CN101434916A - 一株硫酸盐还原菌及其用于酸性矿山废水的处理工艺 - Google Patents

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一株硫酸盐还原菌及其用于酸性矿山废水的处理工艺，该菌的名称为Desulfovibriohalophilus RETECH－SRB－I，保藏单位：中国国家典型培养物保藏中心，地址武汉大学内，保藏日：2007年5月11日，保藏登记号：CCTCC NO：M207060。可用于处理pH1.5－6.0酸性矿山废水，该工艺对pH1.5－6.0的矿山酸性废水中Cu2+的去除率达91－99％；Zn2+的去除率达94－98％；Fe2+的去除率达91－99％，处理后酸性废水中的pH在中性范围。

Description

一株硫酸盐还原菌及其用于酸性矿山废水的处理工艺
技术领域
本发明属微生物技术领域。特别是一株具有异化硫酸盐的生物还原功能的硫酸盐还原菌及其利用该菌种处理酸性矿山废水的工艺。
背景技术
酸性矿山废水(AMD)的污染是一个全球性问题。目前有几种方法可以对酸性矿坑水进行处理，最常用的碱中和法存在着成本高、效率低、有价金属不能回收并引起严重的二次污染的缺陷。湿地法占地面积大，而且对H2S的处理也不彻底，残余H2S从土壤中逸出进入大气污染环境，处理程度还要受环境影响很大，所以在适用范围上受到一定限制。利用硫酸盐还原菌通过异化硫酸盐的生物还原反应，将酸性矿山废水中的硫酸盐还原为H2S，在不同的pH条件下，可以利用H2S选择沉淀不同重金属形成金属硫化物，以去除废水中的重金属离子并回收有价金属，生物还原反应中生成的碱度可以中和酸性矿山废水。该方法具有成本低、适用性强、无二次污染、可以回收酸性矿山废水中的重金属等特点。该技术是环境治理新技术发展的典型代表，具有极大的优越性。
发明内容
本发明的目的是提供一株高效硫酸盐还原菌及其处理酸性矿山废水的工艺。该工艺对pH1.5-6.0的矿山酸性废水中Cu2+的去除率达91-99％；Zn2+的去除率达94-98％；Fe2+的去除率达91-99％，处理后酸性废水中的pH在中性范围。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：本发明所用的细菌为一种硫酸盐还原菌，该菌种分离自某生活污水，名称为Desulfovibrio halophilus RETECH-SRB-I，保藏单位：中国国家典型培养物保藏中心，地址武汉大学内，保藏日：2007年5月11日，保藏登记号：CCTCC NO：M207060。
将低温保存的菌种在试管中活化，通过逐级扩大培养直至转入发酵罐中。反应中生成的H2S通过氮气吹脱的方式通入沉淀罐中，并定期排放部分发酵液进入沉淀罐，同时补加培养基到发酵罐中。利用发酵液碱度调节沉淀罐中液体pH值，实现逐级沉淀金属离子的作用。
本发明选用的培养基为：1-5g乳酸钠，0.5-3g NH4Cl，0.5-4g Na2SO4，0.1-1g MgSO4，0.1-2g K2HPO4，0.0.2-3g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和0.02-1g CaCl2溶于1L蒸馏水中。
本发明的Desulfovibrio halophilus RETECH-SRB-I菌种具有如下特点：菌种为弧菌，菌体大小为0.8-1.0×1.0-3.0μm。革兰氏染色为阳性，有芽孢，能运动，有鞭毛，在含Fe2+培养基中菌落为黑色，直径在1～3mm，菌落为圆形。菌种生长的pH范围为6.0～9.0，最适pH为7.5；生长温度范围在20～45℃，最适生长温度为30～35℃；有较高的耐盐性，在含有2～3％NaCl时生长最好。菌种可以利用乳酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、乙醇、丙酮、在乳酸钠和柠檬酸钠中生长最好。菌种除能在硫酸盐中生长外，还可利用S、DMSO、FeCl3为电子受体。菌种具有过氧化氢酶活性，微量氧气不会影响菌的生长。
附图说明
图1为本发明Desulfovibrio halophilus RETECH-SRB-I菌种的电子显微镜照片
图2为本发明的工艺流程框图
图2中，1为氮气充气装置，2为发酵罐，3为分级沉淀罐，4为气压读数表，5为培养基加入口。发酵罐中反应生成的H2S通过氮气吹脱的方式通入沉淀罐中，并定期排放部分发酵液进入沉淀罐，同时补加培养基到发酵罐中。
以下结合实施例对本发明作进一步说明
实施例一：
首先将低温保藏的硫酸盐还原菌种(该菌名称为Desulfovibrio halophilusRETECH-SRB-I，保藏单位：中国国家典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内，保藏日：2007年5月11日，保藏登记号：CCTCC NO：M207060)在装有10-20ml培养基(1-5g乳酸钠，0.5-3g NH4Cl，0.5-4g Na2SO4，0.1-1g MgSO4，0.1-2g K2HPO4，0.2-3g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和0.02-1g CaCl2溶于1L蒸馏水中)的试管中活化。活化后的菌种转接入100-200ml培养液中，培养12-24小时后，以10-20％(v/v)接种量扩大培养到300-400ml。在菌浓度达到107—109个/ml时，接种于发酵罐中，接种量为10-30％(v/v)。
将pH1.8-5.5的某铜矿含铜酸性矿山废水(Cu2+，0.07-0.6g/L；Zn2+，0.5-1.0g/L；Fe2+，1.0-2.0g/L；Ca2+，0.5g/L)加入沉淀罐3-1，每隔—段时间通氮气，用以吹脱H2S并排放到沉淀罐中。发酵24-36小时后，每隔一段时间将1/4体积的发酵液通入沉淀罐3-1，同时补加等体积培养基进入发酵罐。沉淀罐3-1中废水pH达到2.5左右时，大量CuS沉淀析出。回收CuS沉淀，并将沉淀罐3-1中上清液转入沉淀罐3-2，通H2S以及发酵液进入沉淀罐3-2，选择沉淀Zn2+。与此同时，将未处理废水流加入沉淀罐3-1，进行连续操作。沉淀罐3-2反应完全后上清液转入沉淀罐3-3，通入H2S以及发酵液进行选择沉淀，依此类推，直至Fe2+被沉淀。反应进行72小时后，最终Cu2+的去除率为93.0％；Zn2+的去除率为94.2％；Fe2+的去除率为95.6％，Ca2+的去除率为89.0％。处理后酸性废水中的pH为6.9。
实施例二：
首先将低温保藏的硫酸盐还原菌种(该菌名称为Desulfovibrio halophilusRETECH-SRB-I，保藏单位：中国国家典型培养物保藏中心，地址武汉大学内，保藏日：2007年5月11日，保藏登记号：CCTCC NO：M207060)在装有10-20ml培养基(1-5g乳酸钠，0.5-3g NH4Cl，0.5-4g Na2SO4，0.1-1g MgSO4，0.1-2g K2HPO4，0.2-3g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和0.02-1g CaCl2溶于1L蒸馏水中)的试管中活化。活化后的菌种转接入100-200ml培养液中，培养12-24小时后，以10-20％接种量扩大培养到300-400ml。在菌浓度达到107—109个/ml时，接种于发酵罐中，接种量为10-30％(v/v)。
将pH2.3-5.2的某锌矿酸性矿山废水(Zn2+，0.1-0.8g/L；As3+，1.2-2.8g/L；Fe2+，2.0-4.0g/L；Fe3+，0.3-3g/L)加入沉淀罐3-1，每隔一段时间通氮气，用以吹脱H2S并排放到沉淀罐中。发酵24-36小时后，每隔一段时间将1/4体积的发酵液通入沉淀罐3-1，同时补加等体积培养基进入发酵罐。沉淀罐3-1中废水pH达到2.9-3.7左右时，大量ZnS沉淀析出。回收ZnS沉淀，并将沉淀罐3-1中上清液转入沉淀罐3-2，通H2S以及发酵液进入沉淀罐3-2，选择沉淀Fe2+。与此同时，将未处理废水流加入沉淀罐3-1，进行连续操作。沉淀罐3-2反应完全后上清液转入沉淀罐3-3，通入H2S以及发酵液进行选择沉淀，依此类推，随pH的不断升高，直至Fe3+以及As3+以氢氧化物形式被沉淀。反应进行72-90小时后，Zn2+的去除率为97.9％：Fe2+的去除率为94.8％，Fe3+以及As3+的去除率分别为91.％和84％。处理后酸性废水中的pH为7.4。

Claims (7)

1、一种硫酸盐还原菌，其特征在于：该菌名称为Desulfovibrio halophilus RETECH-SRB-I，保藏单位：中国国家典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内，保藏登记号：CCTCCNO：M207060，保藏日：2007年5月11日。
2、一种利用权利要求1所述的硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的工艺，其特征在于：(1)、将低温保藏的硫酸盐还原菌种(该菌名称为Desulfovibrio halophilus RETECH-SRB-I，保藏单位：中国国家典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内，保藏日：2007年5月11日，保藏登记号：CCTCC NO：M207060)进行活化以及逐级放大培养，最后接种于发酵罐中：(2)、用生物反应生成的H2S以及控制发酵液进入沉淀罐中的流量处理pH1.5-6.0的酸性矿山废水，逐级沉淀金属离子并提高pH值，使之达到中性。
3、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：矿山酸性废水是指硫化矿矿山开采及选冶过程中产生的pH1.5-6.0的酸性矿山废水。
4、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：菌种培养所用培养基为：1-5g乳酸钠，0.5-3g NH4CI，0.5-4g Na2SO4，0.1-1g MgSO4，0.1-2g K2HPO4，0.2-3g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和0.02-1g CaCl2溶于1L蒸馏水中。
5、根据权利要求2或4所述的工艺，其特征在于：活化后的菌种扩大培养12-24小时，其接种量为10-20％(v/v)。
6、根据权利要求2或4或5所述的工艺，其特征在于：接种于发酵罐中培养的种子液培养时间为10-24小时，接种量为10-30％(v/v)，菌浓度达到107—109个/ml。
7、根据权利要求2或6所述工艺，其特征在于：发酵24-36小时后定期将1/5-1/3体积的发酵液通入沉淀罐，定期充氮气以吹脱发酵液中溶解的H2S并排放到沉淀罐中，利用沉淀罐实现逐级沉淀。
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