申请日2012.12.28
公开(公告)日2013.06.26
IPC分类号C12N1/20; C12R1/125; C02F3/34
摘要
本发明涉及一种突变株ZN0871v11在印染、石油化工等有机废水处理后的再生及染料回收方法，其特征在于按以下步骤进行：取20-416.4 mg吸附印染、石油化工等有机废水中有机物的突变株ZN0871v11加入到50-15700 μL洗脱液中混匀后反应3-5 min，在8000-12000 rpm离心2-5 min，上清液为回收的染料等有机物，沉淀为再生的突变株ZN0871v11细胞。本发明提供一种能够捕获印染、石油化工、造纸等废水中的有机物后、可再生循环使用的有机碳捕获剂，在捕获有机物分子后用再生洗脱液可进行快速再生、循环利用。
权利要求书
1.一种有机碳捕获剂，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)突变株ZN 0871v11，其保藏号为CCTCC NO：M2011208。
2.突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有机物回收方法，其特征 在于按以下步骤进行：取20-416.4 mg吸附有机废水中有机物的突变 株ZN0871v11加入50-15700 μL洗脱液中混匀后反应3-5 min，在80 00-12000 rpm离心2-5 min，上清液为回收的有机物，沉淀为再生的 突变株ZN0871v11。
3.根据权利要求2所述的突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有 机物回收方法，其特征在于：所述的洗脱液为摩尔浓度为0.01-0.3 mol/l三羟甲基氨基甲烷、摩尔浓度为0.1-0.3 mol/l甘氨酸及0.05- 10 % (w/v) 十二烷基硫酸钠的缓冲液。
4.根据权利要求2所述的突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有 机物回收方法，其特征在于：所述的洗脱液为摩尔浓度为10-100 mm ol/l及 pH10.0-13.0 3-环已胺基丙磺酸(CAPS)缓冲液。
5.根据权利要求2所述的突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有 机物回收方法，其特征在于：所述的洗脱液为摩尔浓度为0.05-0.3 mol/l三羟甲基氨基甲烷、摩尔浓度为0.05-0.3 mol/l N-三(羟甲基 )甲基甘氨酸、0.05-10 % (w/v) 十二烷基硫酸钠和pH8.0-8.5的缓 冲液。
6.根据权利要求2所述的突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有 机物回收方法，其特征在于：所述的洗脱液为浓度为0.5-10 g/L洗衣 粉液。
7.根据权利要求2所述的突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有 机物回收方法，其特征在于：所述的洗脱液为1-500 mmol/l Na2CO 3溶液。
8.根据权利要求2所述的突变株ZN0871v11在废水处理后的再生及有机物 回收方法，其特征在于：所述的洗脱液为1-500 mmol/l NaHCO3溶液 。
9.根据权利要求2-8之一所述的突变株ZN0871v11在有机废水 处理后的再 生及有机物回收方法，其特征在于：吸附有机废水中有机物的突变株 ZN0871v11加入50-3750 μL洗脱液中混匀后，在温度为4-80℃的范围 内反应3-5 min。
说明书
突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有机物回收方法
技术领域
本发明属于有机废水处理领域，具体涉及一种突变株ZN0871v11在印染等有机废水快速高效处理的反复循环重复利用的新技术。
背景技术
以微生物为主体的活性污泥技术在处理印染、石油化工、造纸等有机废水的过程中，微生物不仅因自身增殖，产生了大量难以循环再利用的剩余污泥，而且还通过分解代谢，降解了废水中的有机物并排出CO 2，未能回收利用有机物，既消耗了大量的能源，又损失了宝贵的有机能源，其实质上是增加了“空耗”的碳排量。而能够回收废水中有机物的新型循环型水药剂可以称为有机碳捕获剂，用有机碳捕获剂回收废水中的有机物甚至捕获金属离子的方式，实质上是减少碳排量的一种重要方式。能够简便快速再生的高效能絮凝剂/吸附剂可以作为有机碳捕获剂使用，将高效絮凝、吸附和快速再生反复循环利用的功能融合为三位一体的有机碳捕获剂用于有机废水的高效快速处理，将是废水处理领域和新材料领域的革命性突破，将改变传统生化处理法耗时、耗能、低效的局限，提高废水尤其是难降解有机污水的处理效率，极大的缩短工艺流程和时间，减少废水处理厂的占地面积，回收水资源，减少碳排放。改造后的突变株ZN0871v11(保藏号为CCTCC NO：M2011208)既能够快速吸附污水中的直接蓝等有机物分子，将COD降为“0”或达标，又能够在3-5分钟内快速再生、循环利用，是一种优良的有机碳捕获剂。
发明内容
本发明的目的在于改革现有印染等有机废水处理工艺流程复杂、产生空耗的碳排放、耗时、耗能等问题，提供一种能够捕获废水中有机物可再生循环型的有机碳捕获剂的使用方法，在捕获有机物分子后用再生洗脱液可进行快速再生、循环利用。
本发明所述的有机碳捕获剂为枯草芽孢杆菌突变株ZN0871v11，是Bacillus subtilis ZN0871菌株经过紫外线诱变筛选、改造出来的突变株，分类命名为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis，已于2011年6月23日保藏于中国典型培养物保藏中心，简称CCTCC，保藏地址位于中国武汉武汉大学，其保藏号为CCTCC NO：M2011208。本发明的枯草芽孢杆菌突变株ZN0871v11在专利201110173958.7中已公开。
突变株ZN0871v11在有机废水处理后的再生及有机物回收方法，其特征在于按以下步骤进行：取20-416.4 mg已吸附废水中有机物的突变株ZN0871v11加入50-15700 μL洗脱液中混匀后反应3-5 min，在8000-12000 rpm离心2-5 min，上清液为回收的有机物，沉淀为再生的突变株ZN0871v11。
所述的洗脱液A为摩尔浓度为0.01-0.3 mol/l三羟甲基氨基甲烷、摩尔浓度为0.1-0.3 mol/l甘氨酸及0.05-10 % (w/v) 十二烷基硫酸钠的缓冲液。
所述的洗脱液B为摩尔浓度为10-100 mmol/l及pH10.0-13.0 3-环已胺基丙磺酸缓冲液。
所述的洗脱液C为摩尔浓度为0.05-0.3 mol/l三羟甲基氨基甲烷、摩尔浓度为0.05-0.3 mol/l N-三(羟甲基)甲基甘氨酸、0.05-10 % (w/v) 十二烷基硫酸钠和pH8.0-8.5的缓冲液。
所述的洗脱液为浓度为0.5-10 g/L洗衣粉液。本发明所述的洗衣粉为市场购买任意牌子的洗衣粉。
所述的洗脱液为1-500 mmol/l Na2CO3溶液。
所述的洗脱液为1-500 mmol/l NaHCO3溶液。
吸附有机废水中有机物的突变株ZN0871v11加入50-15700 μL洗脱液中混匀后，在温度为4-80℃的范围内反应3-5 min。
本发明的步骤为：
第一步，突变株ZN0871v11捕获有机物分子。先配制250 mg/1000 mL的直接蓝染料溶液1000 mL，然后加入0.2 g FeSO4，调pH3.5-6.5，平均分为5等分，按等差数列方式加入浓度为16.7 mg/mL突变株ZN0871v11悬液50 μL、100 μL、150 μL、200 μL、250 μL或100 μL、150 μL、200 μL、250 μL、300 μL，摇匀后放置5-10分钟，取适量溶液，10000-12000 rpm离心2-5 min，取上清，以去离子水为空白对照，测波长为545 nm 的色度，并测COD值;当加入的突变株ZN0871v11质量与染料质量比为1:1.102或以上时，处理后的染料溶液的色度和COD均降为“0”。
第二步，被吸附有机物的回收和捕获剂突变株ZN0871v11的再生。捕获剂突变株ZN0871v11再生使用的洗脱液有6种，单独使用均可以在3-5分钟内完成洗脱和再生、并回收已吸附的有机物。先配6种再生洗脱液分别为：洗脱液A为摩尔浓度为0.01-0.3 mol/l三羟甲基氨基甲烷、摩尔浓度为0.1-0.3 mol/l甘氨酸及0.05-10 % (w/v) 十二烷基硫酸钠的缓冲液;洗脱液B为摩尔浓度为10-100 mmol/l、pH10.0-13.0 3-环已胺基丙磺酸缓冲液;洗脱液C为摩尔浓度为0.05-0.3mol/l三羟甲基氨基甲烷、摩尔浓度为0.05-0.3 mol/l N-三(羟甲基)甲基甘氨酸、0.05-10 % (w/v) 十二烷基硫酸钠和pH8.0-8.5的缓冲液;浓度为0.5-10 g/L洗衣粉液;1-500 mmol/l Na2CO3溶液和1-500 m mol/l NaHCO3溶液。各取6种洗脱液50-300 μL，分别加入等量的已吸附染料分子的突变株细胞，混匀后，8000-12000 rpm离心2-5 min，取上清，稀释后，在波长为545 nm处测其OD值。测试 结果表明，在分别加入6种再生洗脱液后，已被吸附的染料都被洗脱下来，随着所加入的6种洗脱液的量增加所洗下的染料量也增大;并且，当加入的洗脱液体积达到一定值时，可将已吸附的染料完全洗脱干净，吸附染料分子的细胞颜色逐渐变白，最终可恢复到原来没有吸附过染料分子的状态。在一定的范围内，随着各种洗脱液的浓度增大，单位体积内其洗脱能力增强，再生相同质量的细胞所需用的溶液的体积相对减少。
第三步，循环利用。
取两个锥形瓶，各加100 mL直接蓝溶液，按比例加入突变株ZN0871v11，至脱色率100%。离心后弃上清留沉淀，将吸附染料后的突变株ZN0871v11沉淀分别用6种再生洗脱液洗脱所吸附的染料分子，混匀后，8000-12000 rpm离心2-5 min，取出液体，将沉淀用0.2-0.5 mL H2O洗涤3次，将此沉淀再加入到100 mL直接蓝溶液中，混匀后放置5-10分钟，8000-12000 rpm离心2-5 min，取上清，测其脱色率。重复吸附和洗脱再生三次。其中，洗脱液A、洗脱液B、洗脱液C重复三次的吸附效率保持在97-60%;洗衣粉溶液洗脱后的突变株ZN0871v11对直接蓝染料的吸附效率保持在92-78%;Na2CO3溶液和NaHCO3溶液洗脱后的突变株细胞对直接蓝染料的吸附效率分别保持在93-100%、95-100%。
用突变株ZN0871v11细胞进行污水处理实验，实验过程及结果如下：
在金属离子Fe2+的终浓度为15～20 mg/100 mL条件下，分别测试了突变株ZN0871v11细胞处理印染企业的原水、造纸厂的原水和石油化工的水样的实验。向每升废水中分别加入湿重2 g突变株ZN0871v11细胞后混匀，絮凝/吸附5～10分钟，用NaHCO3溶液洗脱吸附有机物的沉淀，循环三次。取样测试的结果为，在室温下、pH3.5～5.5时，突变株ZN0871v11对印染企业原水COD的消除率为86-99.39%;将造纸厂原水色度降为“0”，COD的消除率为75-97.55%;对石油化工2个水样的色度降为“0”，COD的消除率分别为90.2-95.88%和91.1-97.57%。
本发明提供一种能够突变株ZN0871v11捕获废水中有机物后可再生循环使用的有机碳捕获剂，在捕获有机物分子后用再生洗脱液可进行快速再生、循环利用。