專利名稱：一種巨大芽孢桿菌及其在處理印染廢水中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于印染廢水處理領域，特別涉及一種巨大芽孢桿菌及其在處理印染廢水 中的應用。
背景技術：
染料工業(yè)是化學工業(yè)中環(huán)境污染極其嚴重的產(chǎn)業(yè)之一。印染和染料廢水色度大； 有機物濃度高，組分復雜；難生物降解物質(zhì)多；含有大量的無機鹽、硫化物等，屬于難處理 的工業(yè)廢水。據(jù)國際染料制造工業(yè)生態(tài)學協(xié)會(ETAD)調(diào)查顯示，全世界使用的3萬多種合 成染料中，80%以上為含偶氮鍵、多聚芳香環(huán)的復雜有機化合物；大多數(shù)染料為有毒難降解 有機物，化學穩(wěn)定性強，具有致癌、致畸、致突變作用；每排放It印染廢水，就會污染20t水 體，不僅直接危害人類健康，還嚴重破壞水體、土壤及生態(tài)環(huán)境，造成難以想象的后果。在 我國這種現(xiàn)象更為嚴重，根據(jù)2010年第一次全國污染源普查公報全國工業(yè)廢水產(chǎn)生量為 738. 33億噸，而污水處理廠污水年實際處理量僅為210. 31億噸。染料廢水對環(huán)境有很大的影響。染料廢水中含有多種具有生物毒性或三致性能的 有機物，難以采用常規(guī)處理方法進行治理。尤其是廢水中殘存的染料組分即使?jié)舛群艿?，?入水體也會造成水體透光率降低，導致水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞。根據(jù)染料的應用方法和應用 性能可將染料分為直接染料、硫化染料、還原染料、酸性染料、酸性絡合染料、活性染料、納 夫妥染料(冰染染料)、氧化染料、分散染料和陽離子染料等。其中活性染料從化學結(jié)構(gòu)上 說屬于蒽醌類染料，蒽醌染料作為在產(chǎn)量上僅次于偶氮染料的一類染料，其生產(chǎn)廢水造成 的污染更加嚴重。而且由于以蒽醌環(huán)作為發(fā)色團，蒽醌染料的降解脫色較之偶氮染料更加 困難。目前，國內(nèi)外印染廢水的處理方法主要有物理法、化學法、物理化學法和生化法 等。近年來，運用光催化和電化學等方法治理印染廢水的研究得到了人們的重視。但物化 處理法通常比較昂貴，而且產(chǎn)生的廢物較難處理，效率也不高，因而應用比較有限；而生物 處理法具有操作簡單、運行費用低、無二次污染、對環(huán)境友好等優(yōu)點，在印染廢水的處理中 越來越受到重視。其中生物吸附法比其他生物方法更優(yōu)越，因為其生物吸附劑成本低，易 操作，對有毒物質(zhì)不敏感，而且在吸附過程中不會產(chǎn)生有毒性的中間產(chǎn)物。因此，現(xiàn)在有很 多研究者對能夠進行生物吸附的微生物做了大量研究，包括真菌、藻類和細菌。真菌和藻 類尤為突出，有青霉菌(Penicillium)、曲霉(Aspergillus)、根霉(Rhizopus)、假絲酵母 (Candida)、水綿(Spirogyra)，這些菌株都可以很好地吸附活性染料。而對細菌吸附活性染 料的報道則較少，目前效果較好的僅有谷氨酸棒狀桿菌(Corynebacterium glutamicum)。 但是這些微生物幾乎都是在低PH條件下達到最大脫色率的，這不利于生物吸附劑在處理 印染廢水時的廣泛應用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種巨大芽孢桿菌(Bacillus
3megaterium)。該巨大芽孢桿菌對染料的去處效果不受印染廢水的pH和金屬離子的影響。本發(fā)明的另一目的在于提供一種微生物吸附劑。本發(fā)明的第三個目的在于提供上述巨大芽孢桿菌或上述微生物吸附劑在處理印 染廢水中的應用。本發(fā)明所述巨大芽孢桿菌是指巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium) YLl，分類命 名為巨大芽孢桿菌Bacillus megaterium，已于2010年8月18日保藏于中國微生物菌種保 藏管理委員會普通微生物中心，簡稱CGMCC，其保藏號為CGMCC No. 4094。巨大芽孢桿菌YLl的培養(yǎng)方法如下將巨大芽孢桿菌YLl菌種接入YPD培養(yǎng)基中 進行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為28-50°C，搖床轉(zhuǎn)數(shù)100-350rpm，所述YPD培養(yǎng)基為以下原料的混合 水溶液蛋白胨20g/L、酵母粉20g/L、葡萄糖10g/L、瓊脂16g/L，該YPD培養(yǎng)基的初始pH為 5. 8-7. 2。巨大芽孢桿菌YLl是由本實驗室從太湖底泥中分離得到的，擴增了 1421bp的 16SrDNA序列，與GenBank數(shù)據(jù)庫中登錄號為HM371417. 1的序列進行比對，發(fā)現(xiàn)其同源性為 100%。該菌株YLl的細胞形態(tài)為桿狀，末端圓，菌落形態(tài)為圓形，液化明膠慢、胨化牛奶、水 解淀粉、不還原硝酸，根據(jù)《常見細菌系統(tǒng)鑒定手冊》將其鑒定為Bacillus megaterium，所 采用培養(yǎng)基為上述YPD培養(yǎng)基，最佳生長溫度為28°C，pH 5. 8。該菌株YLl對印染廢水中 染料組分有很好的去除效果，特別是對活性藍5有很強的吸附作用。菌株YLl的保存方式有兩種A、利用脫脂牛奶做成凍干管，-70°c保存；B、20%甘 油保存于_20°C保存。一種微生物吸附劑，是以巨大芽孢桿菌YLl為活性成分，其制備方法如下先對巨 大芽孢桿菌YLl進行活化和發(fā)酵培養(yǎng)，活化和發(fā)酵培養(yǎng)基均為YPD培養(yǎng)基(即IL培養(yǎng)基中 含有蛋白胨20g、酵母粉20g、葡萄糖10g、余量為H20，pH 5.8)。活化時，按的接種量 將菌種YLl接入YPD培養(yǎng)基，150rpm、28°C條件下培養(yǎng)12h進入對數(shù)生長期，再將15mL轉(zhuǎn)接 入裝有150ml YPD培養(yǎng)基的三角瓶中，28°C培養(yǎng)48h，然后在6000rpm條件下離心IOmin收 集菌體，收集菌體后用無菌水洗滌，重復2次。最后將菌體用真空冷凍干燥機處理48h，即可 獲得本發(fā)明的微生物吸附劑。上述微生物吸附劑在處理印染廢水中的應用，具體方法如下按照2. 5g/L的添加 量將微生物吸附劑加入到含活性藍5的印染廢水中，在好氧條件下進行處理12h以上。印 染廢水中活性藍5的濃度為100mg/L-400mg/L。按照上述方法脫色處理12h后測定該生物吸附劑對人工合成的染料廢水的脫色 效果，于OD6tltl測定其吸光值。經(jīng)測定在2. 5g/L的添加量下，該新型微生物吸附劑對含活性藍5的印染廢水的脫 色率達到90%。有益效果本發(fā)明的巨大芽孢桿菌YLl豐富了現(xiàn)有生物吸附劑菌種資源，該菌株 環(huán)境適應能力強，能夠有效去除印染廢水中的染料組分，從而控制印染廢水的大量排放對 生態(tài)系統(tǒng)的破壞，處理印染廢水不受PH和金屬離子的影響，具有應用到實際污水處的巨大 潛力；該吸附劑用量為2. 5g/L時即可達到最大吸附效果，染料去除率為95%。該吸附劑處 理印染廢水的過程是自發(fā)進行的；本發(fā)明的微生物吸附劑是經(jīng)真空冷凍干燥機處理的巨大 芽孢桿菌Bacillus megaterium (CGMCC 4094) YL1，與通常采用的微生物吸附劑相比，巨大芽孢桿菌的凍干菌體具有一定的優(yōu)勢，它不是病原菌，可以直接投放入水體中，而且巨大芽 孢桿菌也是制作水體處理劑的常用菌種，其次，巨大芽孢桿菌的凍干菌體保存6個月都不 會影響其處理印染廢水的效果。
圖1是pH對巨大芽孢桿菌YLl處理印染廢水的影響；圖2是不同金屬離子對巨大芽孢桿菌YLl處理印染廢水的影響。
具體實施例方式實施例1 巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)YLl的篩選巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium) YLl是從太湖底泥中分離得到。YPD平板 篩選培養(yǎng)基的配方為以IL培養(yǎng)基為例，含有蛋白胨20g、酵母粉20g、葡萄糖10g、活性藍 50. lg、瓊脂16g，余量為水，培養(yǎng)基初始pH為5. 8。具體篩選方法如下(1)取5g底泥于裝有50mL無菌水的150mL三角瓶中，搖床轉(zhuǎn)速lOOrpm，3h后取 出，按照稀釋梯度法將稀釋后的底泥再稀釋至ΙΟ^ΙΟΛ ΟΛ Τ4和10_5，用玻璃棒涂布至 YPD平板培養(yǎng)基中；(2)將YPD平板培養(yǎng)基中長出的菌再接種至添加有活性藍5的YPD平板篩選培養(yǎng) 基上，根據(jù)透明圈大小來篩選出具有高吸附染料能力的菌株。擴增了篩選得到的菌株的1421bp的16SrDNA序列，與GenBank數(shù)據(jù)庫中登錄號為 HM371417. 1的序列進行比對，發(fā)現(xiàn)其同源性為100%。該菌株YLl的細胞形態(tài)為桿狀，末端 圓，菌落形態(tài)為圓形，液化明膠慢、胨化牛奶、水解淀粉、不還原硝酸，根據(jù)《常見細菌系統(tǒng)鑒 定手冊》將其鑒定為Bacillus megaterium，所采用培養(yǎng)基為上述YPD培養(yǎng)基，最佳生長溫 度為 28°C, pH 5. 8。實施例2微生物吸附劑的制備方法先對巨大芽孢桿菌YLl進行活化和發(fā)酵培養(yǎng)，活化和發(fā)酵培養(yǎng)基均為YPD培養(yǎng)基 (即IL培養(yǎng)基中含有蛋白胨20g、酵母粉20g、葡萄糖10g、余量為Η20，ρΗ 5.8)?；罨瘯r，按 Iwt %的接種量將菌種YLl接入YPD培養(yǎng)基，150rpm28°C培養(yǎng)12h進入對數(shù)生長期，再將其 中15mL轉(zhuǎn)接入裝有150ml YPD培養(yǎng)基的三角瓶中，28°C培養(yǎng)48h，然后在6000rpm條件下離 心IOmin收集菌體，收集菌體后用無菌水洗滌，重復2次。最后將菌體用真空冷凍干燥機處 理48h，即可獲得本發(fā)明的微生物吸附劑。采用以下方法測定該微生物吸附劑菌體中的組分及含量1)以葡萄糖為標準品，苯酚硫酸法測定多糖含量；2)以牛血清白蛋白為標準品，Lowry法測定蛋白質(zhì)的含量；3)以小牛胸腺DNA為標準品，二苯胺法測定核酸含量；該吸附劑菌體中各組分為蛋白質(zhì)29. 56%，多糖63. 1%，核酸6. 7%。實施例3微生物吸附劑在處理含活性藍5的印染廢水中的應用含活性藍5的印染廢水的配制向自來水中加入活性藍5，攪拌均勻，其中活性藍5 的濃度為0. lg/L。具體方法如下按照2. 5g/L的添加量將實施例2得到的微生物吸附劑加入到上述含活性藍5的印染廢水中，在室溫、好氧條件下進行處理12h以上。按照上述方法脫色處理12h后測定該微生物吸附劑對人工配制的染料廢水的脫 色效果，于OD6tltl測定其吸光值。經(jīng)測定該新型微生物吸附劑對含活性藍5的印染廢水的脫色率達到95%。實施例4本發(fā)明微生物吸附劑對不同pH印染廢水的處理效果(1)調(diào)節(jié)實施例3中含0. lg/L活性藍5的印染廢水的pH，分別為2、3、4、5、6、7、8、 9、10、11。(2)按照實施例3的方法使用實施例2制備的微生物吸附劑處理上述不同pH值的 印染廢水。脫色效果見圖1。由圖1可以得知，本發(fā)明的微生物吸附劑用于處理含有活性藍5 的印染廢水時，處理效果基本不受PH值影響。實施例5微生物吸附劑對含有不同金屬離子印染廢水的處理效果(1)分別向?qū)嵤├?制得的含0. lg/L活性藍5的印染廢水中添加Ca2+、K+、Mg2+、 Na+和Cd2+，各種離子的濃度均為100mg/L。(2)按照實施例3的方法使用實施例2制備的微生物吸附劑處理上述含有不同離 子的印染廢水。脫色效果見圖2。由圖2可以得知，本發(fā)明的微生物吸附劑用于處理含有活性藍5 的印染廢水時，處理效果基本不受金屬離子的影響。實施例6微生物吸附劑對不同溫度印染廢水的處理效果按照實施例3的方法，分別在30°C，35°C，40°C，45V和50V條件下使用本發(fā)明微 生物吸附劑處理含0. lg/L活性藍5的印染廢水。結(jié)果見表1。結(jié)果表明，該吸附過程中的AG為負值，整個吸附過程是自發(fā)進行的。表1巨大芽孢桿菌YLl處理印染廢水的熱力學參數(shù)
溫度(V)Δ G(KJ mor1)Δ S (KJ moll)Δ H (KJ mor1)30-4. 450. 1643. 8835-5. 0840-6. 4445-6. 9350-7. 48
權利要求
巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)YL1，其保藏號為CGMCC No.4094。
2.權利要求1所述巨大芽孢桿菌YLl的培養(yǎng)方法，其特征在于，將巨大芽孢桿菌YLl菌 種接入YPD培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為28-50°C，搖床轉(zhuǎn)數(shù)100-350rpm，所述YPD培養(yǎng) 基為以下原料的混合水溶液，溶液中各原料的濃度為蛋白胨20g/L、酵母粉20g/L、葡萄糖 10g/L、瓊脂16g/L，該YPD培養(yǎng)基的初始pH為5. 8-7. 2。
3.一種以權利要求1所述巨大芽孢桿菌YLl為活性成分的微生物吸附劑。
4.權利要求1所述巨大芽孢桿菌YLl在處理印染廢水中的應用。
5.根據(jù)權利要求4所述的應用，其特征在于，所述印染廢水中含有活性藍5。
6.權利要求3所述微生物吸附劑在處理印染廢水中的應用。
7.根據(jù)權利要求6所述的應用，其特征在于，所述印染廢水中含有活性藍5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)YL1及其在處理印染廢水中的應用。該巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)YL1的保藏號為CGMCC No.4094。培養(yǎng)條件為28-50℃，pH為5.8-7.2，培養(yǎng)基為YPD培養(yǎng)基。以上述巨大芽孢桿菌YL1為活性成分的微生物吸附劑能夠有效去除印染廢水中的染料組分，從而控制印染廢水的大量排放對生態(tài)系統(tǒng)的破壞。處理含有活性藍5的印染廢水時，染料去除效果基本不受印染廢水的pH和其所含的金屬離子的影響。該吸附劑用量為2.5g/L時即可達到最大吸附效果，染料去除率為95％。通過研究該吸附劑在不同溫度下的吸附過程，發(fā)現(xiàn)該吸附過程中ΔG為負值，整個吸附過程是自發(fā)進行的。該吸附劑保存6個月都不會影響其處理印染廢水的效果。
文檔編號C12R1/11GK101948778SQ20101026684
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權日2010年8月30日
發(fā)明者劉辰, 李寶珍, 楊金水, 袁紅莉 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學