[发明专利]一种利用混和生物质发酵产酶处理染料废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用混和生物质发酵产酶处理染料废水的方法，属于环境治理领域。

背景技术

刚果红、苯酚红、溴酚蓝、结晶紫和孔雀绿等合成染料是生物学实验室常用染料，广泛的应用于细胞特征结构染色、酶的生理生化特性研究以及细胞、个体毒理学研究等。它们化学性能稳定，具有极强的致畸、致癌、致突变的“三致”作用。染料污水如果不经处理，排放到中性环境中，能引起水体pH的变化，COD和TOC的增加，甚至导致生态危机的发生。染料吸收阳光，降低水体透射率，造成阳光不能投射到水底或投射到水底阳光强度极低，同时降低氧气在水中的溶解度，从而影响水生生物的光合作用。污水中金属离子等物质影响水生生物的生长发育。因此，对含以上合成染料的废水进行处理关乎环境安全和生态安全。

传统染料污水处理法主要是物理-化学法，包括薄膜过滤、凝结、吸附、电解、电-芬顿法、湿空气法、臭氧法等处理染料污水，这些方法的缺点是不能破坏染料结构、处理成本高、时间长、工艺复杂、效率低、染料专一性强，不利于含有多种染料污水的处理、高能量投入处理后产生大量污泥及其毒性副产物，还可能引起二次污染。由于传统处理工艺的缺陷，探寻高效、清洁环保的染料脱色技术是一项迫切的任务。

利用白腐菌产生的木质素降解酶系，对染料污水进行生物处理，是染料污水处理的一个趋势。这类丝状真菌产生的可分泌到胞外的、非底物专一性的木质素氧化酶系具有对多种有机物和染料氧化降解的能力，尤其是漆酶，该酶具有广泛的作用底物，可以氧化降解多种酚类化合物及其衍生物以及芳香胺，以分子氧作为最终电子受体而不是过氧化氢，在生物技术许多领域具有潜在应用价值。

麦秆、稻秆、稻壳、锯末、玉米芯、棉籽壳等农业废弃物是白腐真菌发酵产酶的天然诱导物，且由于它们在纤维素、半纤维素、木质素、果胶、色素、蛋白质和多酚类物质等组成上的不同，以它们作为发酵基质时，白腐菌产酶酶系组成上会有很大的差异。由于不同酶及其比例在染料处理中的作用不同，因此对染料废水的处理效率也会有差异。栓菌属是白腐菌的一个大的类群，其分泌木质素降解酶的种类、比例及其产量与菌株、培养基组分和培养条件有关。

目前Trametes versicolor，Trametes trogii，Phanerochaete chrysosporium等中的多个株系被用于木质素降解酶的产生和有色、有毒物质的解毒和脱色研究。但其发酵基质多为葡糖糖、蔗糖、淀粉等单一成分试剂，或者是利用单一的农业废弃物成分，如麦秆、稻秆、稻壳、锯末、玉米芯、棉籽壳等。因此，不能有效的发挥不同农业废弃物成分在诱导产酶上的优势，不利于优化木质素降解酶系的组成和提高其酶解效率。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用混和生物质发酵产酶处理染料废水的方法，该方法利用能产生木质素降解酶系白腐菌为发酵产酶菌株，采用棉籽壳、水稻秸杆或其任意比混合的基质，作为发酵底物，对木质素降解酶进行诱导，获得最佳木质素降解酶系，并提取和分离制备粗酶液，用于染料废水的脱色处理，从而获得染料污水最佳脱色效果。

本发明通过以下步骤实现：

（1）菌种种子的培养

将菌种接种到麦芽汁培养基（MEA）或马铃薯葡萄糖琼脂斜面培养基（PDA）上，30-37℃下培养6-10天后获得斜面种子，将斜面活化后的种子接种到麦芽汁培养基或PDA培养基上扩大培养，30-37℃下培养2-15天，即得固体发酵种子；

麦芽汁培养基（MEA）：麦芽提取物20g，葡萄糖10g，15g琼脂，1L蒸馏水，自然pH；

PDA培养基：土豆200g，葡萄糖20g，琼脂15g，1L蒸馏水，自然pH或4.5；

（2）发酵产酶

将固体发酵种子接种到固体发酵基质中，接种量按每5g基质接种4片菌块（菌块直径1cm），35-55℃下培养7-21天；

（3）粗酶液的提取制备

在固体发酵基质发酵至7-21天时，取适量固体发酵基质用于粗酶液的提取，按每1克固体发酵基质添加3-50ml液体的比例，在固体发酵基质中添加无菌水或0.1M柠檬酸钠磷酸缓冲液，混匀后室温250rpm搅拌30min后，再10000rpm离心10min，取上清液即得粗酶液；