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泰安市國泰民安生物科技有限公司 
 

微生物法處理細菌染色廢水

發布日期:[2018-12-12]         來源:泰安市國泰民安生物科技有限公司         閱讀數:512

引言
    微生物實驗室每年產生大量的細菌染色廢水,這些廢水中主要染料有美蘭、結晶紫、蕃紅等堿性染料,它們結構復雜,難以降解,具有潛在毒性,若直接排放不僅對環境造成嚴重污染,也間接影響人們的身體健康。微生物法處理染色廢水不僅價廉,而且無二次污染,符合可持續發展的需要 。


1 脫色細菌的馴化及篩選
    將細菌染色廢水分別倒入大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌接種剩下的廢棄斜面營養培養基試管內,在溫度為34℃下培養幾周后,染料的顏色被脫去了。再沾取菌液在固體營養培養基上劃線,進行細菌分離純化培養,從而分離出一株革蘭氏陰性短桿菌,沒有芽孢,菌落和形態大小及個體形態類似大腸桿菌,不發酵乳糖,此菌在肉湯培養基中常溫下也能生長,在溫度為4℃時緩慢生長,在溫度為41℃時不能生長。此菌在半固體營養培養基上穿刺培養時,穿刺線模糊不清,呈云霧狀混濁生長,說明有鞭毛,初步確定為假單胞菌屬。為了便于后續實驗,配制了肉湯培養基,把此脫色菌接種在肉湯培養基內,在30℃下培養24 h 后,肉湯培養基呈現出混濁狀態,其表面形成乳白色菌膜并略帶香腐味,再倒入適量細菌染色廢水,在30℃下培養48 h 后,肉眼看上去脫色率為90 %左右。
    一次配制肉湯培養基時,沒有選擇高壓滅菌,只是將其煮到了沸騰狀態。配制后,一瓶放在溫度為4℃的冰箱內,一瓶處在室溫狀態下(夏天),幾天后,兩瓶液體培養基均呈混濁,均在表面形成乳白色菌膜,再分別在這兩瓶中倒入細菌染色廢水,放在室溫下,48h 后染料顏色被脫去了。此時,沾取菌液在固體營養培養基上劃線,進行細菌分離純化培養,分離出兩株細菌,一株是比固體營養培養基的顏色稍淡一點的濕潤微凸的圓形菌落,直徑1~2 mm,能使肉湯培養基混濁,其表面形成乳白色菌膜,菌液味道和上述假單胞菌屬的肉湯培養基菌液相似,革蘭氏染色后是一株革蘭氏陽性一頭稍尖的短桿菌,發酵乳糖產酸產氣,此菌在4℃和41℃時都能生長,肉眼看上去脫色率為90 %左右,可能是產氣莢膜梭狀芽孢桿菌;另一株為乳白色中間微隆起一個更白小點,邊緣扁平的圓形菌落,直徑3~5 mm,使肉湯培養基混濁,其表面形成乳白色菌膜,菌液味道和上述假單胞菌屬的肉湯培養基菌液相似,革蘭氏染色后是一株革蘭氏陽性有芽孢鏈狀排列的大桿菌,發酵乳糖,此菌在4℃時不生長,41℃時能生長,肉眼看上去脫色率為100 %,初步確定為芽孢桿菌屬類似枯草桿菌。由此可見,沒必要對肉湯培養基菌液進行細菌分離,這些菌株復合存在的狀況相輔相成,在相同的溫度和時間下,復合菌株比其他3株單個脫色菌脫色時間短,色度去除率高。沾取復合菌株的菌液在半固體營養培養基上穿刺培養,穿刺線模糊不清,呈云霧狀混濁生長,說明有鞭毛。在相同的溫度和時間下,芽孢桿菌屬比產氣莢膜梭狀芽孢桿菌和假單胞菌屬脫色率高。


2 細菌染色廢水濃度的確定及核桃皮濾料的制作
    經過反復試驗,放在錐形瓶內的細菌染色廢水若能透過光線,則倒入染色廢水的量為能使肉湯培養基脫色菌液的顏色和倒入染色廢水的顏色相似為止,此時菌液脫色時間短,脫色率高。如果細菌染色廢水太濃,光線不能透過,則可以通過一種自制的核桃皮濾料過濾,從而確定倒入的染色廢水量。而實際試驗中排放的染色廢水都能透過光線,若將該染色廢水經過核桃皮濾料過濾,再進入肉湯培養基脫色,則該菌液更容易被脫色。
    核桃皮濾料的制作方法:將核桃皮粉碎為0 .5mm 左右的顆粒,加入食用堿高溫蒸煮,進行脫脂處理,再將脫脂后的核桃皮進行清洗及搓洗脫皮處理后填充反應柱。實驗后用清水淘洗可反復利用,核桃殼顆粒表面積大,韌性大,耐磨損,不易腐爛,不結塊,易再生,可長期使用,適當填補,并且其本身屬于廢棄物,是具有推廣價值的材料[2] 。
    試驗流程:首先將細菌染色廢水導入裝有核桃皮濾料的反應柱過濾,其中根據廢水水質的不同還可再串聯一個核桃皮濾料的反應柱,接著再將過濾后的染色廢水導入肉湯培養基菌液內脫色。因芽孢桿菌屬和假單胞菌屬及產氣莢膜梭狀芽孢桿菌的復合菌常溫就能生長,所以此實驗裝置操作簡單,運行費用低,處理效果明顯,運行及維護都比較方便,是一組經濟環保型裝置。


3 脫色細菌脫色率的計算
    為了模擬細菌染色廢水,分別取美蘭、結晶紫、蕃紅、碘液4 種染料各1 mL 混合均勻后加蒸餾水稀釋到500 mL ,從這500 mL 混合染料廢水中取出100mL ,再將100 mL 混合染料廢水進行1/2 遞減稀釋,得到7 種濃度的溶液,用VIS -732G 可見分光光度計進行掃描測定,得到混合染料廢水的定量標準曲線,染料廢水的表示方程如下:
A =a×C +b (1)
式中,A 為染料廢水的吸光度,C 為染料廢水的濃度,a 和b 均為擬合參數。
脫色率的計算公式為:
脫色率(%)=[(C0 -C)/ C0] ×100% (2)
式中,C0 為未處理的染料廢水濃度,C 為處理后的染料廢水濃度。
測定的混合染料擬合曲線為A =0 .505 8C +0 .042 1 ,吸收波長為519 nm ,R2 為0 .9977 。各種相關溶液的吸光度值及3 株脫色菌和核桃皮濾料的脫色率見表1 。其中①為模擬細菌染色廢水(較大濃度),②為進入菌液的細菌染色廢水(即模擬細菌染色廢水經核桃皮濾料后的濾液),③為經培養后含脫色菌的肉湯培養基菌液(沒加細菌染色廢水前的菌液),④為芽孢桿菌屬脫色后的菌液,⑤為產氣莢膜梭狀芽孢桿菌脫色后的菌液,⑥為假單胞菌屬脫色后的菌液。菌液培養及脫色是在溫度為30℃培養48h 后測得的吸光度值,核桃皮濾料直徑為40mm,高度為100 mm。

由表1 可以看出,3 株脫色細菌的脫色率和前面目測的比較吻合,芽孢桿菌屬脫色率為100 %,產氣莢膜梭狀芽孢桿菌脫色率為92 %,假單胞菌屬脫色率為88 %,核桃皮濾料的脫色率為35 %。
采用紫外-可見分光光度計對混合染料廢水進行掃描測定,其光譜圖如圖1 所示。

  

4 脫色細菌生物學性狀及展望
    芽孢桿菌屬是一群需氧或兼性厭氧,能形成芽孢的革蘭陽性大桿菌。大多為腐生菌,主要存在于土壤、水和塵埃中,一般不致病。
    產氣莢膜梭狀芽孢桿菌,又稱為韋氏梭菌,在自然界分布很廣,一般存在于土壤、人和動物的腸道以及空氣、糞肥、飼料、蔬菜、污水中,被韋氏梭菌污染的食物具有一定的毒性,人吃了可以引起中毒。
    假單胞菌屬廣泛存在于土壤、水、植物及動物活動環境中,營養要求低,絕大多數不需要生長因子,代謝類型多,生化能力活潑,這些特點使得此菌能適應不同的環境。由于假單胞菌是專性需氧,所以在疏松的土壤及植物根系中存在較多,各種河湖池塘也適于這種菌類生存。另外,各種食品原料和肉魚蛋乳中也有一定量的假單胞菌屬,動物與人體的皮膚黏膜上亦有其存在[3] 。假單胞菌屬種類多達200余種,多為腐生菌,少數為植物和動物的寄生菌,大多數為條件致病菌。假單胞菌屬在生態學上是土壤和水體中非常重要的微生物,它可能負責降解有氧環境中動植物因腐敗而衍生的許多可溶性化合物。它們還能夠降解許多異生型物質(非自然產生的)化合物,如殺蟲劑及其他有毒的化學藥品,對于環境的修復非常重要。


5 結論
    (1)微生物法處理細菌染色廢水前,實驗馴化并篩選出了3 株脫色菌,初步確定為芽孢桿菌屬、產氣莢膜梭狀芽孢桿菌和假單胞菌屬。由篩選過程可以看出,篩選出的芽孢桿菌屬和假單胞菌屬及產氣莢膜梭狀芽孢桿菌都是腐生菌,它們在肉湯培養基內繁殖快,生長適溫為25~35℃,營養要求不高,它們共同存在時對細菌染色廢水的脫色效果較好。
    (2)將核桃殼濾料做前期輔助脫色時,脫色效果明顯,芽孢桿菌屬脫色率為100 %,產氣莢膜梭狀芽孢桿菌脫色率為92 %,假單胞菌屬脫色率為88 %。另外,實驗確定了核桃濾料的制作方法,核桃皮濾料對環境好、來源廣、易獲取,具有很大的發展潛力。

文章來源:水博網

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