rpm条件下处理5-7天；
(4)后续处理
经上述处理，黑液最高可降低COD44％，可进入下一轮重复上述步骤(2)和(3)继续微生物处理，或配合其他处理方法继续处理。
其中，所述产表面活性剂菌株为铜绿假单胞菌。所述产表面活性剂菌株采用肉汤培养基，成份为：蛋白胨10g，牛肉膏5g，NaCl5g，自来水1000mL。所述产表面活性剂菌株种子液的制备方法是：取贮藏的菌种接入上述灭菌后的肉汤培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下，振荡培养1天。
表1 复合接种处理对发酵液表面活性的影响(5d)
通过对铜绿假单胞菌和白腐菌复合接种处理黑液前后COD进行检测，发现由原来的444mg/L降到了248mg/L，降低了44％，说明鼠李糖脂产生菌铜绿假单胞菌所产鼠李糖脂浓度基本接近处理黑液的最适添加物浓度，从而降低因添加鼠李糖脂而增加的处理成本。
本发明中所用原料均为本领域生产中常用原料，均可从市场中得到，且对于生产结果不会产生影响；本发明中所采用的各种设备，均为本领域生产工艺中使用的常规设备，且各设备的操作、参数等均按照常规操作进行，并无特别之处。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种强化生物修复制浆黑液的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)白腐菌种子培养
将白腐菌取菌种接入灭菌后的培养基中，25-30℃、150-180rpm条件下振荡培养3天；
(2)黑液稀释
将黑液用10-20倍体积的自来水稀释；
(3)加入添加物并接种白腐菌
将步骤(2)稀释后的黑液，按1-50mg/L的量加入鼠李糖脂、吐温80或硫酸铜，再按体积分数1-5％的量接入步骤(1)培养的白腐菌种子液，温度25-30℃条件下处理5-7天，完成一次生物处理过程。
2.根据权利要求1所述的一种强化生物修复制浆黑液的方法，其特征在于：所述步骤(3)中先按1mg/L的量加入鼠李糖脂，再按体积分数1％的量接入白腐菌种子液。
3.根据权利要求1所述的一种强化生物修复制浆黑液的方法，其特征在于：所述步骤(3)中稀释后的黑液，先进行灭菌操作，再按1-50mg/L的量加入鼠李糖脂、吐温80或硫酸铜，并按体积分数1％的量接入产表面活性剂菌株种子液，发酵3天后，按体积分数1％的量接入步骤(1)得到的白腐菌种子液，在28-30℃和150rpm条件下，处理5-7天。
4.根据权利要求1所述的一种强化生物修复制浆黑液的方法，其特征在于：所述步骤(3)中稀释后的黑液，先进行灭菌操作，并按体积分数1％的量接入产表面活性剂菌株种子液，发酵3天后，按体积分数1％的量接入白腐菌种子液，在28℃和150rpm条件下，处理5-7天。
5.根据权利要求3或4所述的一种强化生物修复制浆黑液的方法，其特征在于：所述产表面活性剂菌株为铜绿假单胞菌。
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