CN105779368A - 一种处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法 - Google Patents

一种处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法，属于废水处理领域。为了克服现有技术中的不足，本发明所述的微生物菌剂包括白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物，其中所述的枯草芽孢杆菌发酵培养物与白腐菌非活性真菌菌丝球组合后在去除重金属离子方面具有显著的协同效果，其安全无毒、无二次污染，适合在工业废水处理中推广应用。

Description

一种处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法，属于废水处理领域。
背景技术
含铬废水主要来源于工业污染，特别是电镀行业。电镀是利用电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程。在电镀过程中，为了保证电镀产品的质量，使金属镀层具有平整光滑的良好外观并与镀件牢固结合，必须在镀前把镀件表面上的污物(油、锈、氧化皮等)彻底清理干净，并在镀后把镀件表面的附着液清洗干净。因此，电镀含铬废水的来源一般为镀件清洗含铬废水、电镀废液、其他废水，包括冲刷车间地面、刷洗地板以及通风设备冷凝水和由于镀槽渗漏或操作、管理不当造成的跑、冒、滴、漏的各种槽液和水，设备冷却水。其中，镀件清洗水是电镀含铬废水的主要来源，几乎占车间含铬废水排放量的80％以上。含铬废水被公认为是危害环境最严重的公害之一，因此，对含铬废水的分离处理进行研究尤为重要。
采用生物吸附法去除废水中的重金属离子，近年来以其高效、安全、成本低的优势引起了人们的广泛关注。研究表明，许多藻类以及细菌、真菌和酵母等微生物都能有效地从水溶液中吸附重金属离子.面络合、氧化还原和酶促反应等，吸附机理往往因微生物和吸附质的种类而异.由于细胞组成的复杂性，目前对金属离子的生物吸附机理的探讨仍在进行中。
现代生物学研究显示，微生物能够对重金属离子实现有效的处理，主要是归结于微生物对重金属离子的吸附作用和沉淀作用。微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子，通过固液两相分离达到去除废水中的重金属离子的目的。微生物对重金属离子的沉淀作用，一般认为是由于微生物对金属离子的异化还原作用或是由于微生物自身新陈代谢的结果。
专利申请201610030346.5公开了一种重金属工业废水吸附材料及其制备方法，其由以下成分以重量份制备而成：交联累托石4-6份、高岭石3-7份、石墨烯纳米层/MnO2复合物5-10份、壳聚糖-石墨烯复合材料6-12份、低亚硫酸钠2-5份、硫酸铝1-3份、羧甲基壳聚糖1-2份、脱乙酰甲壳素1-2份、氯化铁5-10份、氨水5-10份、磷脂酰肌醇1-2份、对羟基苯甲酸甲酯2-4份、双乙酸钠0.2-0.6份、过氧化氢0.4-0.8份、过氧醋酸0.1-0.6份、月桂醇硫酸钠1-2份、氢氧化钠80-100份、乙二醇10-20份、乙醇80-100份、低亚硫酸钠0.1-0.2份、盐酸70-100份、去离子水100-200份。其取得了较为显著的去除重金属离子的效果，但其中含有的成分对后续的活性污泥造成较大的损害作用，且其中的成分的环境污染较大，容易造成二次污染。
发明内容
本发明针对现有技术中去除重金属离子方法的缺点，提供了一种能够处理含铬工业废水的微生物菌剂及其处理方法，该微生物菌剂包括由生物发酵制备得到，并协助以天然高分子化合物作为补充，两类物质在去除重金属离子方面具有一定的协同效果，其对重金属的去除效率高，且安全无毒、无二次污染的特点。
本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：
一种处理含铬工业废水的微生物菌剂，其由白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物组成，其中白腐菌非活性真菌菌丝球在微生物菌剂中的浓度为3000-5000个/mL。其中白腐菌(Phanerochaetechrysosporium)购自中国工业微生物菌种保藏中心，其菌种保藏编号为CICC14076；枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)购自中国工业微生物菌种保藏中心，其菌种保藏编号为CICC10732。
其中白腐菌非活性真菌菌丝球的制备方法包括：将该白腐菌接种到以下发酵培养基中:葡萄糖10.0g/L，NH4Cl0.12g/L，KH2PO40.2g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，CaCl20.1g/L，硫胺素0.001g/L，浓度为0.1mol/L的丁二酸钠溶液100mL，1％吐温80溶液50mL，微量元素混合液70mL，于39℃振荡培养72h，过滤收集菌丝球，用蒸馏水彻底冲洗菌丝球以除去菌丝球表面残留的培养基，将上述菌丝球在121℃下灭活20min即得到该试验中所用的非活性真菌菌丝球。
枯草芽孢杆菌发酵物的制备方法具体包括如下步骤：发酵培养基灭菌后，接入10％的枯草芽孢杆菌种子发酵液，控制发酵温度为30-32℃、通气量为1.5-1.7m3/h条件下培养40-44h即得。
其中枯草芽孢杆菌发酵培养物的发酵过程中所使用的发酵培养基(g/L)为：葡萄糖10g，K2HPO42g，KH2PO42g，MgSO4·7H2O0.2g，CaCl20.1g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，pH7.2-7.5，120℃灭菌30min。
本发明发酵过程中，所述的枯草芽孢杆菌和白腐菌在接入发酵培养基时均处于对数生长期。
本发明还提供一种上述处理含铬工业废水的微生物菌剂的使用方法，所述的微生物菌剂用于废水处理时微生物菌剂的投入量为180-210mL/L，优选的，投入量为200mL/L。
本发明所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂用于废水处理时与现有技术相比具有以下技术优势：
1)本发明所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂为天然的属于天然生物高分子，结构较复杂。从化学组成上看，主要是微生物代谢过程中产生的各种多聚糖类、蛋白质或是有糖类和蛋白质形成的高分子化合物，其用于絮凝工艺是不仅絮凝效果好，而且绿色环保，推广应用价值高。
2)本发明微生物菌剂产生的去除重金属离子的效果显著，所述的复合型微生物菌剂中的白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物代谢产物之间产生了显著的协同作用，絮凝效果更佳优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1本发明所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法
一种处理含铬工业废水的微生物菌剂，包括白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物。其中白腐菌非活性真菌菌丝球的制备方法包括：将该白腐菌接种到以下发酵培养基中:葡萄糖10.0g/L，NH4Cl0.12g/L，KH2PO40.2g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，CaCl20.1g/L，硫胺素0.001g/L，浓度为0.1mol/L的丁二酸钠溶液100mL，1％吐温80溶液50mL，微量元素混合液70mL，于39℃振荡培养72h，过滤收集菌丝球，用蒸馏水彻底冲洗菌丝球以除去菌丝球表面残留的培养基，将上述菌丝球在121℃下灭活20min即得到该试验中所用的非活性真菌菌丝球。
枯草芽孢杆菌发酵培养物的制备方法具体包括如下步骤：发酵培养基灭菌后，接入10％的枯草芽孢杆菌种子发酵液，控制发酵温度为30℃、通气量为1.5m3/h条件下培养40h即得。所使用的发酵培养基(g/L)为：葡萄糖10g，K2HPO42g，KH2PO42g，MgSO4·7H2O0.2g，CaCl20.1g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，pH7.2-7.5，120℃灭菌30min。
处理含铬工业废水的微生物菌剂的制备方法，其包括如下步骤：将白腐菌非活性真菌菌丝球加入到枯草芽孢杆菌发酵培养物中即得，其中白腐菌非活性真菌菌丝球在微生物菌剂中浓度为3500个/mL，用于废水处理时微生物菌剂的投入量为180mL/L。
实施例2本发明所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法
一种处理含铬工业废水的微生物菌剂，包括白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物。其中枯草芽孢杆菌发酵培养物的制备方法具体包括如下步骤：发酵培养基灭菌后，接入10％的枯草芽孢杆菌种子发酵液，控制发酵温度为32℃、通气量为1.7m3/h条件下培养44h即得。
白腐菌非活性真菌菌丝球的制备方法以及枯草孢杆菌的发酵培养基同实施例1，处理含铬工业废水的微生物菌剂的制备方法，其包括如下步骤：将白腐菌非活性真菌菌丝球加入到枯草芽孢杆菌发酵培养物中即得，其中白腐菌非活性真菌菌丝球在微生物菌剂中浓度为3000个/mL，用于废水处理时微生物菌剂的投入量为210mL/L。
实施例3本发明所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法
一种处理含铬工业废水的微生物菌剂，包括白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物。其中枯草芽孢杆菌发酵培养物的制备方法具体包括如下步骤：发酵培养基灭菌后，接入10％的枯草芽孢杆菌种子发酵液，控制发酵温度为32℃、通气量为1.6m3/h条件下培养42h即得。
白腐菌非活性真菌菌丝球的制备方法以及枯草孢杆菌的发酵培养基同实施例1，处理含铬工业废水的微生物菌剂的制备方法，其包括如下步骤：将白腐菌非活性真菌菌丝球加入到枯草芽孢杆菌发酵培养物中即得，其中白腐菌非活性真菌菌丝球在微生物菌剂中浓度为3500个/mL，用于废水处理时微生物菌剂的投入量为190mL/L。
实施例4本发明所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法
一种处理含铬工业废水的微生物菌剂，包括白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物。其中枯草芽孢杆菌发酵培养物的制备方法具体包括如下步骤：发酵培养基灭菌后，接入10％的枯草芽孢杆菌种子发酵液，控制发酵温度为32℃、通气量为1.7m3/h条件下培养44h即得。
白腐菌非活性真菌菌丝球的制备方法以及枯草孢杆菌的发酵培养基同实施例1，处理含铬工业废水的微生物菌剂的制备方法，其包括如下步骤：将白腐菌非活性真菌菌丝球加入到枯草芽孢杆菌发酵培养物中即得，其中白腐菌非活性真菌菌丝球在微生物菌剂中浓度为4000个/mL，用于废水处理时微生物菌剂的投入量为195mL/L。
实施例5本发明所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂及其使用方法
一种处理含铬工业废水的微生物菌剂，包括白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物。其中枯草芽孢杆菌发酵培养物的制备方法具体包括如下步骤：发酵培养基灭菌后，接入10％的枯草芽孢杆菌种子发酵液，控制发酵温度为30-32℃、通气量为1.5-1.7m3/h条件下培养40-44h即得。
白腐菌非活性真菌菌丝球的制备方法以及枯草孢杆菌的发酵培养基同实施例1，处理含铬工业废水的微生物菌剂的制备方法，其包括如下步骤：将白腐菌非活性真菌菌丝球加入到枯草芽孢杆菌发酵培养物中即得，其中白腐菌非活性真菌菌丝球在微生物菌剂中浓度为5000个/mL，用于废水处理时微生物菌剂的投入量为205mL/L。
实施例6本发明微生物菌剂的去除重金属离子的实验结果测定
测定实施例1-5的微生物菌剂对重金属工业废水的处理效果，设定对比实施例1和对比实施例2，对比实施例1为按照实施例1制备得到白腐菌非活性真菌菌丝球溶解到纯化水中获得，其浓度为3000个/mL；对比实施例2为按照实施例1制备得到的枯草芽孢杆菌发酵培养物。各组对重金属工业废水中重金属离子的处理结果如表1所示。
表1实施例1-5对重金属工业废水中重金属离子的处理结果
产品名称 Cd2+去除率(％) 脱色率(％)
实施例1 90.8 93.1
实施例2 90.9 93.2
实施例3 91.9 93.2
实施例4 90.2 93.5
实施例5 91.4 93.7
对比实施例1 16.6 11.3
对比实施例2 25.3 21.1
表1可知，实施例1-5对铬离子的去除率都很高，而对比实施例1和对比实施例2单独使用时对铬离子去除效果甚微，而当两者组合后其对于含铬废水处理方面具有显著的协同作用。

Claims (5)

1.一种处理含铬工业废水的微生物菌剂，其特征在于，所述的微生物菌剂其由白腐菌非活性真菌菌丝球和枯草芽孢杆菌发酵培养物组成，其中白腐菌非活性真菌菌丝球在微生物菌剂中的浓度为3000-5000个/mL，其中白腐菌非活性真菌菌丝球的制备方法包括：将该白腐菌接种到以下发酵培养基中:葡萄糖10.0g/L，NH4Cl0.12g/L，KH2PO40.2g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，CaCl20.1g/L，硫胺素0.001g/L，浓度为0.1mol/L的丁二酸钠溶液100mL，1％吐温80溶液50mL，微量元素混合液70mL，于39℃振荡培养72h，过滤收集菌丝球，用蒸馏水彻底冲洗菌丝球以除去菌丝球表面残留的培养基，将上述菌丝球在121℃下灭活20min即得到白腐菌非活性真菌菌丝球；枯草芽孢杆菌发酵物的制备方法具体包括如下步骤：发酵培养基灭菌后，接入10％的枯草芽孢杆菌种子发酵液，控制发酵温度为30-32℃、通气量为1.5-1.7m3/h条件下培养40-44h即得。
2.如权利要求1所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂，其特征在于，所述的枯草芽孢杆菌发酵培养物的制备方法中1L发酵培养基的组分为葡萄糖10g，K2HPO42g，KH2PO42g，MgSO4·7H2O0.2g，CaCl20.1g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，pH7.2-7.5，120℃灭菌30min。
3.如权利要求1-2所述的处理含铬工业废水的微生物菌剂，其特征在于，所述的枯草芽孢杆菌和白腐菌在接入发酵培养基时均处于对数生长期。
4.一种权利要求1-3所述处理含铬工业废水的微生物菌剂的使用方法，其特征在于，所述的微生物菌剂用于废水处理时微生物菌剂的投入量为180-210mL/L。
5.如权利要求4所述的微生物菌剂的使用方法，其特征在于，所述的微生物菌剂用于废水处理时微生物菌剂的投入量为200mL/L。
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