印染廢水脫色菌的篩選與脫色條件研究

 

摘  要：采用土壤真菌常規分離方式篩選到3株種可使色漿脫色的菌株，通過(guò)篩選選取一株脫色效果最好，且未見(jiàn)脫色研究報道的菌株。對該菌株的脫色能力進(jìn)行了初步檢測。對該菌株在孟加拉紅和水溶性色漿的脫色條件進(jìn)行了研究，結果表明碳源種類(lèi)、氮源種類(lèi)、溫度、pH值等因素，對菌種的生長(cháng)繁殖和對染料的脫色效果具有一定的影響。從不同時(shí)期脫色時(shí)期和脫色的菌體量不成比例的關(guān)系，初步認定該菌脫色的機理有吸附和降解兩個(gè)因數組成。其最適脫色條件是碳源為蔗糖，氮源為硝酸銨，起始PH值為6-8，孟加拉紅的溫度為30℃，色漿的溫度為35℃。最后通過(guò)顯微鏡觀(guān)察初步鑒定為黃曲霉。

關(guān)鍵詞：真菌；染料；脫色；黃曲霉；

 

1  前言

水是人類(lèi)生存之源，發(fā)展之本，是環(huán)境構成中最活躍的因素。我國常年水資源總儲量為2.81萬(wàn)億m³，居世界第6位，而年總用水量為5 500億～5 600億m³，整體上能夠滿(mǎn)足需求^[1]。但由于我國人口眾多，人均水資源占有量不足2 150 m³，為世界人均水資源占有量的1/4，位列世界110位，是聯(lián)合國認定的“水資源最為緊缺”的13個(gè)國家之一。而且，隨著(zhù)人口的增長(cháng)，工業(yè)化、城市化以及灌溉對水的需求量日益增加，加之水資源時(shí)空分布不均、水污染、水生態(tài)系統失衡等問(wèn)題加劇了當前水資源供需矛盾，使我國水資源危機越發(fā)凸顯，進(jìn)而成為我國經(jīng)濟發(fā)展的嚴重制約因素之一。據美國對外關(guān)系委員會(huì )亞洲研究中心的報告，中國668個(gè)城市中440個(gè)已出現長(cháng)期缺水問(wèn)題^[2]。20世紀90年代以來(lái)，國家累計投入600億元治理江河污染，相關(guān)部門(mén)也大力采取防污治污的措施，使得河流、湖泊、水庫的水質(zhì)基本保持穩定，局部有所改善。但據《中國環(huán)境狀況公報》顯示，2007年我國水污染形勢依然嚴峻，監測的197條河流的407個(gè)斷面中，Ⅰ～Ⅲ類(lèi)、Ⅳ～Ⅴ類(lèi)和劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)的斷面比例分別為49.9 %、26.5 %和23.6 %。因此，防治水資源污染，提高水環(huán)境質(zhì)量，已成為當務(wù)之急。

1.1印染廢水的特點(diǎn)

1.1.1 　廢水的特點(diǎn)　

印染產(chǎn)生的廢水主要特點(diǎn)有：①水量大；②濃度高，大部分廢水呈堿性,COD 值較高，色澤深；③水質(zhì)波動(dòng)大，印染廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝和所用染化料，隨紡織品種類(lèi)和管理水平的不同而異，而對于每個(gè)工廠(chǎng)，其產(chǎn)品都在不斷變化，因此，廢水的污染物成分濃度的變化與波動(dòng)十分頻繁；④以有機物污染為主，除酸、堿外,廢水中的大部分污染物是天然或合成有機物； ⑤處理難度較大，染料品種的變化以及化學(xué)漿料的大量使用，使印染廢水含難生物降解的有機物，可生化性差�？梢�(jiàn)印染廢水是較難處理的工業(yè)廢水之一^[4] 。

1.1.2 　廢水的危害　

印染廢水的色澤深，嚴重影響著(zhù)水體外觀(guān)。造成水體有色的主要因素是染料。目前全世界染料年總生產(chǎn)量在60 萬(wàn)t 以上，其中50 %以上用于紡織品染色；而在紡織品印染加工中，有10 %～20 %的染料作為廢物排出。印染廢水的色度嚴重，用一般的生化法難以去除。有色水體會(huì )影響日光的透射，不利于水生生物的生長(cháng)^[5]。印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、難降解物質(zhì)多、色度高，以及組分復雜等特點(diǎn)，屬難處理的工業(yè)廢水。印染廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿，纖維雜質(zhì)及無(wú)機鹽等，其中染料中的硝基和胺基化合物，以及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素，具有較大的生物毒性，嚴重污染環(huán)境^[6]。

1.2  印染廢水的基本處理方法

印染廢水是成分復雜的有機廢水,處理的主要對象是BOD₅ 、不易生物降解或生物降解速度緩慢的有機物、堿度、染料色素以及少量有毒物質(zhì)^[7] 。

1.2.1　預處理　

印染廢水污染程度高,水質(zhì)水量波動(dòng)大,成分復雜,一般都需進(jìn)行預處理,以確保其他處理法的處理效果和運行穩定性。

（1）調節  由于印染廢水的水質(zhì)水量變化大,因此,印染廢水處理工藝流程中一般都設置調節池,以均化水質(zhì)水量。為防止纖維屑、棉籽殼、漿料等沉淀于池底,池內常用水力、空氣或機械攪拌設備進(jìn)行攪拌。水力停留時(shí)間一般為8 h 左右。

（2）中和  印染廢水的pH 值往往很高,除通過(guò)調節池均化其本身的酸、堿度不均勻性外,還需要設置中和池,以使廢水的pH值滿(mǎn)足后續處理工藝的要求。

（3）廢鉻液處理  在有印花工藝的印染廠(chǎng)中,印花滾筒鍍筒時(shí)需使用重鉻酸鉀等,滾筒剝鉻時(shí)就會(huì )產(chǎn)生鉻污染。這些含鉻的雕刻廢水含有重金屬,必須進(jìn)行單獨處理,以消除鉻污染。

（4）染料濃腳水預處理   染色換品種時(shí)排放的染料濃腳水,數量少,但濃度極高,COD 可達幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)。對其進(jìn)行單獨預處理可減少廢水的COD 濃度,這對于小批量、多品種的生產(chǎn)企業(yè)尤其重要。

1.2.2  物理與化學(xué)處理技術(shù)　

從理論上講，多種物理化學(xué)和生物方法都可以用于印染廢水的處理，常用的物化處理工藝主要是混凝沉淀法與混凝氣浮法，此外,電解法、生物活性炭法和化學(xué)氧化法等也用于印染廢水處理中。但考慮到工業(yè)效率與處理成本，目前工業(yè)上常用的方法有絮凝沉淀（氣�。�、電解、吸附、生物降解等方法^[8,9]。

（1）混凝法  混凝法是印染廢水處理中采用最多的方法,有混凝沉淀法和混凝氣浮法2 種。常用的混凝劑有堿式氯化鋁、聚合硫酸鐵等�；炷�法對去除COD 和色度都有較好的效果�；炷�法設置在生物處理前,混凝劑投加量較大,污泥量大,易使處理成本提高,并增大污泥處理與最終處理的難度�；炷�法的COD 去除率為30 %～60 %,BOD₅ 去除率為20 %～50 %。

（2）化學(xué)氧化法  紡織印染廢水的主要特征之一是帶有較深的顏色。這些顏色主要由殘留在廢水中的染料所造成。此外,有些懸浮物、漿料和助劑也能產(chǎn)生顏色。廢水脫色就是去除廢水中的顯色有機物。印染廢水經(jīng)生物法或混凝法處理后,隨BOD 和部分懸浮物的去除,色度有一定的降低。一般情況下,生物法的脫色率較低,僅為40 %～50 %�；炷�法的脫色率稍高,但因染料品種和混凝劑的不同而有很大差別,脫色率在50 %～90 %。

氯氧化脫色法  氯作為消毒劑已廣泛地應用于給水處理,其作為氧化劑時(shí)的功能與消毒有所不同。氯氧化脫色法就是利用廢水中的顯色有機物易被氧化的特性,應用氯或其化合物作為氧化劑,氧化顯色有機物,并破壞其結構,達到脫色的目的^[8] 。

臭氧氧化脫色法  臭氧作為強氧化劑,除了在水消毒中得到應用,在廢水脫色及深度處理中也得到廣泛應用。影響臭氧氧化的主要因素有水溫、pH 值、懸浮物濃度、臭氧濃度、臭氧投加量、接觸時(shí)間和剩余臭氧等。

光氧化脫色法  光氧化脫色法是利用光和氧化劑聯(lián)合作用時(shí)產(chǎn)生的強烈氧化作用,氧化分解廢水中的有機污染物質(zhì),使廢水中的BOD5 、COD 和色度大幅度下降的一種廢水處理方法。電解法處理印染廢水時(shí),電解法起主要作用,而內電解法起輔助作用。無(wú)論在COD 去除中,還是在色度去除中,鐵屑投加率都不是影響處理效果的主要因素。COD的去除主要依靠電解產(chǎn)生的Fe (OH) 3 絮體沉降作用;色度的去除主要依靠電解產(chǎn)生的高價(jià)態(tài)氯化物的強氧化性。光氧化脫色法中常用的氧化劑是氯氣,有效光是紫外線(xiàn)。紫外線(xiàn)對氧化劑的分解及對污染物質(zhì)的氧化起催化作用。因此,設計時(shí)應選擇相應的特殊紫外線(xiàn)燈作為光源^[10] 。

（3）吸附法  是利用吸附劑如活性炭、硅聚物、高嶺土、工業(yè)爐渣等吸附廢水中染料的方法。不同的吸附劑對染料吸附有選擇性�；钚蕴课�附效果好，但費用較高。開(kāi)發(fā)高效便宜的吸附劑是吸附法的研究方向。

（4）電解法  借助于外加電流的作用產(chǎn)生化學(xué)反應,把電能轉化成化學(xué)能的過(guò)程稱(chēng)電解。利用電解的化學(xué)反應,使廢水的有害雜質(zhì)轉化而被去除的方法稱(chēng)為廢水電解處理法,簡(jiǎn)稱(chēng)電解法。電解法處理印染廢水時(shí),電解法起主要作用,而內電解起輔助作用。無(wú)論在COD 去除中,還是在色度去除、鐵屑投加率都不是影響處理效果的主要因素。COD 的去除主要依靠電解產(chǎn)生的Fe(OH)₃ 絮體沉降作用;色度的去除主要依靠電解產(chǎn)生的高價(jià)態(tài)氯化物的強氧化性。  

1．2.3  生物處理

（1）活性污泥法  這是目前使用最多的一種方法,有推流式活性污泥法、表面曝氣池等�；钚晕勰喾ň哂型顿Y相對較低、處理效果較好等優(yōu)點(diǎn)。污泥負荷的建議值通常為0. 3～0. 4 kg (BOD₅ ) / kg (MLSS) ·d。該法的BOD₅ 去除率大于90 %,COD 去除率大于70 %。據上海印染行業(yè)的經(jīng)驗表明,當污泥負荷小于0.2 kg(BOD5) / kg(MLSS) ·d 時(shí),BOD₅ 去除率可達90 %以上,COD 去除率為60 %～80 %^[11] 。

（2）生物接觸氧化法  該法具有容積負荷高、占地小、污泥少、不產(chǎn)生絲狀菌膨脹、無(wú)需污泥回流、管理方便、可降解特殊有機物的專(zhuān)性微生物等特點(diǎn),因而近年來(lái)在印染廢水處理中被廣泛采用。生物接觸氧化法特別適用于中小水量的印染廢水處理,當容積負荷為0. 6～0. 7 kg(BOD₅) / kg(MLSS) ·d 時(shí),BOD₅ 去除率大于90 %,COD 去除率為60 %～80 %。

（3）缺氧水解好氧生物處理工藝  缺氧段的水力停留時(shí)間,一般是根據進(jìn)水COD 濃度來(lái)確定的。當缺氧段采用填料法時(shí),建議按100 mg/ L 的COD 需水力停留時(shí)間為1 h 累計取值。好氧段負荷限值有2 種方法: ①不計缺氧段去除率,此時(shí)好氧段負荷的限值略高于一般負荷值; ②按缺氧段BOD₅ 去除率為20 %～30 %計,而好氧段的負荷按一般負荷值計算。經(jīng)這一工藝處理后,BOD5 去除率在90 %以上,COD去除率在70 %以上,該法的色度去除率較單一的好氧法有明顯提高^[12]。

（4）生物轉盤(pán)、塔式濾池  生物轉盤(pán)、塔式濾池等工藝在印染廢水的處理中也曾采用,取得了較好的效果,有的廠(chǎng)目前還在運行。但由于這些工藝占地較大,對環(huán)境影響較大,處理效果比其他工藝低,目前已很少采用。

（5）厭氧處理  對濃度較高、可生化性較差的印染廢水,采用厭氧處理方法能較大幅度地提高有機物的去除率。厭氧處理在實(shí)驗室研究、中試中已取得了一系列成果,是較有發(fā)展前途的新工藝。但其生產(chǎn)運行管理要求較高,在厭氧處理法后面還需好氧法處理才能達到出水水質(zhì)要求。

生物法，印染廢水中大部分有機物是可以降解的，即使是苯環(huán)結構，也能被某些微生物分解。生物化學(xué)處理具有運轉費用低，處理效果好，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的重視，并在印染廢水的處理中得到廣泛應用。

2  實(shí)驗材料與方法

2.1  實(shí)驗藥品與器材

2.1.1  實(shí)驗藥品

蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、可溶性淀粉、木糖、蛋白胨、牛肉膏、尿素、馬鈴薯、黃豆芽、檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉、75%乙醇、（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃、NaOH、KNO₃、K₂HPO₄、KH₂PO₄、FeSO₄、MgSO₄·7H₂O、HCl、CaCl₂、瓊脂（以上藥品均為分析純）

染料：孟加拉紅、可溶性色漿。

2.1.2  實(shí)驗器材

WF J 7200型可見(jiàn)光分光光度計（尤尼科（上海）儀器有限公司），UV－2100雙光束紫外可見(jiàn)光分光光度計（北京瑞利分析儀器有限公司），TOMY自動(dòng)立式滅菌鍋SS-323(TOMY KDGYO CO.,LTD)、超凈工作臺(蘇州凈化設備有限公司)、MJX-160型霉菌培養箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫療設備廠(chǎng)）、SYC-L1型恒溫搖床（上海聯(lián)環(huán)生物工程設備有限公司）、OLYMPUS BX41TF熒光顯微鏡（OLYMPUS CORPORATION TOKYO,JAPAN）、DHG-9070型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗設備有限公司）、D2F-6050型真空干燥箱（上海精宏實(shí)驗設備有限公司）。

2.1.3  實(shí)驗所用培養基^[13]

查氏培養基，馬丁氏培養基，PDA培養基，薩市培養基，豆芽汁培養基，牛肉膏蛋白胨培養基，無(wú)機培養基^[14]；

    液體無(wú)機培養基:葡萄糖10g,NaH₂PO₄·2H₂O 0.5 g,MgSO₄·7H₂O 0.2 g,K₂HPO₄ 0.5 g,硫酸銨2 g,CaCl2 0.1 g,水1 000 mL ^[14] 。

2.2  實(shí)驗方法

 

 

 

 

 

2.2.1  土壤微生物篩選

（1）土壤的來(lái)源：湖南農業(yè)大學(xué)瀏陽(yáng)河排水口的淤泥。

（2）富集培養  用無(wú)菌紙稱(chēng)取土樣10 g 4份，2份用液體富集培養，另外2份用固體富集培養。

配制兩種培養基每種兩瓶，液體培養基每瓶150 mL5%葡萄糖，染料終濃度分別為孟加拉紅100 mg/L、水溶性色漿66.7 mL/L，玻璃球25粒/瓶，置于搖床35 ℃培養；固體培養基每培養皿15 ml 5%葡萄糖，染料終濃度分別為孟加拉紅100 mg/L、水溶性色漿66.7 mL/L，置于培養箱35 ℃培養。

（3）稀釋篩菌  用滅菌的1 mL無(wú)菌移液管從富集培養液中吸取1 mL轉入9 mL無(wú)菌水的試管中，搖勻，得第一個(gè)稀釋液（10^-1）。取另一只1 mL無(wú)菌移液管從第二個(gè)稀釋液中吸取1 mL，放入另一支含9 mL無(wú)菌水的試管中，搖勻，得第二個(gè)稀釋液（10^-2）。依此類(lèi)推，分別稀釋至10^-9。

配制PDA培養基（添加孟加拉紅）滅菌并制成平板。分別取10^-7、10^-8、10^-9三個(gè)稀釋度的土壤懸液，涂布于平板，每個(gè)稀釋度設三個(gè)重復，35℃下培養。

把出現透明環(huán)的菌種，用平板劃線(xiàn)法分離純化，挑取單菌種接種斜面。

2.2.2 不同菌種對不同染料的脫色實(shí)驗

配制染料液體無(wú)機培養基150 mL每瓶，染料終濃度分別為孟加拉紅100mg/L、水溶性色漿66.7 mL/L。分別接入少量不同的菌種后，置搖床35 ℃培養。

利用WF J 7200型可見(jiàn)光分光光度計對各種菌體的脫色完成后的溶液進(jìn)行對比其吸收光譜，并找到其最大吸收波長(cháng)，再測試染料溶液在最大吸收波長(cháng)處的OD值，計算其脫色率。

2.2.3  菌種脫色能力初步測試

選取以上脫色最好的菌株，進(jìn)行該菌株的脫色能力初步測定

配制染料液體無(wú)機培養基，用接種環(huán)接種少量菌種于培養基中，置搖床35 ℃培養。 所用染料包括孟加拉紅、可溶性色漿，每種染料三個(gè)重復。

稱(chēng)量菌體干重，并對對脫色后的溶液用可見(jiàn)光分光光度計測出在最大吸收波長(cháng)處的OD值，與不接種菌體的染料溶液初始OD值進(jìn)行比較計算脫色率。以脫色率表示菌株對染料的脫色能力^[15]。

脫色率= (A-B) / A × 100%。

式中，A——脫色前染料在最大吸收波長(cháng)處的OD值；

          B——脫色后染料溶液在最大吸收波長(cháng)處的OD值。

2.2.4  培養基種類(lèi)對脫色的影響

選擇PDA培養基、馬丁氏培養基、無(wú)機培養基、查氏培養基、豆芽汁蔗糖培養基、牛肉膏蛋白胨培養基實(shí)驗，比較了這6種培養基對孟加拉紅、水溶性色漿脫色的影響。

配制六種培養基每種兩瓶，每瓶150 mL，染料終濃度分別為孟加拉紅100 mg/L、水溶性色漿66.7 mL/L，接入1mL菌懸液后，置于搖床35 ℃培養。

   脫色結束后，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，測量其PH值，測定濾液的OD值，求其脫色率。

2.2.5  碳源對脫色的影響

選擇可溶性淀粉、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖條件進(jìn)行實(shí)驗，比較了這6種碳源情況對孟加拉紅、水溶性色漿脫色的影響。

以改進(jìn)的無(wú)機培養基為基礎培養基改變碳源，所有碳源以10g葡萄糖原配方中碳濃度為標準加入，以保持各培養基中的碳含量相同（見(jiàn)表1）。每種培養基兩瓶，每瓶150 mL，染料終濃度分別為孟加拉紅100 mg/L、水溶性色漿66.7 mL/L（每種培養基取樣，得到空白組和原色對照組），接入1mL菌懸液后，置于搖床35 ℃培養。

表1  碳源加入量

Tab. 1 The amount of carbon source 

脫色結束后，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，測量其PH值，測定濾液的OD值，求其脫色率。

2.2.6  氮源對脫色的影響

選擇蛋白胨、牛肉膏、NH₄NO₃、尿素、KNO₃、(NH₄)₂SO₄進(jìn)行實(shí)驗，比較了這6種氮源情況對孟加拉紅、水溶性色漿脫色的影響。

以無(wú)機培養基為基礎培養基改變氮源，所有氮源以液體無(wú)機培養基原配方中氮濃度為標準加入，以保持各培養基中的氮含量相同（見(jiàn)表2）。每種培養基兩瓶，每瓶150 mL，染料終濃度分別為孟加拉紅100 mg/L、水溶性色漿66.7 mL/L（每種培養基取樣，得到空白組和原色對照組），接入1mL菌懸液后，置于搖床35 ℃培養。

脫色結束后，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，測定濾液的OD值與PH值，求其脫色率。

表2  氮源加入量

Tab. 2 The amount of nitrogen

 

2.2.7  初始pH值對脫色的影響

選擇6、8、10、12、14這5種培養基初始pH值進(jìn)行實(shí)驗，比較了這5種初始pH情況對孟加拉紅、水溶性色漿脫色的影響。

配制改進(jìn)后的無(wú)機培養基，調節pH分別為6、8、10、12、14每種兩瓶，每瓶150 mL，接入1mL菌懸液后，置于搖床35 ℃培養。

脫色結束后，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，測定濾液的OD值與PH值，求其脫色率。

2.2.8  培養溫度對脫色的影響

選擇30℃、35℃這2種培養基進(jìn)行實(shí)驗，比較了這2種溫度對孟加拉紅、水溶性色漿脫色的影響。

配制改進(jìn)后的無(wú)機培養基，調節pH為8每種兩瓶，每瓶150 mL，接入1mL菌懸液后，置于搖床35 ℃和30 ℃培養。

脫色結束后，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，測定濾液的OD值與PH值，求其脫色率。

2.2.9  菌種初步鑒定

以PDA為培養基，在含色素與不含色素的PDA液體培養基中同樣接入1mL菌懸液與35℃搖床中培養，并同時(shí)接種少量在PDA固體培養基上靜置培養，等脫色較好時(shí)做鏡片對其進(jìn)行形態(tài)觀(guān)察確定菌種。

3  結果與分析

3.1  菌種的分離、篩選

3.1.1  土壤微生物篩選 ^[14]

培養5天后，平板中有多3株菌落周?chē)�出現了透明圈，可能這些菌株對染料有脫色作用，挑取少量菌株，純化后接入斜面保存。

3.1.2  不同菌種對不同染料的脫色能力的測定

配制染料無(wú)機培養基，用接種環(huán)接種少量菌種于培養基中，置搖床35 ℃培養。 所用染料包括孟加拉紅、可溶性色漿，每種染料3個(gè)重復。

孟加拉紅、可溶性色漿組培養至第6d，抽濾瓶中物質(zhì)，分別于547 nm、522下測量濾液的OD值，并計算脫色率，結果見(jiàn)表3:

 

              表3   第6d取樣OD值測定結果      

Tab.3 The results to samples’ OD values at the six day

孟加拉紅（又稱(chēng)虎紅）既是一種細菌和放線(xiàn)菌的抑菌劑而在真菌分離中應用，同時(shí)又是一種染料（染料索引號為C.I.45440），分子中既含有氧蒽結構又具有三本甲烷結構，因而能降解孟加拉紅的生物可能會(huì )具有廣泛的染料降解譜^[17]。而色漿是工業(yè)上運用很廣泛的，而且色漿印染廢水中殘留物對環(huán)境污染及其的嚴重。從上表可以看出1、2、5號菌的脫色能力都很強，經(jīng)鑒定1號菌為黑曲霉，2號菌是非黑曲霉的單一菌株，5號菌為混合菌株。由于黑曲霉以有大量研究，所以本次選取2號菌進(jìn)行研究。

經(jīng)染料培養基平板的初步檢測，該菌種生存能力較強，能適應抑菌能力較強的色素培養基環(huán)境，說(shuō)明了其具有較強的脫色能力和比較廣的脫色譜。

3.2  菌種對染料的脫色

3.2.1  培養基種類(lèi)對脫色的影響

4d后取出，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，取濾液，于個(gè)色素最大吸收峰下測OD值，并計算脫色率，結果如下：

表4 不同培養基孟加拉紅脫色情況（547 nm）

Tab.4Decolorization results of rose-bengal in different media (547 nm)

 

 

表5  不同培養基水溶性色漿脫色情況（522 nm）

Tab. 5 Decolorization results of color paste in different media

菌種在這6種培養基條件下脫色率各有不同，有高有低，但普遍表現了脫色能力，說(shuō)明該菌種的適應能力較強，能夠適應各種培養基環(huán)境。

在本次實(shí)驗中，在無(wú)機培養基、馬丁氏培養基、PDA培養基、查氏培養基和豆芽汁培養基的條件下，菌種對兩種染料的脫色能力都較強，應為較好的培養條件。如果在實(shí)際應用中則應選擇豆芽汁培養基和PDA培養基作為培養條件較好，因為成本較其他兩種為低，但其具體成分不明，不易在后期的碳氮源條件摸索中作為基礎培養基。查氏培養基和馬丁氏培養基中碳源與氮源的濃度都較無(wú)機培養基的低，但脫色率卻還稍低一點(diǎn)，在后期的實(shí)驗中也不選用，所以以下的實(shí)驗中均采用改良的無(wú)機培養基為基本培養基。

3.2.3  碳源對脫色的影響

4d 后取出，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，取濾液，于各色素最大吸收峰下測OD值，并計算脫色率，結果如下：

            表6  不同碳源孟加拉紅脫色情況（547nm）

Tab.6 Decolorization results of rose-bengal in different carbon sources (547nm)

 

表7  不同碳源水溶性色漿脫色情況（522 nm）

Tab.7 Decolorization results of color paste in different carbon sources (522 nm)

結果表明葡萄糖、淀粉、蔗糖、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、麥芽糖均有利于菌種對孟加拉紅和色漿的脫色，其中淀粉、蔗糖在兩種色素的脫色中效果最好都有80%以上，說(shuō)明該菌種對多種碳源的利用情況都較佳。相較成本而言，蔗糖要更優(yōu)于其他碳源。

3.2.4  氮源對脫色的影響

4 d 后取出，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，取濾液，于各色素最大吸收峰下測OD值，并計算脫色率，結果如下：

表8  不同氮源孟加拉紅脫色情況（547 nm）

Tab.8 Decolorization results of rose-bengal in different nitrogen sources (547 nm)

 

表9 不同氮源水溶性色漿脫色情況（522 nm）

Tab. 9 Decolorization results of rose-bengal in different nitrogen sources (522 nm)

實(shí)驗結果表明，該菌種能在大多數氮源條件下高效脫色，有很強的適應性。相較之下有機氮源普遍較無(wú)機氮源好，但無(wú)機氮源中的NH₄NO₃效果特別好，在脫色時(shí)間上要明顯短于其他氮源，在脫色后的pH值也是非常的理想，也就是說(shuō)銨鹽和硝酸根都有利于該菌種的脫色，在銨鹽和硝酸根的相互作用下該菌種的脫色更好。

3.2.5  初始pH值對脫色的影響

4d后取出，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，取濾液，對濾液進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光雙光束掃描，并繪制吸收光譜，于各色素最大吸收峰下測OD值，并計算脫色率，結果如下：

 表10  初始pH6-14孟加拉紅脫色照片

Tab.10 Decolorization results in initial pH6-14

  

表11  初始pH6-14脫色

Tab.11 Decolorization results in initial pH6-14

結果表明，培養基在弱堿性或酸性（pH=6-8）時(shí)菌種均能很好的生長(cháng)，在堿性環(huán)境下（pH≥10），菌種生長(cháng)的量有了明顯的下降。

對于孟加拉紅，當初始6≤pH≤8時(shí)脫色率很高，均可達到95 %以上，，而當初始pH≥10時(shí)脫色率均低于55 %。

對于孟加拉紅和色漿，只有初始pH值在6～8之間時(shí)，才有較高的脫色率，在pH低于6或高于8時(shí)，脫色率逐漸降低。

通過(guò)對配制溶液的觀(guān)察可以發(fā)現當溶液pH值很低時(shí)，孟加拉紅色素會(huì )凝聚成團，因此pH值條件摸索從pH值為6開(kāi)始�？傮w的從實(shí)驗數據來(lái)看溶液的色度會(huì )隨著(zhù)pH值的變化而變化，當pH越呈現堿性時(shí)，溶液的色度也會(huì )越大。通過(guò)脫色后pH值的測定初步認為其實(shí)pH只為8最好。

3.2.6溫度對脫色的影響

4 d 后取出，過(guò)濾瓶中物質(zhì)，取濾液，于各色素最大吸收峰下測OD值，并計算脫色率，結果如下：

 

表12 不同溫度脫色情況

Tab. 12 Decolorization results of rose-bengal in different nitrogen sources (522 nm)

    因大多數真菌的生長(cháng)的最適溫度為25℃-37℃，又因大多數印染廢水在排放時(shí)溫度均比較高，所以對該菌在30℃和35℃進(jìn)行同步試驗，色漿脫色35℃較優(yōu)，而孟加拉紅脫色為30℃培養較優(yōu)，說(shuō)明在同一種菌體在不同溫度時(shí)對不同染料的脫色能力不同，更加說(shuō)明了該菌的脫色不僅僅只有吸附，因該會(huì )有酶的作用。

3.2.6  菌種的初步測定

4 d 后取出，挑取少量的菌體做鏡片觀(guān)察其結構，同時(shí)觀(guān)察靜置培養的菌落顏色形態(tài)，結果如下：

從以上培養的觀(guān)察和鏡鑒的照片里的的菌種來(lái)看，該菌絲有隔膜，部分氣生菌絲可以分化成孢子梗，分生孢子梗頂端有球狀膨大頂囊和分生孢子呈綠色等特點(diǎn)我們初步認定該菌為黃曲霉。

從靜態(tài)的觀(guān)察看該菌菌落顏色由白色、黃色、淺綠、深綠四各階段組成，從上圖11，可以看出顏色較深的菌落區脫色較差而較淺的地方脫色較好，因該是該菌落在適應環(huán)境脫色的一個(gè)過(guò)程。又從圖14可以看出在菌體脫色中菌絲中含有部分色素，所以菌種在脫色工程中有吸附作用同時(shí)在固體培養基上脫色菌體的顏色沒(méi)有被色素的顏色所影響而又有一定的脫色效果，說(shuō)明在液態(tài)培養脫色中不僅僅只有吸附的作用可能還有降解作用。

3.2.7  小結

發(fā)現黃曲霉菌種能在多種培養基條件下正常生長(cháng)，能有效的利用多種碳源和氮源，說(shuō)明該菌種的適應能力極強，這使黃曲霉菌種在生產(chǎn)中實(shí)際使用成為可能。

初始pH值對該菌的生長(cháng)和脫色效率有明顯的影響。實(shí)驗證明，pH值在8時(shí)菌種可以達到很好的脫色效果，參考孟加拉紅和色漿的共同的最優(yōu)脫色pH范圍，認為該菌的最佳pH值為6～8。色漿脫色最佳溫度35℃，而孟加拉紅最佳脫色溫度為30℃

通過(guò)每次實(shí)驗中脫色率高低順序和菌種生長(cháng)量的多少進(jìn)行對比，認為菌種生長(cháng)量的多少與脫色率沒(méi)有直接關(guān)系，同時(shí)在平板脫色觀(guān)察發(fā)現具有一定脫色效果的菌落本身并不是染料顏色等特點(diǎn)，通過(guò)參考各實(shí)驗菌種的脫色機制，初步認為該菌脫色中存在降解作用。

4 結論與展望

4.1 結論

本實(shí)驗最初是從淤泥中篩選出多株對色漿有脫色能力的菌株，通過(guò)篩選測定選取一株脫色最好而且以前沒(méi)有研究的菌株進(jìn)行脫色研究。對該菌株的脫色能力進(jìn)行了初步檢測，證明了黃曲霉對色漿和孟加拉紅具有較強的脫色能力。

對黃曲霉的脫色條件進(jìn)行了研究。采用了6種培養對是菌種在不同培養基條件情況下的生長(cháng)及脫色情況，實(shí)驗表明在無(wú)機培養基、馬丁氏培養基、PDA培養基、查氏培養基和豆芽汁培養基的條件下，為較佳的脫色培養條件�；�于改進(jìn)的加糖無(wú)機培養基，選擇了6種碳源、6種氮源進(jìn)行碳源、氮源條件摸索，實(shí)驗結果表明有機碳源大都利于該菌種脫色；菌種也能適應除牛肉膏以外的各種有機、無(wú)機氮源，但最佳的氮源為硝酸銨。這說(shuō)明該菌種的適應能力極強，有用于實(shí)際污水脫色的可能。

初始pH值對菌種的生長(cháng)和脫色能力有較明顯的影響，實(shí)驗表明在pH在6～8之間時(shí)，菌種能穩定的對染料進(jìn)行脫色，為較佳的初始pH范圍。當初始pH≥10時(shí)，菌種量有明顯的減少，脫色能力也明顯下降。

在對該菌在30℃和35℃進(jìn)行同步脫色試驗，色漿脫色35℃較優(yōu)，而孟加拉紅脫色為30℃培養較優(yōu)，說(shuō)明在同一種菌體在不同溫度時(shí)對不同染料的脫色能力不同，加上對該菌的生長(cháng)形態(tài)顏色等過(guò)程的觀(guān)察得到的現象，更加說(shuō)明了該菌的脫色不僅僅只有吸附，因該會(huì )相應酶的作用。

4.2  有待深入研究的內容

    1、通過(guò)幾個(gè)月的染料培養基，發(fā)現該菌種在脫色的過(guò)程中有明顯的適應期，適應期前后脫色能力差距也十分明顯，后續可考慮通過(guò)其他更強烈的誘變環(huán)境（如紫外誘變）對該菌進(jìn)行誘變，以增強其脫色能力和抗逆能力。

2、初步證實(shí)該菌種的脫色機制為吸附和降解共同作用，進(jìn)一步可對該菌種的脫色機制進(jìn)行深入研究。

3、由于該菌的適應能力強，生長(cháng)要求簡(jiǎn)單，有用于實(shí)際的染料廢水脫色處理的可能，可對其應用技術(shù)進(jìn)行研究。

4、由于對黃曲霉的脫色原理了解較少，要該菌脫色以后的處理進(jìn)行一定的研究。

 

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