一种利用细菌高效降解染料废水中的偶氮染料的方法

摘要

本发明公开了一种利用细菌高效降解染料废水中的偶氮染料的方法，该方法的具体步骤如下：（1）将菌株Aeromonas sp.DH-6接种于LB培养基中，在25-35℃条件下，转速为150-200rpm的摇床中过夜培养，以获得大量菌体；（2）将过夜培养物以2-8%的接种量接种于含有偶氮染料的染料废水中，静止培养脱色，脱色pH为3.0-7.0，温度为5-45℃，脱色培养时间为4h以上。本发明的方法在酸性和较高温（40℃左右）条件下，对甲基橙的脱色率仍较高。此外，多数金属离子对脱色无显著影响，且该菌株对1000mg/L的染料培养48h后的脱色率仍可达到近90%，脱色效果较好。因此，菌株DH-6与传统方法相比，能够更加高效低耗地降解偶氮染料，对环境的适应性更强，且对环境不产生二次污染，研究价值和应用前景更广阔。

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种利用细菌高效降解染料废水中的偶氮染料的方法。 

背景技术

偶氮染料是生产和使用量最大的一类染料，且染料本身或其降解产物的生物毒性较大，因此，国内外多数染料降解研究都是以偶氮染料的降解为主，降解方法涉及到铁碳还原、Fenton氧化、臭氧氧化和光催化氧化等多种物理和化学方法，以及好氧、兼氧和厌氧微生物降解等生物方法。其中理化处理技术由于存在成本较高、效率低、易产生二次污染且底泥难以处理等缺陷，极大的阻碍了其广泛应用，而生物处理方法由于处理费用低、无二次污染、环境友好、操作简单等优点而受到越来越多的关注和研究。 

微生物降解偶氮染料正在成为环境领域中的研究热点。通过驯化或者筛选高效、广谱的染料降解微生物，将有毒染料转化为无毒产物，与传统的方法相比，微生物降解成本更低，污泥更少，产物无毒或者矿化，需水量更少。目前为止，已发现的能够降解偶氮染料的真菌以白腐真菌黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的研究最为广泛。但真菌生长较慢，需要接种大量菌种才能获得较大生物量，降解效率不高，而且真菌降解染料多属于次生代谢，其降解相关酶需要培养很长时间才能产生，产量也很低。与真菌相比较，细菌具有生长较快，容易获得大量生物量，且易产生大量降解相关酶，对染料的降解效率也较高等优势，因此，一直受到环境工作者的青睐。早在20世纪70年代，Horitsu etal.(1977)就分离出了一株能够降解偶氮染料的枯草芽孢杆菌(Bacillus  subtilis)，随后，又陆续发现气单胞菌属(Aeromonassp.)、假单胞菌属(Pseudomonassp.)、芽孢杆菌属(Bacillussp.)、红球菌属(Rhodococcussp.)和希瓦氏菌属(Shewanellasp.)等菌属中的某些细菌对偶氮染料也具有一定的脱色能力，但多数降解效果不理想。近年来，国内外的环境工作者又陆续的分离出了一些降解效率较高的菌株，例如，Xuetal.(2007)报道在厌氧条件下，当脱色体系中存在1mM的Fe3+时，ShewanelladecolorationisS12在3h内可以降解72.1％的偶氮染料甲基红；Khalidetal.(2008)从288株偶氮染料降解菌中筛选出了6株高效偶氮染料降解菌，其中菌株Shewanellaputrefaciens菌株AS96在静止条件下可以在4h内对50mg/L的酸性红88和直接红81完全脱色，在6h内对活性黑5完全脱色，在8h内对分散橙3完全脱色。以往的这些研究显示，多数筛选到的细菌对偶氮染料的降解受环境因素影响显著，一般而言，pH值范围在6.0-9.5之间时，染料降解效率基本不受影响，而在强酸或强碱条件下，染料降解效率则会受到显著抑制。同样，染料降解的最适温度一般为菌体生长的最适温度，温度过高或过低均会严重抑制降解效率。然而，环境温度往往随季节变化显著，以浙江省为例，全省全年最低气温可达零下3度以下，最高可达40度以上，加之实际含染料废水或过酸或过碱，这些因素极大地限制了实验室筛选出的高效降解菌株在实践中的应用。要解决这一问题，就必须加强筛选环境适应性更强或能更好的适应本地环境的高效降解菌株的研究。 

发明内容

偶氮染料降解目前存在的技术难题主要有：传统的理化处理方法，成本高，对环境易产生二次污染，设备操作复杂等缺陷；真菌生长较慢，需要接种大量菌种才能获得较大生物量，降解效率不高，而且真菌降解染料多属于次生代谢，其降解相关酶需要培养很长时间才能产生，产量也很低；细菌环境适应性差， 降解染料类别单一，且现有菌株降解效果差强人意等。针对偶氮染料生物降解研究中存在的这些难题，结合实际生产需求，本发明的目的在于提供一种利用细菌高效降解染料废水中的偶氮染料的方法。 

本发明采取的技术方案是： 

本发明的利用细菌高效降解染料废水中的偶氮染料的方法的具体步骤如下： 

(1)将菌株Aeromonassp.DH-6接种于LB培养基中，在25-35℃条件下，转速为150-200rpm的摇床中过夜培养，以获得大量菌体； 

(2)将过夜培养物以2-8％的接种量接种于含有偶氮染料的染料废水中，静止培养脱色，脱色pH为3.0-7.0，温度为5-45℃，脱色培养4h以上。 

步骤(1)中，培养温度优选为30℃。 

步骤(1)中，转速优选为180rpm。 

步骤(1)中，过夜培养后获得的培养物中菌体的浓度为1.0-2.0g/L。 

步骤(2)中，过夜培养物优选以5％的接种量接种于含有偶氮染料的染料废水中。 

步骤(2)中，染料废水中含有偶氮染料的浓度小于等于1000mg/L。 

步骤(2)中，脱色pH优选为7.0。 

步骤(2)中，温度优选为30℃。 

步骤(2)中，脱色培养优选8h以上。 

菌株Aeromonassp.DH-6的保藏信息如下: 

保藏单位名称:中国典型培养物保藏中心； 

保藏单位地址:中国，武汉，武汉大学； 

保藏日期：2013年12月12日； 

保藏编号：CCTCCNO：M2013653； 

分类命名：Aeromonassp.。 

本发明的积极效果如下： 

本发明中筛选到的菌株DH-6不仅能够高效脱色偶氮染料，而且对三苯甲烷类染料也具有一定的脱色能力，经16SrDNA鉴定显示，该菌株属于Aeromonas sp.属(GenBank登录序号为JX839764)。该菌株降解典型、难降解偶氮染料甲基橙实验结果显示，菌株DH-6于静止条件下，在4h内可以完全脱色100mg/L的甲基橙，与以往已报道偶氮染料脱色菌株相比，脱色优势较为显著。此外，该菌株在温度高达45oC条件下，培养4h后，染料脱色率仍可达90％以上。此外，在pH3.0的强酸性条件下，该菌株对甲基橙的脱色率仍较高。此外，多数金属离子对脱色多无显著影响，且随着染料浓度的升高，该菌株对染料的脱色率呈现降低趋势，但随着脱色时间的延长(培养48h后)，该菌株对1000mg/L的染料脱色率仍可达到近90％，脱色效果较好。因此，菌株DH-6与传统处理方法相比，能够更加高效低耗地降解偶氮染料，对环境的适应性更强，且对环境不产生二次污染，研究价值和应用前景更为广阔。 

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。 

实施例1 

(1)将菌株Aeromonassp.DH-6接种于LB培养基中，在25℃条件下，转速为200rpm的摇床中过夜培养，以获得大量菌体，过夜培养后获得的培养物中菌体的浓度为1.0-2.0g/L； 

(2)将过夜培养物以2％的接种量接种于含有偶氮染料的染料废水中，染料废 水中含有偶氮染料的浓度为800mg/L，静止培养脱色，脱色pH为7.0，温度为5℃，脱色培养48h。 

经检测染料脱色率为91％。 

实施例2 

(1)将菌株Aeromonassp.DH-6接种于LB培养基中，在35℃条件下，转速为150rpm的摇床中过夜培养，以获得大量菌体，过夜培养后获得的培养物中菌体的浓度为1.0-2.0g/L； 

(2)将过夜培养物以8％的接种量接种于含有偶氮染料的染料废水中，染料废水中含有偶氮染料的浓度为200mg/L，静止培养脱色，脱色pH为3.0，温度为45℃，脱色培养8h。 

经检测染料脱色率为93％。 

实施例3 

(1)将菌株Aeromonassp.DH-6接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜培养，以获得大量菌体，过夜培养后获得的培养物中菌体的浓度为1.0-2.0g/L； 

(2)将过夜培养物以5％的接种量接种于含有偶氮染料的染料废水中，染料废水中含有偶氮染料的浓度为1000mg/L，静止培养脱色，脱色pH为5.0，温度为30℃，脱色培养48h。 

经检测染料脱色率为90％。 

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。