龔為進(jìn)，劉 玥，竇艷艷

(中原工學(xué)院，河南鄭州 450007)

某紡織工業(yè)園內(nèi)有紡織、印染、紡織機(jī)械以及熱電廠等生產(chǎn)企業(yè)約20家，園區(qū)內(nèi)建有一座污水處理廠，對污水進(jìn)行集中處理。該工業(yè)園區(qū)污水以紡織印染廢水為主，具有典型的印染廢水的特點(diǎn)，即廢水的水量及水質(zhì)變化大、COD高、B/C低、可生化性差、色度高。

該污水處理廠設(shè)計采用混凝沉淀和生物膜法處理為主的工藝。正常情況下處理出水COD及BOD值可滿足《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，當(dāng)園區(qū)內(nèi)印染廢水中有深顏色染料如深紅色、深蘭色、艷紅色時，經(jīng)生化處理后出水色度有時會超標(biāo)。有關(guān)生物高效脫色菌種方面已經(jīng)有許多的研究報導(dǎo)，本文從該園區(qū)廢水處理活性污泥中分離、篩選生物脫色菌種，研究其對活性艷紅M2B染料的脫色效果，以提高該廢水處理的脫色效果。

1 試驗(yàn)材料

1.1 菌種來源

樣品采自紡織園區(qū)污水處理廠生物曝氣池排放的生物污泥。

1.2 染料

活性艷紅M2B染料由自園區(qū)內(nèi)印染企業(yè)提供，其分子式見圖1。

圖1 活性艷紅M2B染料分子式

1.3 主要設(shè)備

紫外可見分光光度計UV9100;生化培養(yǎng)箱;離心機(jī);水浴搖床;臺式pH計;溫度計。

2 試驗(yàn)方法

2.1 培養(yǎng)基組成

①染料馴化培養(yǎng)液:活性艷紅M2B染料的質(zhì)量濃度為50～250 mg/L、NaH2PO4·2H2O的質(zhì)量濃度為30 mg/L、MgSO4·7H2O的質(zhì)量濃度為30 mg/L、pH值7.0。②固體培養(yǎng)基:黃豆芽100 g、葡萄糖50 g、瓊脂15 g、自然pH值。③染料固體培養(yǎng)基:染料 0.05 g、黃豆芽 100 g、葡萄糖 50 g、瓊脂 15 g、自然pH值。④液體培養(yǎng)基:NaH2PO4·2H2O的質(zhì)量濃度為1 000 mg/L、MgSO4·7H2O的質(zhì)量濃度為500 mg/L、蛋白胨的質(zhì)量濃度為5 000 mg/L、葡萄糖的質(zhì)量濃度為10 000 mg/L、自然pH值。⑤染料液體培養(yǎng)基:染料的質(zhì)量濃度為5 mg/L，NaH2PO4·2H2O的質(zhì)量濃度為1 000 mg/L、MgSO4·7H2O的質(zhì)量濃度為500 mg/L、蛋白胨的質(zhì)量濃度為5 000 mg/L、葡萄糖的質(zhì)量濃度為10 000 mg/L、自然pH值。

2.2 脫色菌培育

在一定量的活性污泥中放入活性艷紅M2B染料的馴化培養(yǎng)液中，在一定溫度下振蕩培養(yǎng)數(shù)天，使對染料耐受力強(qiáng)的降解菌大量繁殖，淘汰對染料適應(yīng)的微生物;再繼續(xù)添加染料至濃度分別為50～250 mg/L的培養(yǎng)液中，振蕩培養(yǎng)，篩選出對染料耐受力強(qiáng)的降解菌。

2.3 脫色率的計算

配制50 mg/L的活性艷紅M2B的水溶液，以蒸餾水為參比，在紫外可見分光光度儀中掃描可見光區(qū)，最大吸收峰的波長作為此染料吸光度的波長，用紫外分光光度計對活性艷紅M2B溶液進(jìn)行波長掃描，獲得染料在可見光范圍內(nèi)的最大吸光度。將一定量的菌種接種于染料液體培養(yǎng)基中，在水浴搖床進(jìn)行脫色。一定時間后，反應(yīng)液經(jīng)離心機(jī)分離去除菌體，將上清液在活性艷紅的最大吸收峰處用紫外可見分光光度計測吸光度值，并以接種后初始時刻染料培養(yǎng)液為對照，計算脫色率，以脫色率表示菌株對染料的脫色能力:

脫色率=(A0-A)/A0×100%

式中:A0、A，初始時刻和t時刻染料在特征吸收波長A處的吸光度值。

3 結(jié)果與討論

3.1 培養(yǎng)時間對脫色效果的影響

在30℃，染料濃度為5 mg/L，接種量為6 mL，pH值7的條件下進(jìn)行脫色培養(yǎng)，培養(yǎng)時間對脫色率的影響如圖2所示。

由圖2可知，隨著培養(yǎng)時間的延長，脫色率逐步增加。在培養(yǎng)菌脫色24 h后，脫色率為12.5% ，到72 h達(dá)到最大值，71.2%;延長培養(yǎng)時間，脫色率逐漸下降。

圖2 培養(yǎng)時間對脫色率的影響

當(dāng)菌種接到新鮮培養(yǎng)基中后，要經(jīng)過一段時間的調(diào)整和適應(yīng)，然后依次經(jīng)過對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期。菌株對染料的脫色和其生長是同步的，在適應(yīng)期菌株生產(chǎn)緩慢，所以脫色效果也比較差。當(dāng)菌株處在對數(shù)生長期時，細(xì)胞生長速度最高，代謝活力最強(qiáng)，所以脫色效果也最好，并在穩(wěn)定期達(dá)到菌株生長和脫色能力的穩(wěn)定狀態(tài)。隨著培養(yǎng)時間的延長，由于營養(yǎng)缺乏和代謝產(chǎn)物積累造成的自身中毒，使細(xì)胞生長受阻，菌株的生長進(jìn)入衰亡期，相應(yīng)的脫色效果也逐步下降，如果沒有營養(yǎng)物質(zhì)的持續(xù)投加，菌株的脫色能力將逐步消失。

3.2 培養(yǎng)溫度對脫色效果的影響

在染料濃度為5 mg/L，接種量為6 mL，pH值7的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行脫色培養(yǎng)72 h，考察溫度對脫色率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，在溫度25～30℃時，菌株對染料的脫色率為68.6% ～71.2%;當(dāng)溫度在5℃和45℃時，脫色率只有19.4%和20.8%，溫度過低、過高，使該菌的酶系統(tǒng)遭到破壞，導(dǎo)致該菌活性下降甚至死亡，從而使脫色能力大大下降。由于本試驗(yàn)脫色菌株來自于印染廢水好氧生化污泥，起主要脫色作用的主要是硝化菌，硝化菌適宜的生存條件是20～30℃，在25～30℃范圍內(nèi)，硝化菌大量繁殖，活性強(qiáng)，所以脫色率高。當(dāng)溫度過低、過高時，硝化菌活性下降，所以脫色能力降低。

圖3 培養(yǎng)溫度對脫色率的影響

3.3 pH值對脫色效果的影響

在30℃，染料濃度為5 mg/L，接種量為6 mL的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行脫色培養(yǎng)72 h，考察pH值對脫色率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 pH值對脫色率的影響

由圖4可知，在pH值5～9之間，隨著pH的增加，脫色率從15.6%增加到70.3%;在pH值7～8之間，pH值對菌體的脫色效果影響不大，脫色率都在65.2% ～70.3%之間變化，但pH值繼續(xù)增大，脫色率卻下降，當(dāng)pH值為9時，脫色率只有25.7%。pH值對脫色率的影響較為復(fù)雜，pH值的變化引起微生物細(xì)胞表面特性的變化，從而引起細(xì)胞體生理生化過程的變化，導(dǎo)致微生物代謝與生長的變化，從而影響到脫色效果。

4 結(jié)論

從鄭州某紡織園區(qū)廢水處理廠生化池排放的污泥中篩選出一種脫色優(yōu)勢菌，并對其進(jìn)行培育，考察其對活性艷紅M2B染料的脫色效果。在30℃，染料濃度為5 mg/L，接種量為6 mL，pH值7的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行脫色培養(yǎng)72 h，其脫色率最高，可以達(dá)到71.2 % 。脫色生物菌的培育試驗(yàn)為提高原有廢水處理生化段的脫色能力提供了依據(jù)，并為高效基因工程菌和強(qiáng)化降解菌群的構(gòu)建提供了依據(jù)。

［1］龔為進(jìn)，段學(xué)軍.兩級混凝/水解酸化/好氧生物處理紡織工業(yè)園區(qū)廢水研究［J］.中原工學(xué)院學(xué)報，2009，20(5):52-55.

［2］吳贊敏，魏乃福，翁 亮，等.印染廢水脫色菌的培育及脫色工藝［J］.印染，2005(10):39-44.

［3］趙 穎，趙 軍，楊玉杰.活性深藍(lán)H14B印染廢水脫色菌的篩選及脫色條件的研究［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2005(10):39-44.

［4］柳 娟，張甲耀，陳蘭洲，等.活性艷藍(lán)B-RV高效脫色菌篩選及脫色能力研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29(11):18-20.

［5］趙 亮，李蘭生，劉金雷.染料活性艷紅X一3B的微生物脫色研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29(9):34-36.

［6］趙 穎.卡布龍紅R4印染廢水脫色菌的篩選及脫色條件的研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2009，40(2):72-75.