[发明专利]一种利用固定化微生物治理有机磷农药废水的方法

说明书

技术领域

本发明为一种利用微生物高效降解有机磷农药复合污染废水的治理技术。

背景技术

微生物固定化技术是微生物发挥高效作用的重要途径，尤其在污染环境治理领域中，正在成为某些污水处理、固体废弃物处置和有机气溶胶快速去除等工艺的核心技术，成为当前环境科学与工程研究的热点。已报道的固定化方法繁多，但目前尚无一种理想的、比较普遍适用有机磷农药废水的工业化方法。

Livingston等利用微生物固定化反应器处理含有机磷废水，CODcr的去除率均达86％以上；Ferschl等以海藻酸钠-氯化钙溶液为包埋体系固定化食酸假单胞菌(Pseudomonas acidovorus)，连续降解甲胺磷，结果指出：固定化后，微生物分泌的酶活性保持良好，且单位体积内浓度增大；Johnson等利用固定化的微生物降解甲胺磷，研究发现：在好氧条件下，甲胺磷在5天后，降解率达88％，取得了较好的修复效果。

生物技术发展至今，已成为世界各国处理城市污水和有机废水的主要手段，具有处理能力大、设备自动化程度高、易于调控、经济可行、无二次污染等特点。我国是农业大国，为获得农业的大丰收农药被大量生产和使用，致使生态环境受到严重破坏，其中以有机磷农药生产废水所引发的环境问题最为严重。

本项研究的具体目的是要探索固定化高效降解菌对有机磷农药复合污染废水的高效治理技术。筛选、驯化多株高效降解菌；利用化学或物理的方法，将游离的微生物，定位于限定的空间区域内，并使其保持活性，且能反复使用。提出一套完整的固定化微生物处理有机磷农药生产废水的组合工艺，降低废水出水的COD_cr和TOC，将农药废水资源化。研究结果为推动该技术在衣药生产工业废水的现场应用提供技术指导。

有机磷农药生产废水的性质和来源各异，均对环境水体的污染程度大，且处理难度高，治理困难，因此，本项发明的研究者采用固定化高效降解菌对有机磷农药复合污染废水进行高效治理，在浓度高、毒性大及污染物成分复杂的条件下，考察高效降解菌对环境的耐性和对有机磷农药的去除率，以及探讨固定化材料、载体浓度、温度和酸度等条件对有机磷农药生产废水的影响。经过反复试验，从而达到了较为理想的效果。

发明内容

本项目将从多种固定化材料中经实验选择性能优良的一种，采用最适合该种材料的微生物固定化方法进行试验，最后来治理有机磷农药生产废水。

(1)微生物的筛选驯化

采用微生物固定化技术治理有机磷农药废水时，高效降解菌的筛选是关键。运用中科院生态所现有的10株真菌(已经证明能够高效降解多环芳烃类持久有机污染物)进行筛选驯化；首先运用高浓度的有机磷农药甲基磷进行驯化，污染物浓度采用梯度式逐渐加大用量，甲基磷的初试浓度为50ppm；3天后再在该培养基中加入50ppm的甲基磷，当甲基磷的浓度为500ppm时，驯化停止.最后，经过认真鉴定，能够耐受高浓度甲基磷并且能够高效降解这种物质的优势菌种为真菌黑曲霉。

(2)固定化材料的选择

预试验中比较了10种不同材料的载体固定化效果，结果见表。

表1固定化载体比较

由此可见，4号实验以活性炭和10号实验以泥炭为载体，其效果比较好，其中的活性炭价格低廉，成本低，来源广泛，通气性良好，无毒，不会造成土壤的二次污染，适合做真菌黑曲霉的固定化载体使用。

(3)固定化方法的选择

本项目采用活性炭作为固定化载体材料，利用吸附法、交联法和包埋法等3种微生物固定化方法进行试验，其中通过吸附法固定黑曲霉效果最好。试验中在无菌条件下将含有黑曲霉的活性炭加入到甲基磷浓度均为150ppm的培养基中，放进恒温摇床，室温下以200r/min的转数培养6天后，用气相色谱测定甲基磷的残留量，从而计算降解率。实验结果表明，采用吸附法固定黑曲霉对目标污染物甲基磷的降解率最高达98％。

前面所说的利用吸附法将真菌黑曲霉固定到活性炭上所采取的办法是：

(1)真菌黑曲霉的驯化，运用高浓度的有机磷农药甲基磷进行驯化，采用梯度式逐渐加大用量，首先在含有真菌黑曲霉的土豆培养基中加入甲基磷，其加入浓度达到50ppm；过3天后再在该培养基中加入50ppm的甲基磷，当甲基磷的浓度为500ppm时，驯化停止。得到能够强效降解有机磷农药的真菌黑曲霉。

(2)真菌黑曲霉种子液的制备