CN113173649A - 一种叶酸生产废水生物处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叶酸生产废水生物处理工艺，属于微生物法处理废水领域。本发明将壮观丝衣霉和拟青霉进行混合，混合菌株能够适应强酸环境，在工业生产所产生的强酸性废水中能够进行生长繁殖，并且其对叶酸废水中对环境有害的物质都能有一定的降解作用，能够使COD值下降93.77％，氨氮去除率达到了94.64％，同时对于废水中的苯胺类物质也有很好的去除作用，去除率可达90.35％。因此，本发明的混合菌株能够适应工业化叶酸废水的恶劣环境，能够应用于工业化处理叶酸废水，并且有利于生态环境的可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶酸生产废水生物处理工艺，属于微生物法处理废水领域。
背景技术
叶酸也被称为维生素B9、抗贫血因子等，它的本质其实是一种水溶性的维生素。纯品叶酸的外观为深黄色或橙色的结晶化物，无臭无味，没有固定的熔点，加热至150℃时失去水分子，加热至250℃时分解。叶酸溶于热水和一些例如氢氧化钠的碱性溶液，微溶于冷水，不溶于乙醇、氯仿和苯等有机溶剂。叶酸广泛存在于一些新鲜水果、绿叶蔬菜动物肝脏和豆类中。叶酸是人体不可或缺的营养素之一，特别是孕妇、乳母、婴幼儿等有更强的叶酸补充需求。若人体内缺乏叶酸则会引发心脏病、胃肠功能异常、智力退化和癌症等疾病。孕妇体内缺乏叶酸的风险很高，可能导致婴儿发育迟缓、体重偏低、生长缓慢等。因此，合成叶酸广泛用于医疗、养殖、食品等行业，市场对合成叶酸的需求很大。目前，工业上合成叶酸采用的方法主要是用1,1,3-三氯丙酮与对氨基甲苯酰-L-谷氨酸反应，加入2,4,5-三氨基-6-羟基嘧啶，调节并维持pH至3.5，抽滤之后加以精制脱色即得叶酸。
叶酸生产过程中产生的废水呈黄色，废水组成复杂，主要含酸(盐酸或硫酸)、蝶啶类化合物、嘧啶、对氨基苯甲酰谷氨酸、氯化钠、三氯丙酮等化合物。属于有机物浓度较高、色度高、高盐度、难降解物质多的化工废水，若不经处理直接排放到环境中，会对环境产生巨大的影响。我国生产叶酸历史悠久，目前针对叶酸废水处理主要采用絮凝沉降法、化学氧化法、吸附法、离子交换法和超滤膜过滤法等常规的物理化学法，然而上述工艺存在易产生二次污染、处理费用高等问题。采用传统生物法处理叶酸废水，叶酸废水酸度大，毒性强，一般的微生物很难生存。
发明内容
针对目前存在的生物法处理废水存在的问题，本发明提供了将壮观丝衣霉和拟青霉联合处理废水，从而使得叶酸废水中污染物的去除效果得到进一步提升。
本发明提供了一种处理叶酸废水的方法，所述方法是利用壮观丝衣霉和拟青霉处理叶酸废水。
在一种实施方式中，所述壮观丝衣霉已于2020年4月2日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.19609；所述拟青霉已于2020年4月2日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.19610。
在一种实施方式中，先将壮观丝衣霉和拟青霉分别在LB培养基中培养至对数生长期，再将对数生长期的菌液接种至pH为1.5～4.5的马丁培养基中培养。
在一种实施方式中，将壮观丝衣霉和拟青霉分别在马丁培养基中培养至OD600为0.8-1.2时，再将壮观丝衣霉和拟青霉按1:(0.5-2)的比例混合得到混合菌液，将混合菌液接种至叶酸废水中。
在一种实施方式中将壮观丝衣霉和拟青霉按1:1的比例混合得到混合菌液。
在一种实施方式中，将混合菌液以体积的0.5-5％接种至叶酸废水中。
在一种实施方式中，将混合菌液以体积的2％接种至叶酸废水中。
在一种实施方式中，在30-40℃下处理。
在一种实施方式中，在30-35℃下处理。
在一种实施方式中，在180-220rpm下处理。
在一种实施方式中，在180rpm下处理。
在一种实施方式中，处理时间不少于12h。
在一种实施方式中，处理时间不少于24h。
本发明的有益效果：本发明将两株菌混合加入至叶酸废水中，两株菌均能够在在工业生产所产生的强酸性废水中能够进行生长繁殖，并且其对叶酸废水中对环境有害的物质都能有一定的降解作用，能够使COD值下降90％以上，几乎能完全去除废水中的氨氮，并对苯胺类物质有良好的降解效果。因此，本发明的混合菌株能够适应工业化叶酸废水的恶劣环境，能够应用于工业化处理叶酸废水，并且有利于生态环境的可持续发展。
生物材料保藏
本发明提供的拟青霉，分类命名为拟青霉Paecilomycessp.，已于2020年4月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.19610，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。
本发明提供的壮观丝衣霉，分类命名为壮观丝衣霉Byssochlamysspectabilis，已于2020年4月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.19609，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。
具体实施方式
COD测定方法：按照GB11914-89《化学需氧量的测定》。
氨氮测定方法：参照HJ 535-2009《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》。
苯胺类物质浓度的测定方法：参照国标方法GB11889-89《水质苯胺类化合物的测定N-(1-萘基)乙二胺偶氮分光光度法》。
酸性改良马丁培养基：蛋白胨(5.0g)，磷酸氢二钾(1.0g)，酵母浸出粉(2.0g)，硫酸镁(0.5g)，葡萄糖(20.0g)，水(1000mL)。pH调至1.5左右。
酸性察氏培养基：蔗糖(30g)，NaNO3(2g)，磷酸氢二钾(1.0g)，MgSO4.7H2O(0.5g)，KCl(0.5g)，FeSO4·7H2O(0.01g)，水(1000mL)。pH调至1.5左右。
酸性PDA培养基：马铃薯浸(6g)，葡萄糖(20g)，水(1000mL)。pH调至1.5左右。
酸性LB培养基：胰蛋白胨(10g)，NaCl(10g)，酵母浸出粉(5g)，水(1000mL)。pH调至1.5左右。
菌株的活化：将壮观丝衣霉和拟青霉分别接种至LB培养基，在35℃、200rpm培养24h至OD600为0.6。
实施例1：培养基的优化
(1)将活化后得到的壮观丝衣霉和拟青霉菌液分别以体积比0.2％的接种量分别接种至100mL酸性改良马丁培养基(pH1.5)、酸性高氏培养基(pH1.5)、酸性察氏培养基(pH1.5)、酸性PDA培养基(pH1.5)、和酸性LB培养基(pH1.5)、中35℃、180r/min下培养24h；
(2)测量各培养基的OD600。
如表1所示壮观丝衣霉在改良马丁培养基中相比而言具有较高的OD600值，因而其最适培养基为改良马丁培养基。
表1壮观丝衣霉在培养基中的OD600(log CFU/mL)
如表2所示菌株拟青霉在改良马丁培养基中相比而言具有较高的OD600值，因而其最适培养基为改良马丁培养基。
表2拟青霉在培养基中的OD600(log CFU/mL)
实施例2：初始pH的优化
(1)调节改良马丁培养基的pH分别为1.5、2.5、3.5、4.5、5.5，将活化后得到的壮观丝衣霉和拟青霉菌液分别以体积比2％的接种量接种至100mL不同pH的改良马丁培养基中，35℃、180r/min下培养24h；
(2)测量不同初始pH培养基中的OD600。
如表3所示壮观丝衣霉在初始pH为2.5～4.5的培养条件下具有较高的OD600值，因而其最适pH范围为2.5～4.5。
表3壮观丝衣霉在培养基中的OD600(log CFU/mL)
如表4所示拟青霉在初始pH为2.5～4.5的培养条件下具有较高的OD600值，因而其最适pH范围为2.5～4.5。
表4拟青霉在培养基中的OD600(log CFU/mL)
实施例3：摇床转速的优化
(1)将活化后得到的壮观丝衣霉和拟青霉菌液分别以体积比2％的接种量接种至100mL酸性改良马丁培养基(pH1.5)中，分别在60r/min、100r/min、140r/min、180r/min、220r/min、35℃下培养24h；
(2)测定不同摇床转速下培养基中的OD600。
如表5所示壮观丝衣霉在摇床转速大于等于180r/min中相比而言具有较高的OD600值，考虑成本因素，因而其最适摇床转速为180r/min。
表5壮观丝衣霉在培养基中的OD600(log CFU/mL)
如表6所示拟青霉在摇床转速大于等于180r/min条件下具有较高的OD600值，考虑成本因素，因而选取摇床转速为180r/min。
表6拟青霉在培养基中的OD600(log CFU/mL)
实施例4：温度的优化
(1)将活化后得到的壮观丝衣霉和拟青霉菌液分别以体积比2％的接种量接种至100mL酸性改良马丁培养基(pH1.5)中，分别在不同温度：25℃、30℃、35℃、40℃、45℃，180r/min下培养24h；
(2)计算不同温度下培养基中的OD600。
如表7所示壮观丝衣霉的在30～40℃时具有较高的OD600值，因而其最适温度为35℃。
表7壮观丝衣霉在不同温度下的OD600(log CFU/mL)
如表8所示拟青霉的在30～40℃时具有较高的OD600值，因而其最适温度为35℃。
表8拟青霉在不同温度下的OD600(log CFU/mL)
实施例5：菌株的耐盐性优化
(1)向酸性改良马丁培养基(pH2.5)中加入不同量的NaCl，调节培养基的盐度分别为0.5％(0.5g/100mL)、1％(1g/100mL)、2％(2g/100mL)、3％(3g/100mL)、4％(4g/100mL)，将活化后得到的壮观丝衣霉和拟青霉菌液分别以体积比2％的接种量接种至100mL中35℃、180r/min下培养24h；
(2)计算不同含盐量培养基中的OD600。
如表1所示壮观丝衣霉在盐度0.5％时相比而言具有较高的OD600值，因而其最适盐度为0.5％。
表9壮观丝衣霉在不同盐度下的OD600(log CFU/mL)
如表2所示拟青霉在盐度1％时相比而言具有较高的OD600值，因而其最适盐度为1％。
表10拟青霉在不同盐度下的OD600(log CFU/mL)
实施例6：选择菌株降解废水
(1)将活化后的壮观丝衣霉、拟青霉菌液分别以体积比2％的接种量分别接种至100mL酸性改良马丁培养基(pH1.5)中35℃、180r/min下进行培养，培养24h后使各菌株在培养基中的OD600达到1.0左右。
(2)然后将单菌株壮观丝衣霉的菌液和单菌株拟青霉的菌液按不同体积比进行混合，得到混合菌液，将混合菌液、单株壮观丝衣霉的菌液、单菌株拟青霉的菌液分别以叶酸废水体积的5％的量投加到叶酸废水中，调节初始pH为2.5在35℃、180r/min处理叶酸废水，进行处理。
(3)测定污水中COD、氨氮浓度和苯胺类物质的浓度，计算得到最终COD、氨氮和苯胺类物质的降解率。
由表11和12可知，各组合菌株处理叶酸废水，壮观丝衣霉和拟青霉的菌液以1:1的体积比混合处理叶酸废水的效率相对较高，并且能将叶酸废水的pH从处理前的1.5左右提升至6.0以上，所以处理叶酸废水两类菌株的最佳组合比为1:1。
表11不同菌株处理叶酸废水24h各项指标的降解率
表12壮观丝衣霉和拟青霉菌液体积比处理叶酸废水12h各项指标的降解率
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种处理叶酸废水的方法，其特征在于，利用壮观丝衣霉和拟青霉处理叶酸废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壮观丝衣霉已于2020年4月2日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.19609；所述拟青霉已于2020年4月2日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.19610。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，先将壮观丝衣霉和拟青霉分别在LB培养基中培养至对数生长期，再将对数生长期的菌液接种至pH为1.5～4.5的马丁培养基中培养。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将壮观丝衣霉和拟青霉分别在马丁培养基中培养至OD600为0.8-1.2时，再将壮观丝衣霉和拟青霉按1：(0.5-2)的比例混合得到混合菌液，将混合菌液接种至叶酸废水中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将混合菌液以体积的0.5-5％接种至叶酸废水中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在30-40℃下处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在30-35℃下处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在180-220rpm下处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在180rpm下处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，处理时间不少于12h。
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