CN110642461B - 一种碱活化皮革固定短小芽孢杆菌/h2o2净化印染废水的方法 - Google Patents

一种碱活化皮革固定短小芽孢杆菌/h2o2净化印染废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碱活化皮革固定短小芽孢杆菌/H2O2净化印染废水的方法，包括下述步骤：碱活化皮革固定短小芽孢杆菌；印染废水预处理，格栅过滤，加入絮凝剂，去除不溶性杂质；印染废水调配，根据需要按重量比碱活化皮革固定短小芽孢杆菌：30%含量的H2O2：印染废水＝5：10：1000进行调配；净化处理，温度30～50℃，140r/min，时间8～10h。本技术发明可以低成本、高效的净化处理印染废水中的染料、助剂等有机污染物，净化处理后CODCT≤60 mg/L，色度低于50度。

Description

一种碱活化皮革固定短小芽孢杆菌/H2O2净化印染废水的方法
技术领域
本发明涉及利用微生物净化印染废水的技术方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
我国是纺织大国，纺织产业对我国的国计民生发挥着巨大的作用。同时，纺织产业又是重污染行业。印染废水作为纺织行业的主要污染来源之一，主要通过加工过程的各个工序产生。有研究表明，染料平均年产量可高达7×105吨，其中约有2.8 ×105吨染料会通过退浆、煮炼、漂白、染色、印花和整理等工序产生的废水排出。近年来，随着印染行业的发展和后整技术的进步，所涉及到的产品种类不断增加，新合成化学品染料、助剂及新工艺的不断开发和使用，导致印染废水成分愈加复杂，尤其是联苯胺型偶氮染料的使用，致使废水中存在大量芳烃和杂环化合物为母体，并含有显色基团和极性基团的有机组分。印染废水作为难处理工业废水，其特点是色度大、有机物含量高、水质变化大、可生化性差、碱度大、水量大、氨氮浓度高。出于对处理效果与运行成本的双方面考虑，目前国内的印染废水最常用的工艺主要还是以二级生化＋混凝沉淀为主，其中残留的有机物是众多难挥发、难降解的芳香类和脂肪类化合物的混合体，一般含有酚基、羟基、羧基等多种官能团。其危害主要体现在引起水体色度、油度和形成泡沫，充当消毒副产物前体物，促进管道内微生物繁殖并导致腐烛，以及具有潜在的生物毒性等。因此，印染废水深度处理的主要任务之一便是最大限度地降解净化有机污染物。传统的物理化学技术（活性炭、超滤、反渗透、化学药剂混凝、合成离子交换树脂等）一般可以有效地去除印染废水中的污染物，然而，这些方法是对污染物质本身并不具有彻底的破坏性，因为它们只是将水中的有机物转移到另外相（如固相）中，从而会有二次污染的风险，因此仍需花费更多的成本来对吸附材料进行再生和处理固体废弃物。此外，由于染料分子中存在大量芳烃类，且现代染料的稳定性，传统的生物处理方法对脱色和降解也是无效的，大多数有机物只是吸附在污泥上，并没有降解，需要更彻底有效的方法来降解污染物。
高级氧化技术是基于产生如羟基自由基等极具活性的活性氧分子，通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径将水体中许多结构稳定、较难被微生物分解的有机物矿化为毒性小且可生物降解的小分子物质，或直接降解为C02、H20等无害物质。
本技术发明将短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LCOl固定在碱活化皮革载体上，获得经碱活化皮革固定化的短小芽孢杆菌LCO1。短小芽孢杆菌LCOl产生的漆酶可在pH值2.2～10.0范围内发挥作用。短小芽孢杆菌LCOl产生的芽孢漆酶在碱性条件下具有极强的稳定性，在pH 9.0的条件下30℃保温10天后可保留初始酶活的68.56%。这一特点是绝大多数真菌漆酶所不具备的。短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LCOl产生的芽孢漆酶的酶促反应温度范围较广，其最适温度为80℃，在50～100℃间可保持较高的活性，90℃时为最高酶活的90.47%，即使在100℃的高温下仍可保持最高酶活的86.06%，真菌漆酶在此温度下基本完全丧失活性。短小芽孢杆菌 LCOl漆酶在高温下极好的稳定性在工业上具有很大的实际应用价值。漆酶催化氧化底物一般包括两种作用方式，第一种是底物分子直接与漆酶铜簇反应氧化成相应的激发态分子。然而有些底物不能由漆酶直接氧化，原因在于它们分子太大而不能渗透进入酶的活性部位，或者由于其氧化还原电位较高而不能被漆酶直接氧化。漆酶氧化底物的第二种方式是通过一些小分子的介体物质为媒介，漆酶先将小分子介体氧化成激发态，然后这些激发态的介体再与大分子的或氧化还原电位较高的底物反应。该方式也被称为漆酶-介体系统（LMS）。短小芽孢杆菌 LCOl产生的漆酶先将介体H2O2氧化成羟基自由基（HO•），同时被激发的电子与O2结合成超氧阴离子自由基（•O2 -），最终羟基自由基和超氧阴离子自由基将印染废水中的难降解的染料、助剂等有机污染物氧化为CO2、H2O等小分子物质，实现低成本、高效的降解净化印染废水中的染料、助剂等有机污染物，为印染废水的深度净化处理提供了新的技术途径和方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碱活化皮革固定短小芽孢杆菌/H2O2净化印染废水的技术方法，以低成本、高效的去除印染废水中的染料、助剂等有机污染物，为印染废水的深度处理提供一种新的技术途径。
本发明的技术方案是：
一种碱活化皮革固定短小芽孢杆菌/H2O2净化印染废水的方法，依次包括以下步骤：
A、碱活化皮革固定短小芽孢杆菌；
B、印染废水预处理，格栅过滤，加入絮凝剂，去除不溶性杂质；
C、印染废水调配，根据需要按重量比碱活化皮革固定短小芽孢杆菌：30%含量的H2O2：印染废水＝5：10：1000进行调配；
D、净化处理，温度30～50℃，140r/min，时间8～10h。
本发明选取的短小芽孢杆菌为短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LCOl，在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CGMCC No.4257；所述的碱活化皮革固定短小芽孢杆菌，是将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LC01菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1～2h，菌液OD600＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD600＝600的短小芽孢杆菌LC01菌液中，4℃，固定反应2～4h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的短小芽孢杆菌；所述的印染废水预处理，格栅过滤，是加入待处理废水重量0.4%～0.6%的聚丙烯酰胺絮凝剂，去除不溶性杂质；所述的印染废水调配，根据需要按重量比碱活化皮革固定短小芽孢杆菌：30%含量的H2O2：印染废水＝5：10：1000进行调配；所述的净化处理，其温度30～50℃，140r/min，时间8～10h，即完成低成本、高效的降解净化印染废水中的染料、助剂等有机污染物。
本发明将短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LCOl固定在碱活化皮革载体上，获得经碱活化皮革固定化的短小芽孢杆菌LCO1。短小芽孢杆菌LCOl产生的漆酶可在pH值2.2～10.0范围内发挥作用。短小芽孢杆菌 LCOl产生的芽孢漆酶的酶促反应温度范围较广，其最适温度为80℃，在50～100℃间可保持较高的活性，90℃时为最高酶活的90.47%，即使在100℃的高温下仍可保持最高酶活的86.06%。短小芽孢杆菌 LCOl产生的漆酶先将介体H2O2氧化成羟基自由基（HO•），同时被激发的电子与O2结合成超氧阴离子自由基（•O2 -），最终羟基自由基和超氧阴离子自由基将印染废水中的难降解的染料、助剂等有机污染物氧化为CO2、H2O等小分子物质，实现低成本、高效的降解净化印染废水中的染料、助剂等有机污染物，净化处理后 CODCT≤60 mg/L，色度低于50度。为印染废水的深度净化处理提供了新的技术途径和方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
碱活化皮革固定短小芽孢杆菌，将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LC01菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1h，菌液OD600＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD600＝600的短小芽孢杆菌LC01菌液中，4℃，固定反应2h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的短小芽孢杆菌；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
印染废水预处理，格栅过滤，加入待处理废水重量0.4%的聚丙烯酰胺絮凝剂，去除不溶性杂质；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
印染废水调配，根据需要按重量比碱活化皮革固定短小芽孢杆菌：30%含量的H2O2：印染废水＝5：10：1000进行调配；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
净化处理，温度30℃，140r/min，时间10h，即完成低成本、高效的降解净化印染废水中的染料、助剂等有机污染物。
实施例2：
Figure 285107DEST_PATH_IMAGE001
碱活化皮革固定短小芽孢杆菌，将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LC01菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化2h，菌液OD600＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD600＝600的短小芽孢杆菌LC01菌液中，4℃，固定反应4h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的短小芽孢杆菌；
Figure 202247DEST_PATH_IMAGE002
印染废水预处理，格栅过滤，加入待处理废水重量0.6%的聚丙烯酰胺絮凝剂，去除不溶性杂质；
Figure 919668DEST_PATH_IMAGE003
印染废水调配，根据需要按重量比碱活化皮革固定短小芽孢杆菌：30%含量的H2O2：印染废水＝5：10：1000进行调配；
Figure 314877DEST_PATH_IMAGE004
净化处理，温度50℃，140r/min，时间8h，即完成低成本、高效的降解净化印染废水中的染料、助剂等有机污染物。
实施例3：
Figure 129249DEST_PATH_IMAGE001
碱活化皮革固定短小芽孢杆菌，将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LC01菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1.5h，菌液OD600＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD600＝600的短小芽孢杆菌LC01菌液中，4℃，固定反应3h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的短小芽孢杆菌；
Figure 138662DEST_PATH_IMAGE002
印染废水预处理，格栅过滤，加入待处理废水重量0.5%的聚丙烯酰胺絮凝剂，去除不溶性杂质；
Figure 405695DEST_PATH_IMAGE003
印染废水调配，根据需要按重量比碱活化皮革固定短小芽孢杆菌：30%含量的H2O2：印染废水＝5：10：1000进行调配；
Figure 604596DEST_PATH_IMAGE004
净化处理，温度40℃，140r/min，时间9h，即完成低成本、高效的降解净化印染废水中的染料、助剂等有机污染物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明所用短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）LCOl来源于中国普通微生物菌种保藏管理中心。

Claims (1)

1.一种碱活化皮革固定短小芽孢杆菌/H2O2净化印染废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、碱活化皮革固定短小芽孢杆菌；
B、印染废水预处理，格栅过滤，加入絮凝剂，去除不溶性杂质；
C、印染废水调配，根据需要按重量比碱活化皮革固定短小芽孢杆菌：30%含量的H2O2：印染废水＝5：10：1000进行调配；
D、净化处理，温度30～50℃，140r/min，时间8～10h；
所述的选取的短小芽孢杆菌为短小芽孢杆菌LCOl，在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CGMCC No.4257；
所述的碱活化皮革固定短小芽孢杆菌，是将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将短小芽孢杆菌LC01菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1～2h，菌液OD600＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD600＝600的短小芽孢杆菌LC01菌液中，在4℃条件下固定反应2～4h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的短小芽孢杆菌；
所述的印染废水预处理，格栅过滤，是加入待处理废水重量0.4%～0.6%的聚丙烯酰胺絮凝剂，去除不溶性杂质。
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