一種黃孢原毛平革菌降解廢水中蒽醌類化合物工藝技術的製作方法

2023-05-09 13:29:06 2

一種黃孢原毛平革菌降解廢水中蒽醌類化合物工藝技術的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種黃孢原毛平革菌降解廢水中蒽醌類化合物工藝技術，涉及生物工程領域。即利用黃孢原毛平革菌作為出發菌株，通過液體搖瓶培養、液體菌種擴大培養、菌液轉接到含有蒽醌類化合物廢水並補充一定的營養物質，進行發酵培養。採用此工藝蒽醌類化合物去除率可以達到60～100%。
【專利說明】一種黃孢原毛平革菌降解廢水中蒽醌類化合物工藝技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物工程【技術領域】，特指利用黃孢原毛平革菌降解含有蒽醌類化合物的廢水。 將原廢水濃縮或稀釋至蒽醌類化合物含量在I~50克/升後，補充培養基成分，接入黃孢原毛平革菌菌種降解廢水中的蒽醌類化合物。黃孢原毛平革菌降解後，蒽醌類化合物的去除率可達到60~100%。
[0002]
【背景技術】
[0003]蒽醌化合物種類繁多，是重要的化工原料和中間體，顏色鮮豔，範圍廣，因而在紡織、印染等行業中廣泛應用，不僅可用於滌綸及混紡織物的印染，還可用於錦綸、腈綸、丙綸、醋纖、羊毛、絲綢的印染。同時隨著環保要求的日益提升，偶氮染料禁用範圍擴大，也使得蒽醌染料的重要性更為突出，使其在印染工業中的應用越來越廣泛。但是蒽醌類化合物不僅生產廢水水量大，而且該化合物色度高，溶解度低！熔點高！性質穩定！難以生物降解，又具有較高的親脂性，直接排放的汙水中蒽醌通過沉降！食物鏈富集等作用可長期滯留於水體！ 土壤！沉積物和空氣中。因此探索有效降解蒽醌類化合物的技術，對於社會的和諧與發展具有十分重要的意義。
[0004]目前關於含有蒽醌類化合物廢水的處理專利有幾項，但是主要方法是蒽醌的回收利用、微生物降解以及氧化去除。如專利「1，4- 二羥基蒽醌生產廢水的治理和資源回收方法」(申請號00112386.6)公開了利用大孔樹脂吸附，再用氫氧化鈉解析回收利用1，4 一二羥基蒽醌生產廢水中的蒽醌類化合物的方法；專利「一種1，4_ 二羥基蒽醌工藝廢水的回收方法」(申請號200410013484.X)公開了利用濃縮、冷卻、結晶、分離和乾燥等技術回收利用蒽醌的方法。專利「鞘氨醇單胞菌屬菌株及其在蒽醌染料廢水脫色中的應用」(申請號200410020832.6)公開了鞘氨醇單胞菌菌株，在蒽醌染料廢水脫色中應用，該菌脫色能力強，降解速度快，但是只能適合於低濃度蒽醌廢水；還有採用電化學氧化(專利號200910029887.6)和光催化氧化(200710011629.6)，這兩種方法還需要進一步處理。與這些方法相關論文也有不少報導。另外一些博士和碩士學位論文報導了黃孢原毛平革菌吸附降解蒽醌類化合物機制進行了研究，但是未涉及其工藝技術。
[0005]本發明人經過深入的研究，摸索出一種以黃孢原毛平革菌IPhanerochaetechrysosporium)作為出發菌株，降解含有蒽醌類化合物廢水的方法。該方法不同於過去的方法在於所使用的菌種是通過發酵的方法直接處理含高濃度蒽醌類化合物的廢液(I~50克/升)，節約了稀釋用水和場地佔用。

【發明內容】

[0006]本發明提供的是黃孢原毛平革菌降解廢水中蒽醌類化合物的生物技術。廢水經過黃孢原毛平革菌降解後，其蒽醌類化合物去除率可到達60-100%。
[0007]本發明一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物工藝技術，按照下述步驟進行:以黃孢原毛平革菌為出發菌株，進行試管擴大培養、液體搖瓶培養、菌體液體擴大培養，通過發酵降解廢水中蒽醌類化合物。
[0008]本發明所用的菌種是黃孢原毛平革菌任何一種菌種，如中國普通微生物菌種保藏管理中心(CCGMC)、中國農業微生物菌種保藏管理中心(ACCC)、中國工業微生物菌種保藏管理中心(CICC)、中國醫學微生物菌種保藏管理中心(CMCC)、國家獸醫微生物菌種保藏中心(CVCC)和抗生素菌種保藏管理中心等等保藏的菌種。
[0009]本發明所適用的廢水是任意一種含蒽醌類化合物的廢水，如發酵法生產蒽醌類化合物的廢液、從植物中提取蒽醌類化合物的廢液或者以蒽醌類化合物為原料合成其他產品的廢液。
[0010]其中所述的試管擴大培養中的試管擴大培養基為馬鈴薯蔗糖培養基(諸葛健、王正祥主編的「工業微生物實驗技術手冊」，1994，367頁)。
[0011]其中所述的液體搖瓶培養中和菌體液體擴大培養中的液體搖瓶培養基和液體菌種培養基均為:葡萄糖5~30克/升，蛋白腖O~5克/升，酵母膏O~5克/升，硫酸鎂
0.2~I克/升，吐溫80 0.5~10克/升，磷酸二氫鉀2~9克/升，pH5~8，120~140°C滅菌20~40分鐘；其中所述的搖瓶培養工藝條件為，接種3-5塊黃孢原毛平革菌試管斜面菌體(5 X 5mm)於裝有40~120 mL培養基的250mL三角瓶中，在轉速:150轉/分，25~35°C，培養24~72小時；其中所述的一級種子培養工藝為，按I~20% (體積比)的接種量將搖瓶培養種子液接種到一級種子培養基中，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分,通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘),培養18~72小時；
本發明所述的降解廢水中蒽醌類化合物的工藝為，含有蒽醌類化合物的廢水經過濃縮或稀釋使蒽醌類化合物濃度達到I~50克/升廢水1000L，葡萄糖5~30千克，黃豆餅粉
`0.5~2千克；硫酸銅5~15克，硫酸亞鐵5~15克，硫酸錳5~20克，該培養基各成分可以按此比例放大；其中所述的降解工藝為:按2~20% (種子液體積/廢水體積)接種一級液體菌種，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分，通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養36~168小時。
[0012]使用該工藝廢水降解後，蒽醌類化合物去除率可達到60-100%。
[0013]根據本發明所述的發酵培養工藝，結合本領域的基本知識，可以根據生產需要，增加二級、三級甚至四級種子罐，進一步擴大生產規模，以進行工業化生產。二級、三級甚至四級種子罐米用的培養基與搖瓶培養基和一級種子培養基相同，接種量為5~20%,培養條件同於液體菌體擴大培養條件。
[0014]【具體實施方式】
[0015]根據此工藝採用的蒽醌類化合物測定方法為:精密吸取1，8_ 二羥基蒽醌對照品溶液(0.522 mg/ml) 1、3、5、8、10、15 ml，分別置25ml容量瓶中，揮去甲醇，殘渣用0.5%醋酸鎂乙醇溶液溶解並稀釋至刻度，搖勻，於425 nm處，以0.5%醋酸鎂乙醇溶液作參比測定吸收度。以1，8_ 二羥基蒽醌含量(y)對吸收度(X)進行線性回歸分析，得線性回歸方程。精密吸取樣品溶液重複上述操作測定吸收度，利用線性回歸方程計算各樣品中總蒽醌的含量。
[0016]蒽醌類化合物去除率Re按下列公式(I)計算:Cn - C十
-?= ^7^x100% (⑴
式中，&為t時間蒽醌類化合物的去除率;G (mg/L)為O小時的蒽醌類化合物濃度；Ct (mg/L )為吸附t小時蒽醌類化合物的濃度。
[0017]為了進一步闡述本發明的技術方案所涉及的材料及工藝，給出了以下實施例，但是這些實施例不以任何形式限制本發明的範圍。
[0018]實施例1
1.試管斜面菌種的製作
在新配置的馬鈴薯蔗糖培養基(諸葛健、王正祥主編的「工業微生物實驗技術手冊」，1994, 367頁)中接入一環黃抱原毛平革菌菌種O0AaflerocAaeie chrysosporium)(中國普通微生物菌種保藏管理中心CCGMC5.776)，26 °C，培養時間50小時；4°C保存備用。
[0019]2.液體搖瓶培養菌種的製作
精確稱取葡萄糖5克，蛋白腖O克，酵母膏5克，硫酸鎂0.2克，吐溫80 0.5克，磷酸二氫鉀2克，水1000 mL, pH 5，分裝250mL三角瓶，每瓶50克，共20瓶，120 °C滅菌40分鐘；冷卻後，每瓶接入一環4 °C保存的黃孢原毛平革菌菌種(IX 10 6個孢子)，在25°C，150轉/分，培養72小時；
3.一級液體菌種的製作
精確稱取葡萄糖50克，蛋白 腖O克，酵母膏50克，硫酸鎂2克，吐溫80 5克，磷酸二氫鉀20克，水10L，裝於15L的種子罐中，120°C滅菌20分鐘；滅菌冷卻後，在溫度25 °C，攪拌轉速50轉/分，通氣量0.2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養72小時；
4.廢水降解
以大黃為原料，採用水煎法提取蒽醌類化合物的廢液經過濃縮，蒽醌類化合物濃度為I克/L的廢液1000L，葡萄糖5千克，黃豆餅粉0.5千克；硫酸銅5克，硫酸亞鐵5克，硫酸錳5克，；接入2% (種子液體積/廢水體積)接種一級液體菌種，在溫度25°C，攪拌轉速60轉/分，通氣量0.3:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養44小時後，蒽醌類化合物去除率達到60.2%。
[0020]實施例2
1.試管斜面菌種的製作
在新配置的馬鈴薯蔗糖培養基(諸葛健、王正祥主編的「工業微生物實驗技術手冊」，1994，367頁)中接入一環黃孢原毛平革菌菌種(中國農業微生物菌種保藏管理中心ACCC30942)，30°C，培養時間100小時；7°C保存備用。
[0021]2.液體搖瓶培養菌種的製作
精確稱取葡萄糖150克，蛋白腖25克，酵母膏25克，，硫酸鎂0.4克，吐溫80 4克，磷酸二氫鉀5克，水10 L, pH 6，分裝250mL三角瓶，每瓶100克，共100瓶，130°C滅菌30分鐘；冷卻後，每瓶接入一環7°C保存的黃孢原毛平革菌菌種(I X 10 6個孢子)，在30°C，150轉/分，培養50小時；
3.一級液體菌種的製作
精確稱取葡萄糖2000克，蛋白腖25克，酵母膏25克，硫酸鎂60克，吐溫80 60克，磷酸二氫鉀400克，水100L，裝於130L的種子罐中，130°C滅菌30分鐘；冷卻後，在溫度30°C，攪拌轉速125轉/分，通氣量1:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養50小時；
4.廢水降解
尖孢鐮刀菌發酵製備蒽醌類化合物的廢液，經過濃縮使蒽醌類化合物的含量達到0.2克/L的廢水1000L，葡萄糖20千克，黃豆餅粉1.2千克；硫酸銅10克，硫酸亞鐵10克，硫酸錳12克；按13% (種子液體積/廢水體積)接種一級液體菌種，在溫度30°C，攪拌轉速120轉/分，通氣量1:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養100小時。此時蒽醌類化合物去除率達到80.3%。
[0022]實施例3
1.試管斜面菌種的製作
在新配置的馬鈴薯蔗糖培養基(諸葛健、王正祥主編的「工業微生物實驗技術手冊」，1994，367頁)中接入一環黃孢原毛平革菌菌種(中國工業微生物菌種保藏管理中心CICC14067)，35°C，培養時間144小時;10°C保存備用。
[0023]2.液體搖瓶培養菌種的製作
精確稱取葡萄糖300克，蛋白腖50克，酵母膏O克，硫酸鎂10克，吐溫80 100克，磷酸二氫鉀90克，水10L，pH7.5，分裝250mL三角瓶，每瓶120 mL，共80瓶，140°C滅菌20分鐘；冷卻後，每瓶接入一環10°C保存的黃孢原毛平革菌菌種(I X 10 6個孢子)，在35°C，150轉/分，培養72小時；
3.一級液體菌種的製作
精確稱取葡萄糖1500克，蛋白腖 250克，酵母膏O克，硫酸鎂50克，吐溫80 500克，磷酸二氫鉀450克，水50L，裝於70L的一級種子罐中，140°C滅菌40分鐘；滅菌冷卻後，在溫度35°C，攪拌轉速200轉/分，通氣量2: I體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養50小時；
4.二級液體菌種的製作
精確稱取葡萄糖15000克，蛋白腖2500克，酵母膏O克，硫酸鎂500克，吐溫80 5000克，磷酸二氫鉀4500克，水500L，裝於700L的二級種子罐中，140°C滅菌40分鐘；滅菌冷卻後，在溫度35°C，攪拌轉速200轉/分，通氣量2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養18小時；
5.廢水降解
以蒽醌類化合物為原料，在催化劑的作用下，合成硝基蒽醌的廢液，稀釋至蒽醌類化合物含量為0.05克/L的廢液1000L，葡萄糖30千克，黃豆餅粉1.8千克；硫酸銅15克，硫酸亞鐵15克，硫酸錳20克，按20% (種子液體積/廢水體積)接種一級液體菌種，在溫度34°C，攪拌轉速190轉/分，通氣量2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養168小時。蒽醌類化合物去除率達到100%。
【權利要求】
1.一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特徵在於按照下述步驟進行:以黃孢原毛平革菌為出發菌株，進行試管擴大培養、液體搖瓶培養、菌體液體擴大培養，液體發酵去除廢水中蒽醌類化合物；蒽醌類化合物去除率可以達到60~100%。
2.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特徵在所用的菌種是黃孢 原毛平革菌的任意一株菌種。
3.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物工藝技術，其特徵在所適用的廢水是任意一種含蒽醌類化合物的廢水，如發酵法生產蒽醌類化合物的廢液、從植物中提取蒽醌類化合物的廢液或者以蒽醌類化合物為原料合成其他產品的廢液。
4.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物工藝技術，其特徵在其中所述的試管擴大培養中的擴大培養基為馬鈴薯蔗糖培養基。
5.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物工藝技術，其特徵在其中所述的液體搖瓶培養中和菌體液體擴大培養中的液體搖瓶培養基和液體菌體培養基均為:葡萄糖5~30克/升，蛋白腖O~5克/升，酵母膏O~5克/升，硫酸鎂0.2~I克/升，吐溫-80 0.5~10克/升，磷酸二氫鉀2~9克/升，pH5~8，120~140°C滅菌20~40分鐘。
6.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物工藝技術，其特徵在其中所述的搖瓶培養工藝條件為，接種3-5塊黃孢原毛平革菌試管斜面菌體(5X5mm)於裝有40~120 mL培養基的250mL三角瓶中，在轉速:150轉/分，25~35°C，培養24~72小時。
7.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物工藝技術，其特徵在其中所述的菌體培養工藝為，按I~20% (體積比)的接種量將搖瓶培養種子液接種到液體菌體擴大培養中，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分，通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養18~72小時。
8.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特徵在所述的含有蒽醌類化合物廢水培養基為:含有蒽醌類化合物的廢水經過濃縮或稀釋使蒽醌類化合物濃度達到I~50克/升廢水1000L，葡萄糖5~30千克，黃豆餅粉0.5~2千克；硫酸銅5~15克，硫酸亞鐵5~15克，硫酸錳5~20克，該培養基各成分可以按此比例放大。
9.根據權利要求1所述的一種黃孢原毛平革菌降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特徵在其中所述的降解廢水工藝為:按2~20%(種子液體積/廢水體積)接種一級液體菌種，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分，通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養36~168小時，即可降解蒽醌類化合物。
【文檔編號】C12N1/14GK103482770SQ201310405872
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】張志才 申請人:江蘇大學