纺织园区废水生物脱色菌的培育和研究

龚为进，刘 玥，窦艳艳

(中原工学院，河南郑州 450007)

某纺织工业园内有纺织、印染、纺织机械以及热电厂等生产企业约20家，园区内建有一座污水处理厂，对污水进行集中处理。该工业园区污水以纺织印染废水为主，具有典型的印染废水的特点，即废水的水量及水质变化大、COD高、B/C低、可生化性差、色度高。

该污水处理厂设计采用混凝沉淀和生物膜法处理为主的工艺。正常情况下处理出水COD及BOD值可满足《纺织染整工业水污染排放标准》中的一级排放标准要求。但是，当园区内印染废水中有深颜色染料如深红色、深兰色、艳红色时，经生化处理后出水色度有时会超标。有关生物高效脱色菌种方面已经有许多的研究报导，本文从该园区废水处理活性污泥中分离、筛选生物脱色菌种，研究其对活性艳红M2B染料的脱色效果，以提高该废水处理的脱色效果。

1 试验材料

1.1 菌种来源

样品采自纺织园区污水处理厂生物曝气池排放的生物污泥。

1.2 染料

活性艳红M2B染料由自园区内印染企业提供，其分子式见图1。

图1 活性艳红M2B染料分子式

1.3 主要设备

紫外可见分光光度计UV9100;生化培养箱;离心机;水浴摇床;台式pH计;温度计。

2 试验方法

2.1 培养基组成

①染料驯化培养液:活性艳红M2B染料的质量浓度为50～250 mg/L、NaH2PO4·2H2O的质量浓度为30 mg/L、MgSO4·7H2O的质量浓度为30 mg/L、pH值7.0。②固体培养基:黄豆芽100 g、葡萄糖50 g、琼脂15 g、自然pH值。③染料固体培养基:染料 0.05 g、黄豆芽 100 g、葡萄糖 50 g、琼脂 15 g、自然pH值。④液体培养基:NaH2PO4·2H2O的质量浓度为1 000 mg/L、MgSO4·7H2O的质量浓度为500 mg/L、蛋白胨的质量浓度为5 000 mg/L、葡萄糖的质量浓度为10 000 mg/L、自然pH值。⑤染料液体培养基:染料的质量浓度为5 mg/L，NaH2PO4·2H2O的质量浓度为1 000 mg/L、MgSO4·7H2O的质量浓度为500 mg/L、蛋白胨的质量浓度为5 000 mg/L、葡萄糖的质量浓度为10 000 mg/L、自然pH值。

2.2 脱色菌培育

在一定量的活性污泥中放入活性艳红M2B染料的驯化培养液中，在一定温度下振荡培养数天，使对染料耐受力强的降解菌大量繁殖，淘汰对染料适应的微生物;再继续添加染料至浓度分别为50～250 mg/L的培养液中，振荡培养，筛选出对染料耐受力强的降解菌。

2.3 脱色率的计算

配制50 mg/L的活性艳红M2B的水溶液，以蒸馏水为参比，在紫外可见分光光度仪中扫描可见光区，最大吸收峰的波长作为此染料吸光度的波长，用紫外分光光度计对活性艳红M2B溶液进行波长扫描，获得染料在可见光范围内的最大吸光度。将一定量的菌种接种于染料液体培养基中，在水浴摇床进行脱色。一定时间后，反应液经离心机分离去除菌体，将上清液在活性艳红的最大吸收峰处用紫外可见分光光度计测吸光度值，并以接种后初始时刻染料培养液为对照，计算脱色率，以脱色率表示菌株对染料的脱色能力:

脱色率=(A0-A)/A0×100%

式中:A0、A，初始时刻和t时刻染料在特征吸收波长A处的吸光度值。

3 结果与讨论

3.1 培养时间对脱色效果的影响

在30℃，染料浓度为5 mg/L，接种量为6 mL，pH值7的条件下进行脱色培养，培养时间对脱色率的影响如图2所示。

由图2可知，随着培养时间的延长，脱色率逐步增加。在培养菌脱色24 h后，脱色率为12.5% ，到72 h达到最大值，71.2%;延长培养时间，脱色率逐渐下降。

图2 培养时间对脱色率的影响

当菌种接到新鲜培养基中后，要经过一段时间的调整和适应，然后依次经过对数生长期、稳定期和衰亡期。菌株对染料的脱色和其生长是同步的，在适应期菌株生产缓慢，所以脱色效果也比较差。当菌株处在对数生长期时，细胞生长速度最高，代谢活力最强，所以脱色效果也最好，并在稳定期达到菌株生长和脱色能力的稳定状态。随着培养时间的延长，由于营养缺乏和代谢产物积累造成的自身中毒，使细胞生长受阻，菌株的生长进入衰亡期，相应的脱色效果也逐步下降，如果没有营养物质的持续投加，菌株的脱色能力将逐步消失。

3.2 培养温度对脱色效果的影响

在染料浓度为5 mg/L，接种量为6 mL，pH值7的实验条件下进行脱色培养72 h，考察温度对脱色率的影响，实验结果如图3所示。

由图3可以看出，在温度25～30℃时，菌株对染料的脱色率为68.6% ～71.2%;当温度在5℃和45℃时，脱色率只有19.4%和20.8%，温度过低、过高，使该菌的酶系统遭到破坏，导致该菌活性下降甚至死亡，从而使脱色能力大大下降。由于本试验脱色菌株来自于印染废水好氧生化污泥，起主要脱色作用的主要是硝化菌，硝化菌适宜的生存条件是20～30℃，在25～30℃范围内，硝化菌大量繁殖，活性强，所以脱色率高。当温度过低、过高时，硝化菌活性下降，所以脱色能力降低。

图3 培养温度对脱色率的影响

3.3 pH值对脱色效果的影响

在30℃，染料浓度为5 mg/L，接种量为6 mL的实验条件下进行脱色培养72 h，考察pH值对脱色率的影响，实验结果如图4所示。

图4 pH值对脱色率的影响

由图4可知，在pH值5～9之间，随着pH的增加，脱色率从15.6%增加到70.3%;在pH值7～8之间，pH值对菌体的脱色效果影响不大，脱色率都在65.2% ～70.3%之间变化，但pH值继续增大，脱色率却下降，当pH值为9时，脱色率只有25.7%。pH值对脱色率的影响较为复杂，pH值的变化引起微生物细胞表面特性的变化，从而引起细胞体生理生化过程的变化，导致微生物代谢与生长的变化，从而影响到脱色效果。

4 结论

从郑州某纺织园区废水处理厂生化池排放的污泥中筛选出一种脱色优势菌，并对其进行培育，考察其对活性艳红M2B染料的脱色效果。在30℃，染料浓度为5 mg/L，接种量为6 mL，pH值7的实验条件下进行脱色培养72 h，其脱色率最高，可以达到71.2 % 。脱色生物菌的培育试验为提高原有废水处理生化段的脱色能力提供了依据，并为高效基因工程菌和强化降解菌群的构建提供了依据。

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