CN113528393A - 一种含甲基芽孢杆菌的复合菌剂及其制法和在染料废水脱色中的应用 - Google Patents

一种含甲基芽孢杆菌的复合菌剂及其制法和在染料废水脱色中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含甲基芽孢杆菌的复合菌剂，所述复合菌剂由甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)的单菌母液按体积比10：5：2：2：1混合得到复合菌母液；将复合菌母液进行扩大培养后得到复合菌剂。本发明复合菌剂通过不同功能微生物之间的协同作用，一方面具有良好的环境适应性，能够耐受5％的盐度，另一方面还对染料具有高效脱色能力，不仅破坏有色基团实现脱色，还能将断裂、打开的有机链矿化成无机物，从而实现废水中COD的大幅降低；另外，复合菌剂中的各菌株可进行混合培养，易于工业生产。

Description

一种含甲基芽孢杆菌的复合菌剂及其制法和在染料废水脱色 中的应用
技术领域
本发明涉及一种含甲基芽孢杆菌的复合菌剂，还涉及上述复合菌剂的制备方法，及其在染料废水脱色中的应用。
背景技术
印染行业是我国的工业用水大户和废水排放大户，据不完全统计，我国印染废水的排放量约为300～400万m3/d，约占整个工业废水排放量的35％。印染废水具有水质水量变化大，COD含量高，色度深，碱度大(一般pH为8～10)，生物毒性大、氨氮浓度高，废水水温偏高，盐度高等特征。在纺织印染过程中，约有10％～20％的染料成为废染料随废水洗出，排入水体后，会导致水体透明度下降，严重影响水体外观，还会消耗水中的溶解氧，破坏水体生态平衡，威胁水生生物及人类安全。目前大部分脱色微生物均以破坏有色基团(例如：偶氮键、蒽酮等)为脱色原理，通过对有色基团的破坏实现染料的脱色，但极少同时具备脱色和有机物降解的功能。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中存在的脱色微生物无法同时实现脱色和有机物降解的问题，提供了一种含甲基芽孢杆菌的复合菌剂，该复合菌剂既能实现脱除染料色度，又能降解水体中的COD。
本发明还提供了上述复合菌剂的制备方法及其在染料废水脱色中的应用。
技术方案：本发明所述复合菌剂由甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)的单菌母液按体积比10：5：2：2：1混合得到复合菌母液；将复合菌母液进行扩大培养后得到复合菌剂。
上述含甲基芽孢杆菌的复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)分别接种于扩大培养基中，于28℃～37℃下培养至各菌液OD600(吸光度)为1.0～1.2，得到各菌的单菌母液；
(2)将步骤(1)得到的甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)的单菌母液按体积比10：5：2：2：1混合，混合均匀后得到复合菌母液；
(3)将复合菌母液按体积百分数1～5％接种至扩大培养基中，在不高于37℃条件下好氧培养至菌液OD600(吸光度)为1.2～1.5，得到复合菌剂。
其中，步骤(1)中，各单菌菌株接种于扩大培养基中的接种量(体积分数)均为1％。
其中，步骤(1)和步骤(3)中，扩大培养基为LB培养基、牛肉膏蛋白胨培养基或YPD培养基中的一种。
上述复合菌剂在染料废水脱色中的应用。
其中，染料废水为偶氮染料废水和/或三苯甲烷染料废水；染料废水的盐度为不高于5％。
将本发明复合菌剂接种于染料废水中进行厌氧处理，复合菌剂接种量(体积分数)为10％，废水中染料的质量浓度为200mg/L，废水中COD的浓度为700～1100mg/L。菌剂应用时，染料废水的温度为28～37℃，优选为35℃，pH值为6.5～8.0，优选为7.0，此条件下有利于加快复合菌剂对废水中染料的脱色及COD的去除。
本发明复合菌剂中，甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M 20191078。丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)，属于梭菌属，购买于中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为CGMCC1.5205；植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，属于乳杆菌属，购买于中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为CGMCC 1.16089；嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonasacidaminiphila)，属于寡养单胞菌属，购买于中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为CGMCC 1.10273。谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)，属于谷氨酸杆菌属，购买于中国工业微生物菌种保藏中心，编号为CICC 10192。
有益效果：本发明复合菌剂通过不同功能微生物之间的协同作用，一方面具有良好的环境适应性，能够耐受高达5％的盐度，另一方面还对染料具有高效脱色能力，不仅破坏有色基团实现脱色，还能将断裂、打开的有机链矿化成无机物，从而实现废水中COD的大幅降低；另外，复合菌剂中的各菌株可进行混合培养，易于工业生产；本发明复合菌剂在厌氧条件下对偶氮染料、三苯甲烷染料的脱色效果达90％以上，对废水中COD去除率为80％以上。
附图说明
图1为本发明复合菌剂在不同盐度下对染料的脱色效率；
图2为本发明复合菌剂在不同盐度下对染料COD的去除效率；
图3为本发明复合菌剂对不同染料的脱色率。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1：菌株的扩大培养及复合菌剂的制备
甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1的扩大培养方法：取1mL甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1菌液接种于装有100mL的LB培养基中，28℃，150rpm下好氧培养至菌液OD600(吸光度)为1.0～1.2。
谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)的扩大培养方法：取1mL谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)菌液接种于装有100mL的LB培养基中，30℃，150rpm下好氧培养至菌液OD600(吸光度)为1.0～1.2。
丁酸梭菌(Clostridium butyricum)的扩大培养方法：取1mL丁酸梭菌(Clostridium butyricum)菌液接种于装有100mL的LB培养基中，37℃，150rpm下好氧培养至菌液OD600(吸光度)为1.0～1.2。
植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)的扩大培养方法：取1mL植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)菌液接种于装有100mL的LB培养基中，30℃，150rpm下好氧培养至菌液OD600(吸光度)为1.0～1.2。
嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)的扩大培养方法：取1mL嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)菌液接种于装有100mL的LB培养基中，30℃，150rpm下好氧培养至菌液OD600(吸光度)为1.0～1.2。
将上述得到的甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1扩大培养液100mL、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)扩大培养液50mL、植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)扩大培养液20mL、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)扩大培养液20mL、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)扩大培养液10mL在无菌锥形瓶中混合均匀，得到复合菌母液。
将复合菌母液按接种量3％(体积分数)接种至新的LB培养基中，30℃好氧培养至菌液OD600(吸光度)为1.2～1.5，得到复合菌剂。
LB培养基的配方为：酵母粉5g/L，蛋白胨10g/L，氯化钠10g/L。
实施例2：复合菌剂在不同盐度条件下对染料模拟废水的脱色效率
将本发明复合菌剂按接种量(体积分数)5％接种于液体的模拟染料废水培养基中，以NaCl设置模拟染料废水盐度分别为0％、3％、5％、10％、15％，初始pH值为8，在温度为35℃，静置培养至脱色效率稳定。不同盐度下复合菌剂脱色效率及COD去除率如图1～2所示，复合菌剂对染料废水脱色的盐度适应性为0～5％，超过5％盐度，脱色效率随着盐度的增高而显著降低。在盐度5％以内，复合菌剂对染料废水的脱色率达95％以上，COD去除率达85％以上。
模拟染料废水培养基由以下原料组成：Na2HPO4 1.35g/L、KH2PO4 1.8g/L、葡萄糖0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.2g/L、活性艳红X-3B 200mg/L，NaCl 10～150mg/L；初始COD为1000mg/L。
实施例3：复合菌剂对不同染料脱色效率
将本发明复合菌剂按接种量(体积分数)10％接种于液体的模拟染料废水培养基中，在温度为35℃，初始pH值为7.0，静置培养48h。复合菌剂对不同染料的脱色效果见图3。如图3所示，复合菌剂对不同类型的染料均具有好的脱色效果，48h处理染料脱色率均达到90％以上，COD的去除率达到80％。
模拟染料废水培养基由以下原料组成：Na2HPO4 1.35g/L，KH2PO4 1.8g/L，葡萄糖0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，染料质量浓度200mg/L；染料为活性艳红X-3B、刚果红、亚甲基蓝、活性黑5、甲基橙或孔雀石绿，初始COD为700～1100mg/L。

Claims (10)

1.一种含甲基芽孢杆菌的复合菌剂，其特征在于：所述复合菌剂由甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)的单菌母液按体积比10：5：2：2：1混合得到复合菌母液；将复合菌母液进行扩大培养后得到复合菌剂。
2.权利要求1所述的含甲基芽孢杆菌的复合菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1、丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)分别接种于扩大培养基中，于28℃～37℃下培养至各菌液OD600(吸光度)为1.0～1.2，得到各菌的单菌母液；
(2)将步骤(1)得到的甲基芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)BP1.1、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)、谷氨酸杆菌(Glutamicibacter sp.)的单菌母液按体积比10：5：2：2：1混合，混合均匀后得到复合菌母液；
(3)将复合菌母液按体积分数1～5％接种至扩大培养基中，于不高于37℃下好氧培养至菌液OD600为1.2～1.5，得到复合菌剂。
3.根据权利要求2所述的含甲基芽孢杆菌的复合菌剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，各单菌菌株接种于扩大培养基中的接种量均为1％。
4.根据权利要求2所述的含甲基芽孢杆菌的复合菌剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(3)中，扩大培养基为LB培养基、牛肉膏蛋白胨培养基或YPD培养基中的一种。
5.权利要求1所述的复合菌剂在染料废水脱色中的应用。
6.根据权利要求5所述的复合菌剂在染料废水脱色中的应用，其特征在于：染料废水为偶氮染料废水和/或三苯甲烷染料废水。
7.根据权利要求5所述的复合菌剂在染料废水脱色中的应用，其特征在于：染料废水中，染料质量浓度100～200mg/L。
8.根据权利要求5所述的复合菌剂在染料废水脱色中的应用，其特征在于：染料废水的盐度为不高于5％。
9.根据权利要求5所述的复合菌剂在染料废水脱色中的应用，其特征在于：将复合菌剂按接种量1～10％接种于染料废水中进行厌氧处理。
10.根据权利要求5所述的复合菌剂在染料废水脱色中的应用，其特征在于：复合菌剂应用时，环境温度为28～37℃，pH值为6.5～8.0。
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