CN108996697A

CN108996697A - 一种菌糠吸附降解染料废水的方法

Info

Publication number: CN108996697A
Application number: CN201810736372.9A
Authority: CN
Inventors: 梁小华; 张曈; 王新风; 夏爱强; 陈春燕; 苏晓慧; 冯柳颖; 张雨涵; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Huaiyin Normal University
Current assignee: Huaiyin Normal University
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2018-12-14

Abstract

本发明提供了一种菌糠吸附降解染料废水的方法，包括如下步骤：步骤一：菌糠通过洗涤、干燥，粉碎过40目筛，制备成吸附剂，将其投入染料废水中进行染料吸附；步骤二：收集步骤一吸附后的菌糠，干燥后再将步骤一产生的洗涤废水全部加入到菌糠中，使其水含量按质量百分数控制在60‑70%，接种白腐菌，对菌糠培养基中的染料进行降解；步骤三：将步骤二得到的经降解后的菌糠，按照步骤一和步骤二进行循环，实现菌糠的多次吸附和降解再生。该种菌糠吸附降解染料废水的方法以菌糠为吸附剂，通过白腐菌的降解实现吸附剂的再生，并经循环使用后，将菌糠吸附剂作为土壤改良剂，在利用全过程中无二次污染物产生，实现了零污染。

Description

一种菌糠吸附降解染料废水的方法

技术领域

本发明涉及食用菌栽培、环境治理等领域，具体的是涉及一种菌糠吸附降解染料废水的方法。

背景技术

菌糠是利用秸秆、木屑等原料进行食药用菌代料栽培，收获后的培养基剩余物，俗称栽培废料、菌渣或余料；是食用菌丝残体及经食用菌酶解，结构发生质变的粗纤维等成分的复合物。因此，菌糠较之秸秆、木屑等原料具有更高含量的粗蛋白、粗脂肪、多糖、有机酸等有机物，另外，纤维素、半纤维素和木质素等组分也发生了不同程度的降解与改性，出现了断裂及多孔性状。中国是食用菌大国，每年产生的巨量菌糠除少数用于饲料、能源等用途外，绝大多数菌糠没有得到很好利用，并成为了城市环境污染的源头。

我国印染产业发达，年均产生800-900吨的印染废水，其中大约10-15%的印染废水被直接排放到自然环境中，从而导致了严重的环境污染问题。印染废水常见的治理方法包括物理法、化学法和生物处理法，但均存在着治理成本高的难题。其中生物处理法是一种比较温和的方法，尤其是采用白腐菌强大的木质素降解酶系对染料进行降解，可实现染料的脱毒。以秸秆为吸附剂，联合白腐菌降解进行染料废水的处理的研究报道较多，但普遍存在着秸秆首次吸附较高，但再生率较低，且存在吸附秸秆上的染料以及吸附染料后的秸秆等二次污染物问题。比如田媛等人利用稻草对孔雀绿和结晶紫进行吸附，并采用侧耳菌进行降解再生，对孔雀绿吸附的最大再生率低于75%，而对结晶紫吸附的再生率更是低于44%（田媛，等。开放体系下稻草-白腐菌对染料的吸附脱色与降解。环境污染与防治，2008，30（5）：33-37）。

我国的土壤使用率很高，就随之带来了诸多的土壤问题，如何改良土壤，增加土壤肥力就成为了目前土壤研究的热点问题。秸秆还田是一种很好的措施，但因秸秆腐熟缓慢、虫害严重等问题，秸秆还田效果不显著，导致其问题的关键在于秸秆中的木质素难以降解。菌糠的主要原料就是秸秆，秸秆经食用菌栽培、白腐菌降解后，木质素得以很大程度的降解，并通过多次循环作用，菌糠中的木质素残留很低，且产生了糖、蛋白等有机质、腐植酸等，可填埋至土壤中实现快速腐烂并改善土壤性能。但如果把没有经过白腐菌进一步降解的菌糠直接还田，进而会带来菌糠腐烂时间长、虫害等系列土壤附加问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种菌糠吸附降解染料废水的方法，既能对染料废水进行多次的吸附和通过白腐菌降解再生，同时，在循环使用结束后可用作土壤改良剂。

本发明通过以下技术方案实现：

一种菌糠吸附降解染料废水的方法，包括如下步骤：

步骤一：菌糠通过洗涤、干燥，粉碎过40目筛，制备成吸附剂，将其投入染料废水中进行染料吸附；

步骤二：收集步骤一吸附后的菌糠，干燥后再将步骤一产生的洗涤废水全部加入到菌糠中，使其水含量按质量百分数控制在60-70%，接种白腐菌，对菌糠培养基中的染料进行降解；

步骤三：将步骤二得到的经降解后的菌糠，按照步骤一和步骤二进行循环，实现菌糠的多次吸附和降解再生；

步骤四：循环使用结束后，将步骤二得到的经降解后的菌糠，通过干燥，粉碎过100目筛，制备成土壤改良剂。

进一步地，所述菌糠为平菇菌糠、金针菇菌糠或杏鲍菇菌糠。

进一步地，将步骤一制得的吸附剂按照0.5-10%（m/v）的比例投放至染料废水中，搅拌吸附30分钟。

进一步地，所述的白腐菌为灵芝或杂色云芝，发酵降解温度为29-32℃，湿度控制在80%以上，静置发酵10天以上。

进一步地，菌糠至少循环使用2次以上。

进一步地，所述染料废水是指阳离子染料废水。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

1、利用白腐菌的降解作用，实现了菌糠吸附剂、菌糠洗涤废水、吸附剂再生、菌糠土壤改良剂等的综合利用，无二次污染物产生，全过程零污染；

2、制备的土壤改良剂含有微量的染料，对土壤产生的影响可忽略不计，但其有机质含量高达30%以上，可显著提升土壤肥力；由于菌糠经过白腐菌多次的降解，还田后菌糠腐烂时间短、增肥快，虫害等问题也得到很好解决；

3、利用白腐菌的降解作用，实现了菌糠的多次循环使用，将菌糠吸附剂功能最大化。

综上所述，本发明以菌糠为吸附剂，通过白腐菌的降解实现吸附剂的再生，并经循环使用后，将菌糠吸附剂作为土壤改良剂。在利用全过程中无二次污染物产生，实现了零污染。

附图说明

图1为亚甲基蓝和孔雀绿混合染料配置成的染料废水标准曲线示意图；

图2为亚甲基蓝和藏红T混合染料配置成的染料废水标准曲线示意图；

图3为孔雀绿和藏红T混合染料配置成的染料废水标准曲线示意图。

具体实施方式

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1 金针菇菌糠的零污染染料废水处理

第一次使用：取新鲜金针菇菌糠1000g，用清水洗涤，得约1000mL洗涤废水，菌糠用60℃烘箱烘干至恒重后用粉碎机粉碎过40目筛，得约900g菌糠吸附剂；取100g菌糠吸附剂投放至10L含亚甲基蓝和藏红T等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为90%，过滤收集菌糠吸附剂；将收集到的菌糠吸附剂烘干后，添加上述收集的菌糠洗涤废水110mL，使其水含量控制在60%，灭菌后加入灵芝培养液10mL进行固体发酵，固体发酵温度为29℃，湿度控制在85%，静置发酵13天，发酵后的菌糠中染料降解率为88%，得菌糠85g（干重）。

第二次循环使用：用清水洗涤获得的菌糠，得约100mL洗涤废水，将洗涤后的菌糠干燥，进一步粉碎过40目筛后，投入到8L含亚甲基蓝和藏红T等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为88%，过滤收集菌糠吸附剂；将收集到的菌糠吸附剂烘干后，将洗涤产生的100mL洗涤废水添加到菌糠中，使其水含量控制在65%，灭菌后加入灵芝培养液8mL进行固体发酵，固体发酵温度为29℃，湿度控制在85%，静置发酵13天，发酵后的菌糠中染料降解率为85%，得菌糠70g（干重）。

第三次循环使用：用清水洗涤获得的菌糠，得约80mL洗涤废水，将洗涤后的菌糠干燥，进一步粉碎过40目筛后，投入到5L含亚甲基蓝和藏红T等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为83%，过滤收集菌糠吸附剂；将收集到的菌糠吸附剂烘干后，将洗涤产生的80mL洗涤废水添加到菌糠中，使其水含量控制在70%，灭菌后加入灵芝培养液8mL进行固体发酵，固体发酵温度为29℃，湿度控制在85%，静置发酵13天，发酵后的菌糠中染料降解率为85%，得菌糠55g（干重）。

将第三次循环使用后的菌糠烘干、粉碎过100目筛，制备成土壤改良剂，有机质含量高达35%以上。

实施例2 杏鲍菇菌糠的零污染染料废水处理

第一次使用：取新鲜杏鲍菇菌糠400g，用清水洗涤，得约400mL洗涤废水，菌糠用60℃烘箱烘干至恒重后用粉碎机粉碎过40目筛，得360g菌糠吸附剂；360g吸附剂投放至72L亚甲基蓝和孔雀绿等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为88%，通过过滤收集菌糠吸附剂；将收集到的菌糠吸附剂烘干至一定湿度后，将上述收集的400mL菌糠洗涤废水添加到菌糠中，使其水含量控制在62%，灭菌后加入杂色云芝培养液40mL进行固体发酵，固体发酵温度为32℃，湿度控制在85%，静置发酵10天，发酵后的菌糠中染料降解率为82%，得菌糠300g（干重）。

第二次循环使用：用清水洗涤菌糠，得约300mL洗涤废水，菌糠烘干、粉碎后过40目筛，全部投放至50L亚甲基蓝和孔雀绿等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为85%，通过过滤收集菌糠吸附剂；将收集到的菌糠吸附剂烘干后，将上述收集的300mL菌糠洗涤废水添加到菌糠中，使其水含量控制在65%，灭菌后加入杂色云芝培养液30mL进行固体发酵，固体发酵温度为32℃，湿度控制在85%，静置发酵12天，发酵后的菌糠中染料降解率为80%，得菌糠250g（干重）。

土壤改良剂：将第二次循环使用后的菌糠烘干、粉碎过100目筛，制备成土壤改良剂，有机质含量高达33%以上。

实施例3 平菇菌糠的零污染染料废水处理

第一次使用：取新鲜平菇菌糠800g，用清水洗涤，得约800mL洗涤废水，菌糠用60℃烘箱烘干至恒重后用粉碎机粉碎过40目筛，得约750g菌糠吸附剂；取75g吸附剂投放至2L亚甲基蓝和孔雀绿等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为95%，通过过滤收集菌糠吸附剂；将收集到的菌糠吸附剂烘干后，将上述收集的菌糠洗涤废水80mL添加到菌糠中，使其水含量控制在65%，灭菌后加入灵芝菌培养液5mL进行固体发酵，固体发酵温度为30℃，湿度控制在85%，静置发酵12天，发酵后的菌糠中染料降解率为82%，得菌糠63g（干重）。

第二次循环使用：用清水洗涤菌糠，得约65mL洗涤废水，菌糠烘干、粉碎后过40目筛，全部投放至1L亚甲基蓝和孔雀绿等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为90%，通过过滤收集菌糠吸附剂。将收集到的菌糠吸附剂烘干后，将上述收集的65mL菌糠洗涤废水添加到菌糠中，使其水含量控制在65%，灭菌后加入灵芝菌培养液5mL进行固体发酵，固体发酵温度为30℃，湿度控制在85%，静置发酵13天，发酵后的菌糠中染料降解率为80%，得菌糠51g（干重）。

第三次循环使用：用清水洗涤菌糠，得约50mL洗涤废水，菌糠烘干、粉碎后过40目筛，全部投放至500mL亚甲基蓝和孔雀绿等阳离子染料废水中（浓度约为100mg/L），搅拌吸附30分钟，染料吸附率为88%，通过过滤收集菌糠吸附剂；将收集到的菌糠吸附剂烘干，将上述收集的50mL菌糠洗涤废水添加到菌糠中，使其水含量控制在65%，灭菌后加入灵芝菌培养液5mL进行固体发酵，固体发酵温度为30℃，湿度控制在85%，静置发酵13天，发酵后的菌糠中染料降解率为80%，得菌糠42g。

土壤改良剂：将第三次循环使用后的菌糠烘干、粉碎过100目筛，制备成土壤改良剂，有机质含量高达35%以上。

上述实施例涉及染料吸附率和降解率的测定方法均按以下方法。

染料吸附率测定方法：首先通过紫外可见分光光度计（型号EU-2800R，上海昂拉仪器有限公司）检测染料废水中混合染料的最大吸附波长（亚甲基蓝和孔雀绿混合染料的最大吸收波长为620nm；亚甲基蓝和藏红T混合染料的最大吸收波长为660nm；孔雀绿和藏红T混合染料的最大吸收波长为615nm），再配置成不同浓度的染料废水标准溶液，在最大吸收波长处测定不同染料浓度的吸光值，基于吸光值和染料浓度绘制标准曲线，得回归方程；测定染料废水在最大吸收波长处的吸光值，代入回归方程，得染料废水的浓度C。

最后根据以下公式求出染料的吸附率：；

同样，菌糠吸附率计算公式为：。

其中：C₀：染料的初始浓度（mg/L）；C_t ：吸附30min后染料的浓度（mg/L）；V：溶液的体积（L）；W：吸附剂的质量（g）。

菌糠中染料降解率测定方法：白腐菌降解后的菌糠经干燥后，称取一定质量干燥菌糠到甲醇中进行充分萃取，再通过染料吸附率测定方法测定甲醇萃取液中的染料浓度，则通过该公式求出菌糠中残留的染料量：。因此，菌糠中染料降解率即为：。

其中：；C₁：甲醇萃取液中染料的浓度（mg/L）；V₁：甲醇萃取液体积（L）；W₁：称取干燥菌糠的质量（g）

有机质含量测定方法：采用重铬酸钾容量法测定，具体测定步骤见中华人民共和国农业行业标准——"有机肥料"（标准号：NY 525-2012）

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种菌糠吸附降解染料废水的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤二：收集步骤一吸附后的菌糠，干燥后再将步骤一产生的洗涤废水全部加入到菌糠中，使其水含量按质量百分数为60-70%，接种白腐菌，对菌糠培养基中的染料进行降解；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述菌糠为平菇菌糠、金针菇菌糠或杏鲍菇菌糠。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤一制得的吸附剂按照0.5-10%（m/v）的比例投放至染料废水中，搅拌吸附30分钟。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的白腐菌为灵芝或杂色云芝，发酵降解温度为29-32℃，湿度控制在80%以上，静置发酵10天以上。

5.如权利要求1-5所述的方法，其特征在于，菌糠至少循环使用2次以上。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料废水是指阳离子染料废水。