專利名稱：一種采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢
水脫色的方法。
背景技術(shù)：
印染廢水是加工棉、麻、化學(xué)纖維及染料生產(chǎn)和加工過(guò)程所排出的廢水。印染廢水 水量較大，如印染加工1噸紡織品耗水100 200噸，其中80 90%成為廢水。印染廢水 中含有大量污染物，其中引起其色度較高的原因是其中含有大量的染料，這些染料從結(jié)構(gòu) 上分為偶氮、蒽醌、雜環(huán)、三苯甲烷等，此外印染廢水中還含有大量的無(wú)機(jī)鹽、硫化物，以及 多種具有生物毒性或三致性能的有機(jī)物。很多印染廢水色澤深，可生化性低，對(duì)人類健康影 響很大。 帶有色澤的水，排放至天然水源，一般不宜飲用，廢水中殘存的染料組分即使?jié)舛?很低，排入水體也會(huì)造成水體透光率降低，導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞。因此，印染廢水的脫 色處理一直是印染紡織和染料生產(chǎn)所面臨的主要任務(wù)。目前印染廢水脫色處理的物理化學(xué) 方法主要有吸附脫色技術(shù)、混凝沉淀技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)、離子交換技術(shù)、超濾膜脫色技術(shù)、 光催化技術(shù)、高壓脈沖電解技術(shù)等。物理化學(xué)方法的缺點(diǎn)在于處理費(fèi)用高，產(chǎn)生大量難處理 污泥以及可能造成二次污染等問(wèn)題。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用微生物來(lái)進(jìn)行脫色受到越 來(lái)越多的關(guān)注。生物吸附法價(jià)格低廉，吸附量大，不需投加藥劑，具有操作管理方便和處理 費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，已成為去除這類污染物的新的方法之一。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者應(yīng)用白腐真菌、青 霉、煙曲霉等真菌開(kāi)展了對(duì)染料的生物脫色實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明生物法在染料廢水處理中 具有良好的潛在應(yīng)用前景。但如何對(duì)真菌進(jìn)行固定化以提高處理效果和防止菌體流失一直 是亟待解決的問(wèn)題。對(duì)真菌進(jìn)行固定化即將真菌固定在具有多孔狀結(jié)構(gòu)的固體材料上，使 之具有一定體積、機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率。常用的固定化技術(shù)主要有吸附、包埋、交聯(lián)等，固定劑 有硅膠、明膠、戊二醛等。通常這類材料固定化后會(huì)使菌株的活性降低，且固定化成本高、工 藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用性好，工藝簡(jiǎn)單，易于掌握的采用固定化真菌菌體 對(duì)印染廢水脫色的方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法將培養(yǎng)的一種或幾種真菌孢子或菌絲段 配成濃度為105_109個(gè)/1111的接種懸液，將接種懸液按體積比5% _20%接種于裝有固定化 基質(zhì)材料的液體培養(yǎng)基中，而后在20°C _351:下以60-200r/min振動(dòng)培養(yǎng)3_7天待菌絲體 覆蓋基質(zhì)材料固定后將其高溫滅活，最后將其投放于印染廢水中即可脫色處理；所述真菌 為木霉，青霉，曲霉，小克銀漢霉，毛霉、根霉，擬青霉，彎孢霉，犁頭霉、共頭霉一種或幾種； 所述真菌為幾種時(shí)可按任意比例復(fù)合；所述液體培養(yǎng)集中固定化基質(zhì)材料的加入量為液體培養(yǎng)基總重量的5% -20%。 所述液體培養(yǎng)基組成比例為葡萄糖或蔗糖15 30克，磷酸二氫鉀1 3克，硫 酸鎂O. 5 2克，酵母膏0 lg，蛋白胨0 lg，氯化鈉O. 1 0. 8g，水1000mL， p朋.0
7. 5。所述液體培養(yǎng)基中加入土溫S(KN-甲基乙磺酸或二辛磺化丁二酸鈉，加入量為液體培 養(yǎng)基質(zhì)量總重量的0. 03% -1%。所述培養(yǎng)接種懸液為將真菌菌種接種到固體斜面培養(yǎng)基 上，在20°C _401:培養(yǎng)5-14天使其形成孢子；將形成的孢子洗下或?qū)⒕z體從固體培養(yǎng)基 上刮下磨碎后用生理鹽水配制成105-109個(gè)(段)/ml的接種懸液，待用。所述培養(yǎng)孢子的 固體斜面培養(yǎng)基為土豆汁或察氏培養(yǎng)基。所述磨碎的菌絲段的長(zhǎng)度為500um 800um。所 述固定化基質(zhì)材料為聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、聚胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚乳酸 纖維、間位芳族聚酞胺纖維、尼龍、煤炭渣、活性炭纖維、椰殼纖維或輕質(zhì)陶粒。所述固定化 基質(zhì)材料制成體積在0. lcm3到100cm3之間的立方體、球體、盤(pán)型。所述菌絲體覆蓋基質(zhì)材 料固定后將其高溫滅活時(shí)在IO(TC -12rC處理15-30min。所述印染廢水可為含有天然染料 或合成染料的印染廢水。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著優(yōu)點(diǎn)是 1.本發(fā)明處理方法中采用的固定化真菌菌絲體孔隙率高、表面積大，彈性效果好， 尺寸穩(wěn)定，耐磨損強(qiáng)度增加，能高效吸附廢水中的染料，且吸附后的固定化菌體可再生重復(fù) 利用。 2.本發(fā)明處理方法中采用的固定化菌絲體不含有害物質(zhì)，不會(huì)對(duì)水體造成二次污 染。 3.本發(fā)明利用高分子濾材或輕質(zhì)多孔材料來(lái)固定真菌菌絲體處理染料廢水，原料 來(lái)源豐富，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，容易加工，價(jià)格低廉，易于掌握。 4.本發(fā)明可用于含多種類型染料的印染污水的脫色處理，且脫色效率較高。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 1)固定化基質(zhì)材料制備取孔隙率96%，密度0. 91g/cm3的聚丙烯濾材，加工為塊 狀(lcmXlcmXlcm)，在蒸餾水中浸泡、洗凈，干燥，保存。 2)孢子懸液的制備將桔青霉(Penicillium citri皿m)接種到固體斜面培養(yǎng)基 上，在2『C _301:培養(yǎng)5天，孢子形成后將孢子用滅菌生理鹽水沖洗下來(lái)，配成濃度約為105 個(gè)/mL的孢子懸液；所述所述固體斜面培養(yǎng)基為PDA斜面培養(yǎng)基，組成為土豆200克，切成 小塊加水1000ml煮沸20分鐘，紗布過(guò)濾，加入葡萄糖20克，瓊脂20克，定容至1000ml。
3)真菌培養(yǎng)體系的制備配制液體培養(yǎng)基，將加工好的聚丙烯濾材15g加入到裝 有100ml液體培養(yǎng)基的500ml三角瓶中，將培養(yǎng)體系于121°C， 1. 05MPa滅菌30min ;所述液 體培養(yǎng)基的組成為葡萄糖20克，磷酸二氫鉀2克，硫酸鎂0. 8克，蛋白胨0. 5g， 土溫80加入 0. 2g，水1000mL， p朋.5。 4)真菌菌體的固定化培養(yǎng)將步驟2)中的孢子懸液5ml接入真菌培養(yǎng)體系中，在
28t:下，120r/min培養(yǎng)4天，待菌絲體覆蓋固定化基質(zhì)后即得到固定化菌體。 5)固定化菌體滅活在115t:處理固定化菌體15min后，即可使用。 將上述制備的固定化菌體用于印染廢水脫色吸附將固定化菌體加入到含100ml
4模擬染料廢水的500ml三角瓶中，染料(偶氮染料剛果紅)濃度為200mg/L，在30°C 、 150rpm 條件下振蕩吸附3h，測(cè)定吸附后染料濃度，測(cè)得脫色率達(dá)98%。
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于 1)固定化基質(zhì)材料制備取孔隙率98%，密度0. 83g/ci^聚乙烯濾材，加工為球狀 (直徑lcm-1. 5cm)，在蒸餾水中浸泡、洗凈，干燥，保存。 2)孢子懸液的制備將煙曲霉(Aspergillus fumigatus)接種到固體斜面培養(yǎng) 基上，在28°C -301:培養(yǎng)5天，孢子形成后將孢子用滅菌生理鹽水沖洗下來(lái)，配成濃度約為 106個(gè)/mL的孢子懸液；所述固體斜面培養(yǎng)基為察氏培養(yǎng)基，組成為硝酸鈉3g，磷酸氫二鉀 lg，硫酸鎂(MgS04 7H20) 0. 5g，氯化鉀0. 5g，硫酸亞鐵0. Olg，蔗糖30g，瓊脂20g，蒸餾水 lOOOmL。 3)真菌培養(yǎng)體系的制備配制液體培養(yǎng)基，將加工好的聚乙烯濾材12g加入到裝 有80ml液體培養(yǎng)基的500ml三角瓶中，將培養(yǎng)體系于121°C ， 1. 05MPa滅菌30min ;所述液體 培養(yǎng)基的組成為蔗糖20克，磷酸二氫鉀1. 5克，硫酸鎂0. 5克，酵母膏0. 5g，蛋白胨0. 5g， N-甲基乙磺酸O. 5g，水lOOOmL， pH7. 0。 4)真菌菌體的固定化培養(yǎng)將真菌孢子懸液3ml接入真菌培養(yǎng)體系中，在3(TC下，
80r/min培養(yǎng)5天，待菌絲體覆蓋固定化基質(zhì)后即得到固定化菌體。 5)固定化菌體滅活在IO(TC處理固定化菌體30min后，即可使用。 將上述制備的固定化菌體用于印染廢水脫色吸附將固定化菌體加入到含100ml
模擬染料廢水的500ml三角瓶中，染料(偶氮染料活性艷紅X-3B;活性紫K-3R)濃度均
為300mg/L，在28°C 、 llOrpm條件下振蕩吸附3h，測(cè)定吸附后染料濃度，測(cè)得脫色率分別為
92%禾卩95%。 實(shí)施例3與實(shí)施例1不同之處在于 1)固定化基質(zhì)材料制備取孔隙率99%，密度1. 05g/cn^聚酯濾材，加工為圓盤(pán)狀 (直徑lcm-3cm)，在蒸餾水中浸泡洗凈，干燥，保存。 2)孢子懸液的制備將短剌小克銀漢霉(C皿ninghamella echi皿lata)接種到固 體斜面培養(yǎng)基上，在2『C培養(yǎng)5天，孢子形成后將孢子用滅菌生理鹽水沖洗下來(lái)，配成濃度 約為105個(gè)/mL的孢子懸液；所述固體斜面培養(yǎng)基為PDA斜面培養(yǎng)基。
3)真菌培養(yǎng)體系的制備配制液體培養(yǎng)基，將加工好的聚酯濾材10g加入到裝有 90ml液體培養(yǎng)基的500ml三角瓶中，將培養(yǎng)體系于121°C， 1. 05MPa滅菌30min ;所述液體培 養(yǎng)基的組成為蔗糖25克，磷酸二氫鉀1. 8克，硫酸鎂1. 2克，蛋白胨O. 75g，二辛磺化丁二酸 鈉1. 5g，水1000mL， p朋.8。 4)真菌菌體的固定化培養(yǎng)將真菌孢子懸液5ml接入真菌培養(yǎng)體系中，在3(TC下，
120r/min培養(yǎng)4天，待菌絲體覆蓋固定化基質(zhì)后即得到固定化菌體。 5)固定化菌體滅活在12(TC處理固定化菌體20min后，即可使用。 將上述制備的固定化菌體用于印染廢水脫色吸附將固定化菌體加入到含100ml
模擬染料廢水的500ml三角瓶中，染料(蒽醌染料活性艷藍(lán)K-BR)濃度為200mg/L，在30°C 、
90rpm條件下振蕩吸附lh，測(cè)定吸附后染料濃度，測(cè)得脫色率為97%。 實(shí)施例4與實(shí)施例1不同之處在于 1)固定化基質(zhì)材料制備取孔隙率96X，密度0.75g/ci^尼龍濾材，加工為球狀
5(直徑1. 5cm-3cm)，在蒸餾水中浸泡洗凈，干燥，保存。 2)孢子懸液的制備將少根根霉(Rhizopus arrhizus)接種到固體斜面培養(yǎng)基 上，在2『C培養(yǎng)8天，將菌絲體從培養(yǎng)基上刮下，無(wú)菌水或無(wú)菌生理鹽水洗滌2遍，再通過(guò)電 磨機(jī)將洗滌好的菌絲體粉碎成長(zhǎng)度在500um 800um的片段，將菌絲段加入滅菌生理鹽水 中備用；所述固體斜面培養(yǎng)基為PDA斜面培養(yǎng)基。 3)真菌培養(yǎng)體系的制備配制液體培養(yǎng)基，將加工好的尼龍濾材10g加入到裝有 100ml液體培養(yǎng)基的500ml三角瓶中，將培養(yǎng)體系于121°C， 1. 05MPa滅菌30min。所述液體 培養(yǎng)基的組成為葡萄糖25克，磷酸二氫鉀1. 5克，硫酸鎂1. 0克，蛋白胨0. 75g，土溫80加 入0. 6g，水1000mL， p朋.4。 4)真菌菌體的固定化培養(yǎng)將菌絲段混合液5ml接入真菌培養(yǎng)體系中，在3(TC下，
120r/min培養(yǎng)4天，待菌絲體覆蓋固定化基質(zhì)后即得到固定化菌體。 5)固定化菌體滅活在12rC處理固定化菌體20min后，即可使用。 將制備的上述固定化菌體用于印染廢水脫色吸附將固定化菌體加入到含120ml
模擬染料廢水的500ml三角瓶中，染料(三苯甲烷染料孔雀綠和結(jié)晶紫)濃度均為100mg/
L，在3(TC、90rpm條件下振蕩吸附lh，測(cè)定吸附后染料濃度，測(cè)得脫色率為90%和84%。 實(shí)施例5與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為宛氏擬青霉(paecilomyces
varioti)總狀毛霉(Mucor spinosus)，兩菌種混合培養(yǎng)，其兩種真菌按任意比例復(fù)合。固
定化基質(zhì)為2. 3g/cm3的輕質(zhì)陶粒。 對(duì)含活性艷藍(lán)K-BR(濃度100mg/L)和酸性黑10B (濃度100mg/L)的混合廢水脫 色率達(dá)90%。 實(shí)施例6與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為米曲霉(Aspergillus oryzae)和少根根霉(Rhizopus arrhizus)，兩菌種混合培養(yǎng)，其兩種真菌按任意比例復(fù)合。 固定化基質(zhì)為密度為5. 2g/ci^煤炭渣。對(duì)含亞甲藍(lán)(濃度400mg/L)的廢水脫色率達(dá)90%。
實(shí)施例7與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為煙曲霉(Aspergillus fumigatus)和少根根霉(Rhizopus arrhizus)，兩菌種混合培養(yǎng)，其兩種真菌按任意比例復(fù) 合。固定化基質(zhì)為密度為0.8g/cn^的椰殼纖維。對(duì)含陽(yáng)離子染料陽(yáng)離子2GL(濃度300mg/ L)的廢水脫色率達(dá)96%。 實(shí)施例8與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為小克銀漢霉，毛霉、根霉，擬青 霉，彎孢霉，犁頭霉和共頭霉幾種真菌按任意比例復(fù)合培養(yǎng)。固定化基質(zhì)為活性炭纖維。對(duì) 含活性艷藍(lán)KN-R(濃度200mg/L)的廢水脫色率達(dá)91 % 。 實(shí)施例9與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為木霉，青霉，曲霉，小克銀漢 霉，毛霉、根霉，擬青霉和彎孢霉幾種真菌按任意比例復(fù)合培養(yǎng)。固定化基質(zhì)為聚乳酸纖維。 對(duì)含活性艷紅X-3B (濃度100mg/L)的廢水脫色率達(dá)94. 5% 。 實(shí)施例10與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為木霉，青霉，曲霉，小克銀漢 霉和毛霉幾種真菌按任意比例復(fù)合培養(yǎng)。固定化基質(zhì)為聚乙烯纖維。對(duì)含偶氮染料酸性紅 B (濃度400mg/L)的廢水脫色率達(dá)89 % 。 實(shí)施例11與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為小克銀漢霉，毛霉、根霉，擬 青霉和彎孢霉幾種真菌按任意比例復(fù)合培養(yǎng)。固定化基質(zhì)為聚酯纖維。對(duì)含結(jié)晶紫(濃度 400mg/L)的廢水脫色率達(dá)97%。
實(shí)施例12與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為木霉，青霉，根霉，擬青霉 和彎孢霉幾種真菌按任意比例復(fù)合培養(yǎng)。固定化基質(zhì)為聚苯硫醚纖維。對(duì)含活性艷紅 K-2BP (濃度180mg/L)的廢水脫色率達(dá)98% 。 實(shí)施例13與實(shí)施例1不同之處在于所述真菌菌種為木霉，青霉，曲霉，擬青霉和 彎孢霉幾種真菌按任意比例復(fù)合培養(yǎng)。固定化基質(zhì)為尼龍。對(duì)含剛果紅(濃度600mg/L) 的廢水脫色率達(dá)94%。
權(quán)利要求
一種采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于將培養(yǎng)的一種或幾種真菌孢子或菌絲段配成濃度為105-109個(gè)/ml的接種懸液，將接種懸液按體積比5％-20％接種于裝有固定化基質(zhì)材料的液體培養(yǎng)基中，而后在20℃-35℃下振動(dòng)培養(yǎng)3-7天待菌絲體覆蓋基質(zhì)材料固定后將其高溫滅活，最后將其投放于印染廢水中即可脫色處理；所述真菌為木霉，青霉，曲霉，小克銀漢霉，毛霉、根霉，擬青霉，彎孢霉，犁頭霉、共頭霉一種或幾種；所述液體培養(yǎng)集中固定化基質(zhì)材料的加入量為液體培養(yǎng)基總重量的5％-20％。
2. 按權(quán)利要求1所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所述液體培養(yǎng)基組成比例為葡萄糖或蔗糖15 30克，磷酸二氫鉀1 3克，硫酸鎂0. 5 2克，酵母膏0 lg，蛋白胨0 lg，氯化鈉O. 1 0. 8g，水1000mL， p朋.0 7. 5。
3. 按權(quán)利要求2所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述液體培養(yǎng)基中加入土溫80、 N-甲基乙磺酸或二辛磺化丁二酸鈉，加入量為液體培養(yǎng)基質(zhì) 量總重量的O. 03% -1%。
4. 按權(quán)利要求1所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述培養(yǎng)接種懸液為將真菌菌種接種到固體斜面培養(yǎng)基上，在2(TC _401:培養(yǎng)5-14天使其 形成孢子；將形成的孢子洗下或?qū)⒕z體從固體培養(yǎng)基上刮下磨碎后用生理鹽水配制成 105-109個(gè)(段)/ml的接種懸液，待用。
5. 按權(quán)利要求4所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述培養(yǎng)孢子的固體斜面培養(yǎng)基為土豆汁或察氏培養(yǎng)基。
6. 按權(quán)利要求4所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述磨碎的菌絲段的長(zhǎng)度為500um 800um。
7. 按權(quán)利要求1所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述固定化基質(zhì)材料為聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、聚胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚乳酸 纖維、間位芳族聚酞胺纖維、尼龍、煤炭渣、活性炭纖維、椰殼纖維或輕質(zhì)陶粒。
8. 按權(quán)利要求7所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述固定化基質(zhì)材料制成體積在0. lcm3到100cm3之間的立方體、球體、盤(pán)型。
9 按權(quán)利要求1所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述菌絲體覆蓋基質(zhì)材料固定后將其高溫滅活時(shí)在IO(TC -12rC處理15-30min。
10. 按權(quán)利要求l所述的采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法，其特征在于所 述印染廢水可為含有天然染料或合成染料的印染廢水。
全文摘要
本發(fā)明屬于廢水處理應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用固定化真菌菌體對(duì)印染廢水脫色的方法。具體為將培養(yǎng)的一種或幾種真菌孢子或菌絲段配成濃度為105-109個(gè)(段)/ml的接種懸液，將接種懸液按體積比5％-20％接種于裝有固定化基質(zhì)材料的液體培養(yǎng)基中，而后在20℃-35℃下培養(yǎng)3-7天待菌絲體覆蓋基質(zhì)材料固定后將其高溫滅活，最后將其投放于印染廢水中即可脫色處理；所述液體培養(yǎng)基中固定化基質(zhì)材料的加入量為液體培養(yǎng)基總重量的5％-20％。采用本發(fā)明的固定化方法，真菌菌絲體與固定化基質(zhì)結(jié)合緊密，同時(shí)被固定的菌絲體孔隙率高，彈性效果好，能對(duì)印染廢水中染料進(jìn)行高效的吸附脫色，且吸附后的固定化菌體可再生重復(fù)利用。
文檔編號(hào)C02F3/34GK101734800SQ20081022863
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者張惠文, 李新宇, 李旭, 蘇振成, 蔡穎慧, 阮曉東 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所