CN102114492A - 一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,主要是利用固定化微生物来降解土壤中的多环芳烃,对有机污染土壤进行修复,通过对固定化载体形状的改变,从而提高其对污染物的降解率。成本低,而且无论是对真菌进行单株固定还是混合固定,中空十字花型的载体对污染物的降解效果都比较好,适于推广应用。
Description
一、技术领域:
本发明涉及固定化微生物对于有机污染土壤的修复,具体的说是采用一种新型的载体形状来实现对多环芳烃(PAHs)的去除。
二、背景技术:
多环芳烃(PAHs)是指由两个或两个以上的高温获得的芳香环,以直链状、角状或串状排列组成的化合物,是有机物不全燃烧或高温裂解的副产品。因此,只要燃烧有机质,就有多环芳烃产生,燃烧温度决定了多环芳烃的混合组成。居民供暖化、内燃发动机和工业活动,如焦碳生产油的精练、铝生、非铁金属的熔炼等是多环芳烃的主要来源。多环芳烃在环境中的含量虽然微量但分布广泛,更由于一些多环芳烃中除含有致癌和致突变的成分外,还含有多种促进致癌的物质,对人体健康产生很大的威胁。
目前,对于已经被污染的生态环境,需要采用生物技术等手段进行修复。生物修复技术具有成本低、处理效果好以及对环境的二次污染小等优点,被认为最有发展前景。固定化微生物技术在生物修复技术中占有重要的地位,它是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域,使其保持活性并反复利用的方法,该技术具有微生物密度高、反应速度快、耐毒害能力强等优点。在难降解有机废水处理方面,固定化微生物技术研究已广泛开展,但对于有机污染土壤的修复很少见到报道。
三、发明内容:
1、发明目的:
本发明利用固定化微生物,来降解土壤中的多环芳烃,通过对固定化载体形状的改变,从而提高其对污染物的降解。
2、技术方案:
本发明是通过以下技术方案来实现的:
将土著真菌进行固定化包埋,采用的载体配比为:聚乙烯醇(PVA)为9.5%,海藻酸钠0.6%,活性炭5.5%,10ml菌液,余量为水。降解污染物的相关参数为:水土比3:1~4:1,接种量4.5~5.5%,固定化真菌在28~30℃下,摇床转数120~130r/min。真菌菌种为镰刀菌、木霉和黑曲霉。
一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:该方法按以下步骤进行:
(1)、将真菌菌种放入种子培养基进行微生物培养,待菌种长到对数生长期后,取出10ml菌液与载体充分混匀,载体质量配比为:聚乙烯醇(PVA)为9.5%,海藻酸钠0.6%,活性炭5.5%,余量为水;装入中空十字花型载体磨具内,在冰箱内-10~-15℃冷冻22~24小时得固定化载体,解冻后用质量分数10%的硫酸钠浸泡24小时,再用无菌水浸泡24小时后增殖3次,30℃下,摇床转数130r/min,每次更换增殖培养基,每次增殖的时间为24小时;
(2)、将上述解冻增殖后的固定化载体,按接种量为5%,在28~30℃条件下,接入泥浆培养基上以120~130r/min摇床,完成对污染物的降解。
所述真菌菌种为镰刀菌、木霉和黑曲霉。
将所述镰刀菌、木霉和黑曲霉分别与载体充分混匀。
将所述镰刀菌、木霉和黑曲霉两两混合及三株同时混合后,再与载体充分混匀。
种子培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,余量为水;
增殖培养基的质量配比为:2%葡萄糖,0.3%酵母膏,20%的土豆培养基,余量为水;
泥浆培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,水土比为3:1~4:1,余量为水。
固定化载体解冻后增殖3次,每次更换增殖培养基时,首先将载体从无菌水中取出后,放入增殖培养基中进行培养,24小时后,取出载体,再次放入新鲜的增殖培养基培养,24小时后再增殖一次,备用。
所述载体直径d为3cm,厚度h为0.3~0.5cm,中央通孔直径D为0.5~0.7cm。
载体的形状至关重要,传统的载体形状多为球型和片型,不适合对真菌的包埋。本发明采用的载体形状为中空十字花型,直径为3cm(具体形态见图1)真菌被固定化包埋后,对芘和苯并(a) 芘的降解效果比较显著。
真菌的特性是菌株大,菌丝长,好氧性强。而传统的球型和片型存在一定的无氧区,不利于真菌的生长。本发明所采用的中空十字花型,解决了死区的问题,同时也提高了载体与污染物的接触面积,有利于对污染物的降解。
3、优点及效果:
本发明具有如下优点:
1、成本低:采用聚乙烯醇和活性炭为载体,材料来源广,价格低廉,对生物不具有毒性。
2、效果好:无论是对真菌进行单株固定还是混合固定,中空十字花型的载体对污染物的降解效果都比较好。单株球型载体对芘和苯并(a)芘的降解,在240小时降解率小于34.3%和15.4%;单株片型载体对芘和苯并(a)芘的降解率小于40.2%和21.6%。而本发明的中空十字花型的载体,单株载体对芘和苯并(a)芘的降解率240小时时大于63.8%和31.8%,降解率明显提高。
四、附图说明:
图1为本发明的中空十字花形载体结构示意图。
五、具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:该方法按以下步骤进行:
(1)、将真菌菌种放入种子培养基进行微生物培养,待菌种长到对数生长期后,取出10ml菌液与载体充分混匀,载体质量配比为:聚乙烯醇(PVA)为9.5%,海藻酸钠0.6%,活性炭5.5%,余量为水;装入中空十字花型载体磨具内,在冰箱内-10~-15℃冷冻22~24小时得固定化载体,解冻后用10%的硫酸钠浸泡24小时,再用无菌水浸泡24小时后增殖3次,30℃下,摇床转数130r/min,每次更换增殖培养基,每次增殖的时间为24小时;
(2)、将上述解冻增殖后的固定化载体,按接种量为5%,在28~30℃条件下,接入泥浆培养基上以120~130r/min摇床,完成对污染物的降解。
所述真菌菌种为镰刀菌、木霉和黑曲霉。
将所述镰刀菌、木霉和黑曲霉分别与载体充分混匀。
还可以将所述镰刀菌、木霉和黑曲霉两两混合及三株同时混合后,再与载体充分混匀。
种子培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,余量为水;
增殖培养基的质量配比为:2%葡萄糖,0.3%酵母膏,20%的土豆培养基,余量为水;
泥浆培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,水土比为3:1~4:1,余量为水。
固定化载体解冻后增殖3次,每次更换增殖培养基时,首先将载体从无菌水中取出后,放入增殖培养基中进行培养,24小时后,取出载体,再次放入新鲜的增殖培养基培养,24小时后再增殖一次,备用。
所述载体直径d为3cm。
实施例1:
将镰刀菌、木霉、黑曲霉这3株真菌放入种子培养基进行微生物培养取出10ml菌液后,分别与载体充分混匀,载体质量配比为:聚乙烯醇(PVA)为9.5%,海藻酸钠0.6%,活性炭5.5%,余量为水;装入中空十字花型磨具内,在冰箱内-10℃冷冻22小时,载体直径为3cm。解冻后用质量分数10%的硫酸钠浸泡24小时,再用无菌水浸泡24小时后,增殖3次,30℃下,摇床转数130r/min,增殖的时间为24小时,每次更换增殖培养基时:首先将载体从无菌水中取出后,放入增殖培养基中进行培养,24小时后,取出载体,再次放入新鲜的增殖培养基培养,24小时后再增殖一次,备用。
种子培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,余量为水。
增殖培养基的质量配比为:2%葡萄糖,0.3%酵母膏,20%的土豆培养基,余量为水。
泥浆培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,水土比为3:1,余量为水。
将5%的固定化载体接入泥浆培养基上28℃下120r/min摇床,分别在0 h、48h、96h、168h和240h测其对芘和苯并(a)芘降解率,结果见表1、表2。
表1 固定化单菌对芘的降解率
表2固定化单菌对苯并(a)芘的降解率
实施例2:
基本操作与实施例1相同,不同之处在于,将镰刀菌、木霉、黑曲霉这3株真菌,两两混合及三株同时混合,装入中空十字花型磨具内,在冰箱内-15℃冷冻24小时。解冻后用质量分数10%的硫酸钠浸泡24小时,再用无菌水浸泡24小时后增殖3次, 30℃下,摇床转数130r/min,增殖的时间为24小时,每次更换增殖培养基时:首先将载体从无菌水中取出后,放入增殖培养基中进行培养,24小时后,取出载体,再次放入新鲜的增殖培养基培养,24小时后再增殖一次,备用。
种子培养基的配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,余量为水。
增殖培养基的配比为:2%葡萄糖,0.3%酵母膏,20%的土豆培养基,余量为水。
泥浆培养基的配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,水土比为4:1,余量为水。
将5%的固定化载体接入泥浆培养基上30℃下130r/min摇床,分别在0时、48h、96h、168h和240h测其对芘和苯并(a)芘降解率,结果见表3、表4。
表3 固定化混合菌对芘的降解率
表4 固定化混合菌对苯并(a)芘的降解率
通过对真菌进行固定化包埋,使其降解污染物的能力大大提高,这为污染土壤的修复提供了一条新的途径。
Claims (7)
1.一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:该方法按以下步骤进行:
(1)、将真菌菌种放入种子培养基进行微生物培养,待菌种长到对数生长期后,取出10ml菌液与载体充分混匀,载体质量配比为:聚乙烯醇(PVA)为9.5%,海藻酸钠0.6%,活性炭5.5%,余量为水;装入中空十字花型载体磨具内,在冰箱内-10~-15℃冷冻22~24小时得固定化载体,解冻后用10%的硫酸钠浸泡24小时,再用无菌水浸泡24小时后增殖3次,30℃下,摇床转数130r/min,每次更换增殖培养基,每次增殖的时间为24小时;
(2)、将上述解冻增殖后的固定化载体,按接种量为5%,在28~30℃条件下,接入泥浆培养基上以120~130r/min摇床,完成对污染物的降解。
2.根据权利要求1所述的一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:所述真菌菌种为镰刀菌、木霉和黑曲霉。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:将所述镰刀菌、木霉和黑曲霉分别与载体充分混匀。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:将所述镰刀菌、木霉和黑曲霉两两混合及三株同时混合后,再与载体充分混匀。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:
种子培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,余量为水;
增殖培养基的质量配比为:2%葡萄糖,0.3%酵母膏,20%的土豆培养基,余量为水;
泥浆培养基的质量配比为:2%葡萄糖,20%的土豆培养基,水土比为3:1~4:1,余量为水。
6.根据权利要求1或2所述的一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:固定化载体解冻后增殖3次,每次更换增殖培养基时,首先将载体从无菌水中取出后,放入增殖培养基中进行培养,24小时后,取出载体,再次放入新鲜的增殖培养基培养,24小时后再增殖一次,备用。
7.根据权利要求1或2所述的一种新型载体固定化微生物降解污染物的方法,其特征在于:所述载体直径d为3cm,厚度h为0.3~0.5cm,中央通孔直径D为0.5~0.7cm。
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