[发明专利]微囊化出芽短梗霉在处理含铬锰废水中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物吸附法在处理含铬锰废水中的应用。

背景技术

铬锰是重金属，在工业生产过程中会产生含铬锰等重金属元素的废水。空气、水和土壤中的有毒重金属，如铬锰，对环境的严重威胁正逐渐成为全球性问题，因此与环境相关的有毒重金属离子的有效去除与分离技术就成为一项富于挑战性的工作。目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换法和膜分离法等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。

传统的化学、物理法处理成本高、效果不稳定，除了应用清洁生产和循环经济技术从源头上对重金属的使用和排放进行遏制之外，还需要更多地研究和发展新型天然吸附剂、重金属捕集剂和生物技术对重金属污染的治理，发挥它们成本低、效率高的优势，并加强多种治理技术的综合应用，寻找治理重金属污染新的有效途径，对提高污水处理的质量和效率有着重要意义。

微囊化技术是指把分散的固体、液体或者气体物质完全包覆在一层半透膜中形成微小粒子的技术。正是由于生物微胶囊技术具有保护芯材、隔离不相容组分、控制释放等作用，因此被广泛应用在食品、日化、烟草加工、纺织、造纸、生物技术、医药、农牧业等领域。但目前生物微胶囊应用于水处理方面的报道和研究还很少。随着生物微胶囊制备技术的发展和新型材料的研究，利用微胶囊固定微生物代替目前的生物流化床中的载体，吸引了国内外学者的研究和关注。微囊化技术包埋优势菌与传统生物处理法相比，具有反应易于控制、微生物损失少、菌种高纯高效、处理效率高、产污泥量少、固液分离效果好等优点。将微囊化菌应用于生物流化床可以较好的弥补流化床中菌种容易流失的缺点，为废水处理特别是含重金属的化工尾水的处理提供了新思路。

生物微胶囊的特殊结构使囊心与外界环境相互隔离，使其免受外界温度、氧气、紫外线等因素的影响；即便是性质不稳定的囊心，也不易发生化学变化，因而保持了生物菌的高浓度和高活性，尤其是对特定行业的难降解有毒物质的承受能力强，稳定性好，有利于提高污染物的处理负荷和去除效率，同时污泥产量低，减轻后续污泥处置的负担。微胶囊的特殊结构使生物菌(污泥)形成有一定质量的大颗粒，有利于沉淀过程中的泥水分离，还可以使原本会发生反应的几种物质分开，使其“各自为阵”，保持“原汁原味”，并可以根据需要控制他们的分离或混合。

出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)又名出芽茁霉(Pullularia pullulans)，为半知菌类短梗霉属，是一种具有酵母型和菌丝型形态的多形真菌。广泛存在于植物材料和土壤中，可作为单细胞蛋白、细胞壁多糖、胞外多糖、果胶酶、色素等的生产菌株。这些物质用途非常广泛，尤其是所产生的胞外多聚糖(短梗霉多糖或卜多糖或普鲁兰霉多糖)具有极佳的成膜性、成纤维性、阻氧性、可塑性、粘结性和易自然降解等许多独特的理化和生物学特性，无毒无害，对人体无任何副作用。广泛用于医药制造，食品包装，水果和海产品保鲜，化妆品工业，烟草制造工业和农业种子保护等众多领域，是一种有极大开发价值和前景的多功能新型生物制品。且出芽短梗霉在含重金属的废水中具有很高的活性。基于目前有效解决含有铬、锰生产废水处理工艺中存在的问题，采用了微囊化出芽短梗霉吸附含有铬、锰的生产废水，以确保废水中的铬、锰污染物达标排放，实现、环境效益与经济效益双赢。

发明内容

本发明的目的：传统的处理含铬锰废水的方法，去除率不高，操作费用和成本又相对过高，而生物吸附法在处理低浓度金属溶液中有其独特的优势。本发明采用“微囊化出芽短梗霉”对含铬锰废水进行处理，得到铬锰重金属的去除机制与处理工艺条件，为有效利用组合工艺处理混合化工废水提供理论依据和技术支持。

本发明的技术方案：本发明所述的生物吸附法处理含铬锰的废水为基于微囊化出芽短梗霉处理含铬锰的废水。以短梗霉多糖作为制备微囊化出芽短梗霉的载体；比较不同菌龄的出芽短梗霉微囊化菌体吸附铬锰的能力，确定出芽短梗霉适宜的培养时间；研究pH值、反应时间、温度、菌体加入量对出芽短梗霉微囊化菌体吸附铬锰的影响效果；对吸附了铬锰的出芽短梗霉微囊化菌体进行洗脱研究，考察其再生性能。