一种利用微生物代谢产物降解微污染物的方法

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种利用微生物代谢产物降解微污染物的方法。

背景技术：

1、我国是化学工业品和药品的生产和消耗大国，随着这些化学品和药品的生成和使用，不可避免地导致一些微污染物进入环境，这些微污染物即使在很低的浓度下也会对水生生物产生危害，还可能影响人类的饮用水水质。此外，很多微污染物具有生物难降解性和持久性，可以通过食物链进行富集，威胁人类健康。

2、随着含有微污染物的工业或生活污水进入城镇污水处理厂，城镇污水处理厂成为微污染物的汇聚点。城镇污水主流处理方法是以微生物为基础的活性污泥法，其具有处理效果好、运行成本低等优势，但活性污泥法目前主要用于去除污水中的cod和氮磷，对微污染物的去除效果不好。为了去除出水中残留的微污染物，需要进行深度处理，比如高级氧化技术。常见的高级氧化技术通过产生具有强氧化性的自由基，可高效地降解微污染物。但也存在着一些问题，如fenton法会产生大量铁泥造成二次污染，也要求在酸性下才能反应；光催化氧化法的能耗大，投资费用高，催化剂易失活；臭氧氧化法的成本高，设备复杂，臭氧利用率低。因此，针对污水处理厂出水中微污染物残留的问题，亟需发展一种经济、绿色且高效的处理方法。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种利用微生物代谢产物降解微污染物的方法，目的在于利用微生物代谢产物绿色无毒、成本低廉以及在光照下可以产生活性氧的特性，实现污水中微污染物的经济、绿色且高效的降解。

2、本发明利用微生物代谢产物降解微污染物的方法，包括如下步骤：

3、(1)微生物的培养：从lb固体培养基平板中挑选单菌落，于lb液体培养基中活化至对数期，用m9液体培养基清洗三次后再次重悬于m9液体培养基中，并使初始od600＝0.1，在一定温度和一定转速的摇床中培养到稳定期；

4、(2)微生物代谢产物的提取：将上述步骤(1)所得菌液于10000rpm的转速下高速离心20min，上清液过0.22-μm的醋酸纤维膜即得到smp；细菌沉淀用m9液体培养基清洗三次后通过加热提取法提取获得eps。步骤(2)获得的smp和eps为溶液，可直接与待处理水体混合，也可将溶液用冷冻干燥仪置于-50℃下冷冻干燥48h获得粉末，保存备用。

5、(3)微污染物的光降解：将上述步骤(2)所得的smp或eps溶液按照体积比0.5至2投加到含有微污染物的待处理水体中，混合均匀并调节ph在5至9之间后给予光照处理一段时间，同时监测微污染物的浓度变化，直到污水达到处理要求。

6、进一步地，步骤(1)中，所述微生物选自大肠杆菌、枯草芽孢杆菌或希瓦氏菌。

7、所述微生物为大肠杆菌时，活化温度为37℃，转速为150rpm，时间为12h；培养温度为15～37℃，转速为200rpm，培养时间对应为118～22h。

8、所述微生物为枯草芽孢杆菌时，活化温度为37℃，转速为150rpm，时间为12h；培养温度为37℃，转速为200rpm，培养时间为69h。

9、所述微生物为希瓦氏菌时，活化温度为30℃，转速为200rpm，时间为12h；培养温度为30℃，转速为200rpm，培养时间为31h。

10、进一步地，步骤(1)中，所述lb固体培养基的组分及构成为：10g/l胰蛋白胨，5g/l酵母提取物，10g/lnacl和15g/l琼脂粉。

11、进一步地，步骤(1)中，所述lb液体培养基的组分及构成为：10g/l胰蛋白胨，5g/l酵母提取物和10g/lnacl。

12、进一步地，步骤(1)中，所述m9液体培养基的组分及构成为：17.1g/lna2hpo4·12h2o，3.0g/lkh2po4，0.5g/lnacl，1.0g/lnh4cl，2mmmgso4·7h2o，0.1mmcacl2和5g/l葡萄糖(注：在培养希瓦氏菌时，将葡萄糖替换为10mm乳酸钠)。

13、在锥形瓶中配置好上述培养基后，置于高压灭菌锅中，于121℃灭菌20min，灭菌后方可使用。

14、进一步地，步骤(1)中，所述菌液的清洗方法为：将30ml菌液装于灭菌的离心管中，于6000rpm的转速下高速离心5min，倒掉上清液，加入等体积m9液体培养基，充分涡旋使细菌沉淀均匀分散后再次于6000rpm的转速下高速离心5min，如此重复三次。加液和倒液操作应在超净工作台中进行。

15、进一步地，步骤(2)中，所述加热提取法提取eps的步骤为：将去除上清液后的细菌沉淀用m9液体培养基(不含碳源)清洗三次后等体积重悬，于60℃下加热30min，然后混合液于10000rpm的转速下高速离心20min，上清液经过0.22-μm的醋酸纤维膜，滤液即为eps。

16、进一步地，步骤(3)中，所述微污染物包括西咪替丁、磺胺二甲基嘧啶、雌三醇中的一种或多种。微污染物浓度的范围为1～10mg/l，光照时间的范围为4.5～16h。特别地，在污染物浓度为2mg/l时，采用25℃培养的大肠杆菌所提取的smp降解上述污染物，在ph为7.0下，光照6h后西咪替丁浓度下降了43.9％，光照6h后磺胺二甲基嘧啶浓度下降了76.8％，光照8h后雌三醇浓度下降了81.4％。

17、进一步地，步骤(3)中，光照处理采用的光源为500w氙灯，并配备290nm滤光片过滤290nm以下波长的光，以模拟太阳光。

18、本发明的有益效果体现在：

19、1、微生物代谢产物廉价易得，适合大规模生产；

20、2、微生物代谢产物无毒，不会造成二次污染；

21、3、可以利用太阳光，无需额外的能量输入；

22、4、微污染物的去除效率较高；

23、5、无需特殊装置和设备、操作简单、易于推广。

技术特征：

1.一种利用微生物代谢产物降解微污染物的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种利用微生物代谢产物降解微污染物的方法，主要包括微生物培养、微生物代谢产物提取和微污染物光降解三个步骤：首先从固体培养基平板中挑选单菌落于有机培养基中进行活化，对数期时转移至无机培养基中进行培养；将培养后所得的菌液高速离心，上清液过膜得到一种微生物代谢产物，即为溶解性微生物产物，细菌沉淀采用加热提取法获得另一种微生物代谢产物，即为胞外聚合物；将上述步骤所得的任意一种微生物代谢产物投加到含有微污染物的待处理水体中，混合均匀后给予光照处理一段时间，微污染物即可被去除。本发明在去除微污染物方面具有绿色、经济、高效的特点。

技术研发人员：盛国平,黄杰,张信
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13