微生物菌種的篩選及其對活性黃染料模擬廢水的處理

(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川成都，610065)

染料廢水色度、COD和BOD高，組分復(fù)雜難處理，難降解物質(zhì)多，且具有致癌致畸致突變的作用，因此受到的科研工作者的高度重視和廣泛研究[1]。隨著染料廢水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，研究者開始采用更多切實(shí)可行的處理方法。目前，染料廢水處理的方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法等[2]。生物法是應(yīng)用最廣的處理技術(shù)，該法具有運(yùn)行費(fèi)用低，安全無二次污染對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，符合可持續(xù)性發(fā)展的需求[3]。本研究采取馴化法得到有效菌種，并將其運(yùn)用于活性黃3RS模擬廢水去除中。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

SPX-250B-Z生化培養(yǎng)箱(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)；SW-CJ-2FD潔凈工作臺(蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司)；HVE-50全自動(dòng)高壓滅菌鍋(上海天呈科技有限公司)；TDZ5-WS臺式低速離心機(jī)(湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)有限公司)；UV-1201紫外分光光度計(jì)(鄭州創(chuàng)宇科技有限公司)；SKY-2102C恒溫振蕩培養(yǎng)箱(上海蘇坤實(shí)業(yè)有限公司)。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料

活性黃3RS、氯化鈉、胰蛋白胨、酵母提取粉、葡萄糖、瓊脂粉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、硫酸銨、尿素、硫酸鎂、氯化鈣均為分析純，來自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司?；钚晕勰嗳∽阅澄鬯幚韽S曝氣池。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

脫色率:采用分光光度計(jì)在染料最大吸收波長(λmax)處測試染液和殘液的吸光度并按公式計(jì)算：

脫色率=(1-A1/A0)×100%

式中： A0為染液起始吸光度；A1為吸附后的殘液吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 菌種的馴化篩選

采樣：將采回實(shí)驗(yàn)室的活性污泥取適量與5000 mL燒杯中，加入適量純水，放入曝氣頭，充氧曝氣，以備使用。

篩選：配制100 mg/L染料培養(yǎng)基500 mL，分五個(gè)錐形瓶裝，貼上標(biāo)簽，121℃條件下滅菌20 min。滅菌后在無菌臺下每個(gè)錐形瓶中加入1 mL含活性污泥的污水。放入培養(yǎng)箱中在30℃下培養(yǎng)48 h。

梯度富集：分別配制100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、500 mg/L活性黃染料培養(yǎng)基各200 mL裝于兩個(gè)錐形瓶中，貼上標(biāo)簽，121℃條件下滅菌20 min。滅菌后在無菌臺下每個(gè)錐形瓶中加入1 mL含菌種的3號培養(yǎng)基。放入培養(yǎng)箱中在30℃下培養(yǎng)24 h。

經(jīng)過一系列馴化與菌種梯度富集，最后不同濃度的染液均得到了很好的去除，在去除效果相同的條件下，染料濃度越高，說明其中菌種生命生命力越強(qiáng)，更加適于生存。因此選取500 mg/L染料培養(yǎng)基中菌種進(jìn)行下一步的分離操作。

2.2 純種分離

取500 mg/L染料培養(yǎng)基中2號培養(yǎng)基，適量于離心管中，在800 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min，完成后將分離菌體用無菌水洗滌三次后懸浮于無菌水中(每洗滌一次離心8 min)。

配制500 mg/L活性黃染料固體培養(yǎng)基500 mL，121℃條件下滅菌20 min。滅菌后在無菌臺下將染料培養(yǎng)基均勻倒入培養(yǎng)皿中。在培養(yǎng)皿凝固后，使用接種環(huán)，運(yùn)用平板分離劃線法接種經(jīng)過離心洗滌的菌體，進(jìn)行純種分離操作，完成后放入培養(yǎng)箱中在30℃下培養(yǎng)24 h。

觀察固體培養(yǎng)基生長情況，以進(jìn)行下一步單菌落的篩選。配制500 mg/L活性黃染料培養(yǎng)基200 mL,分裝于10個(gè)小試管中，121℃條件下滅菌20 min，在無菌臺中操作，從固體培養(yǎng)基中挑選出單菌落，使用接種環(huán)將單菌落挑至小試管染料液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)。完成后放入培養(yǎng)箱中在30℃下培養(yǎng)24 h。二次挑菌：重復(fù)上述挑菌操作，以獲得更加純的菌種。

表1 挑菌去除率

由上述得到純種目標(biāo)菌株，用于下一步活性黃3RS模擬染料廢水的去除中。

2.2 活性黃3RS模擬染料廢水的去除

取相應(yīng)培養(yǎng)基成分[4]：無機(jī)培養(yǎng)基(葡萄糖(8 g/L)、酵母浸粉(3 g/L)、MgSO4·7H2O(0.1g/L)、(NH4)2SO4(0.6 g/L)、NaCl(0.5 g/L)、K2HPO4(1.36 g/L)、CaCl2(0.02g/L))

配制無機(jī)培養(yǎng)基各100 mL于錐形瓶中，在滅菌鍋中121℃條件下滅菌20 min，在無菌臺下分別用移液槍接入2 mL活化菌液，放入搖床中在37℃、120 rpm條件下培養(yǎng)24 h。

表2 模擬去除效果

3 結(jié)論

本研究分析了微生物菌種對活性黃模擬染料廢水的處理效果，得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本課題篩選出的菌種適合于降解活性黃3RS染料廢水處理；該菌對活性黃3RS染液脫色條件，染液濃度為100 ppm，溫度37℃，搖床轉(zhuǎn)速在120 rpm下，脫色24 h后，該染料脫色率可穩(wěn)定在82%以上。染料的脫色作用與微生物的生長狀況密切相關(guān)，需要進(jìn)一步研究相關(guān)環(huán)境條件的優(yōu)化。此外，本實(shí)驗(yàn)中所用的活性黃3RS染料廢水為人工配制，與工業(yè)印染廢水中的成分可能會有微量差異，如重金屬，有機(jī)污染物等，為適應(yīng)工業(yè)化染料廢水處理工藝，我們需要做進(jìn)一步的優(yōu)化研究。