一種海洋黑曲霉脫除溶液中六價鉻的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及含鉻廢水處理技術領域，具體涉及一種海洋黑曲霉脫除溶液中六價鉻的方法。
【背景技術】
[0002]六價鉻是我國“十二五”期間的重點防控污染物。在重金屬污染物種類中，鉻污染排第2位，2010年六價鉻的排放量就超過95噸。目前我國年產(chǎn)鉻及其化合物超過40萬噸，占全球產(chǎn)量35%以上。
[0003]鉻在環(huán)境中一般以三價和六價形態(tài)存在。其中六價鉻活性高，在水中以溶解的狀態(tài)存在，有非常強的毒性。而且六價鉻很容易被人體吸收，長期、短期接觸或吸入都有致癌、致突變和致畸變危險。同時，六價鉻對環(huán)境也具有持久性的危害。而三價鉻的毒性比六價鉻要小很多，少量的三價鉻對人體幾乎沒有毒性，而且也較容易從水溶液中沉淀析出。對活細胞來說，三價鉻的毒性只有六價鉻的1/500?I/1000，因此在廢水處理中，將六價鉻還原為三價鉻是常用的處理方法。
[0004]目前研究和應用較廣的還原技術主要是化學還原、電化學法以及最新的生物還原方法。化學還原主要采用鐵類及硫化物等還原劑，而電化學法通常采用鐵、鋁和碳類電極進行處理。這兩種技術較為成熟，對六價鉻的還原率也較高(>90%)，但是都需要在較酸性(pH=2)的溶液條件下以使鉻、鐵等離子在溶液中能保持溶解狀態(tài)。此外，還原后的三價鉻及鐵等通常以氫氧化物沉淀進行回收，容易產(chǎn)生大量淤渣及二次污染。生物還原方法主要是通過一些細菌吸附六價鉻。中國發(fā)明專利(CN 104944596 A)公開了一種黑曲霉孢子處理六價鉻重金屬廢水的方法，具體步驟包括黑曲霉孢子培養(yǎng)、黑曲霉孢子預處理以及處理六價鉻重金屬廢水，該方法利用黑曲霉孢子吸附六價鉻從而減少廢水中的六價鉻含量，但是黑曲霉孢子吸附量較小，而且不可循環(huán)使用，該方法的成本較大。
[0005]目前我國鉻廢液排放標準濃度限值為六價鉻0.5mg/L，總鉻1.5mg/L，這一排放標準也將日趨嚴格。因此，尋找合適的微生物并采用合理的技術方法處理含鉻廢水具有良好的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題為，提供一種海洋黑曲霉脫除溶液中六價鉻的方法，利用黑曲霉菌絲球的吸附和還原作用，進一步提高生物水處理劑脫除溶液中的六價鉻的性能，并且可以循環(huán)使用減小成本。
[0007]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案為:一種海洋黑曲霉脫除溶液中六價鉻的方法，其步驟如下:
[0008]I)將海洋黑曲霉菌株接種于PDA培養(yǎng)基，恒溫25?30°C，收取孢子;所述的海洋黑曲霉菌株保藏編號為CCTCC N0:M2010132；
[0009]2)將孢子接種到制備培養(yǎng)基中，搖床中恒溫20?30°C，得到黑曲霉菌絲球；
[0010]3)將黑曲霉菌絲球經(jīng)水中老化得到生物水處理劑；
[0011]4)將步驟3)中得到的生物水處理劑投入六價鉻溶液中完成六價鉻的脫除;所述的生物水處理劑加入量為50g/L?200g/L。
[0012]本發(fā)明采用從東海近海IO?20m深處的泥土里篩選得到一株海洋黑曲霉(AspergiI Ius sp.ZJUBE2010)，于2010年6月2日，保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，地址為中國，武漢，武漢大學，保藏中心保藏編號為CCTCC NO:M2010132，該海洋黑曲霉菌株具體詳見中國發(fā)明專利公開號為(CN 102010855 A)。
[0013]這一方法主要利用黑曲霉菌株對復雜水體中雜質和金屬離子耐受性好、易形成菌絲球的特殊性能，研制出一種以黑曲霉菌絲球為核心的具有可生物吸附和生物還原等功能的生物水處理劑，利用生物水處理劑具有的還原性能來還原六價鉻。由于黑曲霉菌絲球的粒徑可控，結構可調，孔隙率和比表面積大，可以直接吸附六價鉻而降低溶液中總鉻含量，而且同時可以將吸附的六價鉻還原成為三價鉻，降低鉻廢渣毒性，實現(xiàn)高效經(jīng)濟地還原并脫除溶液中六價鉻的效果，六價鉻去除率達70-100 %。
[0014]其次，生物水處理劑能夠重復使用5?7次。由于生物水處理劑中的黑曲霉菌絲球直徑為I?5mm，可以直接通過簡單過濾等方法收集溶液中的黑曲霉菌絲球，分離過程經(jīng)濟快速，將收集到的黑曲霉菌絲球進行簡單處理，包括水洗和再培養(yǎng)，繼續(xù)制備生物水處理劑，可重復用于含六價鉻廢水的處理。
[0015]作為優(yōu)選，所述的步驟I)中PDA培養(yǎng)基的組成:馬鈴薯180?220g/L，葡萄糖18?22g/L，瓊脂15?20g/L。PDA培養(yǎng)基的組成有利于黑曲霉的孢子的生長。
[0016]作為進一步優(yōu)選，所述的步驟I)中海洋黑曲霉菌株接種于PDA培養(yǎng)基的培養(yǎng)時間為3?5天。
[0017]作為優(yōu)選，所述的步驟2)中制備培養(yǎng)基的組成:葡萄糖8?12g/L，NH4C11.8?
2.2g/L，KH2PO4 I.8?2.2g/L ,MgSO4 0.4?0.6g/L，酵母浸出粉I.8?2.2g/L。制備培養(yǎng)基中進一步培養(yǎng)成黑曲霉菌絲球，形成大小均一的菌絲球。
[0018]作為進一步優(yōu)選，所述的步驟2)中搖床的轉速為50?200轉/分，培養(yǎng)時間為48?72小時。通過培養(yǎng)時間的延長，菌絲球的直徑逐漸增大，因此可以通過控制培養(yǎng)時間來調控黑曲霉菌絲球的吸附能力。
[0019]作為優(yōu)選，所述的步驟3)中的老化時間為10?24小時。通過老化，黑曲霉菌絲球形成生物水處理劑，使得耐受性更好、吸附性能和還原性能進一步提高，并且可連續(xù)重復使用。
[0020]作為優(yōu)選，所述的步驟4)中的六價絡溶液的濃度為0.5mg/L?200mg/L，pH值為I?8。
[0021]同現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0022](I)本發(fā)明所涉及的黑曲霉來自海洋，具有很好的耐受性，可適用于比較惡劣的環(huán)境下的廢水處理;能在制備培養(yǎng)基中形成菌絲球并進而成為生物水處理劑，其大小可控，制備方便；
[0023](2)生物水處理劑中的黑曲霉菌絲球在六價鉻的溶液中一直保持生物活性，可將六價鉻還原為三價鉻，其還原效率可達到70-100 %，實現(xiàn)溶液中六價鉻的基本脫除;在還原六價鉻的同時，還可吸附溶液中的鉻離子，從而降低溶液中總鉻含量；
[0024](3)生物水處理劑中的黑曲霉菌絲球為是顆粒狀，非常容易與溶液分離，易于連續(xù)操作；由于生物水處理劑中的黑曲霉菌絲球一直保持生物活性和微生物的生理特性，經(jīng)簡單清洗和再培養(yǎng)后，能夠被重復使用。
【附圖說明】
[0025]圖1是實施例1中黑曲霉菌絲球的照片圖；
[0026]圖2是實施例1中黑曲霉菌絲球冷凍干燥后的掃描電子顯微鏡圖；
[0027]圖3是不同初始濃度的六價鉻溶液中生物水處理劑對六價鉻的還原效率圖；
[0028]圖4是不同初始濃度的生物水處理劑對50mg/L六價鉻溶液的還原效率圖。
【具體實施方式】
[0029]實施例1:黑曲霉菌絲球的培養(yǎng)
[0030]將海洋黑曲霉接種于PDA培養(yǎng)基(馬鈴薯200g/L，葡萄糖20g/L，瓊脂17g/L)上，置于恒溫培養(yǎng)箱(25°C)中培養(yǎng)3天，取一定量的孢子接種到制備培養(yǎng)基(葡萄糖10g/L，NH4Cl2g/L,KH2PO4 2g/L,MgSO4 0.5g/L，酵母浸出粉2g/L)中，在恒溫25°C和轉速100轉/分的搖床中恒溫培養(yǎng)60小時，形成大小基本均一的黑曲霉菌絲球。收集得到黑曲霉菌絲球，其整體外觀如圖1所示，為沒有經(jīng)過處理的濕菌絲球。黑曲霉菌絲球大小均一，呈現(xiàn)很好的球狀，凍干后形狀不變。黑曲霉菌絲球的具體粒徑可由統(tǒng)計得到平均值，其平均粒徑可由培養(yǎng)時間控制，約為l-5mm，附圖2為該黑曲霉菌絲球的掃描電子顯微鏡圖，可見黑曲霉菌絲球結構松軟，孔隙率和比表面積大。取出黑曲霉菌絲球用水清洗兩次，置于清水中老化20小時，形成可用于脫除六價鉻的生物水處理劑。
[0031]將制備得到的生物水處理劑直接加入到含六價鉻的廢水中，采用流體栗循環(huán)充分混合140小時，六價鉻濃度為50mg/L、pH值為4、生物水處理劑加入量為100g/L(濕球)時，六價鉻去除率為100 %。
[0032]實施例2:黑曲霉菌絲球的培養(yǎng)
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