CN104934090B - 一种修复铀污染水体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用兼性海洋微生物修复铀污染水体的方法，该方法通过向铀污染水体投放活体蒙氏假单胞菌，利用菌体对U(VI)的生物还原作用以达到去除水体中U(VI)的效果。本发明通过一次投放即可使浓度在0～100mg/L的含U(VI)废水中铀的去除率达到80％以上，本发明的方法具有处理步骤简单、取材方便、成本低廉、环境友好和修复效率高等优势。

Description

一种修复铀污染水体的方法
技术领域
本发明涉及铀污染水体的修复技术领域，是一种通过深海表层沉积物中筛选的兼性海洋微生物蒙氏假单胞菌修复水体中铀污染的成套技术。
背景技术
铀属于放射性重金属元素，其可以释放出α射线，对人体产生放射性辐射损伤。含铀废水对生态环境和人类健康危害极大，如果任其排放于环境中，将会造成极其严重的后果。放射性废水的危害性主要是由于其所含的放射性核素引起的，它们对生物和人体会产生多种损伤和致病效应。在含铀废水的处理方面，国内外进行了许多试验研究与实践，几乎尝试使用了水处理领域中所有的处理方法与技术，以物理、化学方法为主，主要有化学沉淀、膜分离、离子交换、蒸发浓缩、活性炭吸附这几种方法，此外电渗析、电泳、反渗透、土壤渗滤、浮选、泡沫分离、氧化还原等方法均可用于处理放射性废水，但由于处理技术及实际操作过程中存在许多问题尚待解决，尚未得到广泛的应用。
为了开发环保型、高效、无二次污染的重金属废水治理技术，人们逐渐将研究重点转向生物技术。生物技术是利用廉价的生物处理重金属离子，从而达到去除水体中有害重金属离子的目的。研究发现，利用生物处理重金属离子进行回收金属，其主要优点是能够高效处理低浓度重金属废水，而且生物的来源非常广泛，例如用发酵工业中产生的废弃生物菌体作为吸附剂，不仅可以降低生物吸附剂的生产成本，而且还可以减少发酵工业废生物菌体的处理费用，具有良好的经济效益。
通过微生物修复法来处理含U(VI)废水，之前研究的大部分微生物都来源于陆地，而对海洋来源微生物的研究却非常少。由于海洋环境的特殊性(高盐、高压、低温、少光照、贫营养、局部高温等)和微生物在生态系统中的功能，海洋微生物具有自己特殊的种属及独特的代谢方式，并产生了许多结构新颖的代谢产物，所以利用海洋来源微生物修复含U(VI)废水具有很好的发展潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铀污染水体的兼性海洋微生物的修复方法，该方法具有处理步骤简单、取材方便、成本低廉、环境友好、修复效率高等优点。
本发明的提供的方法包括：
以海洋表层沉积物作为菌源，在厌氧环境下培养得到活体蒙氏假单胞菌；后向铀污染水体投放活体蒙氏假单胞菌，其加入量为0.1-0.6g/L，并调节体系的pH为3-8，处理1-2h来去除铀污染水体中的放射性铀。
优选的，所述活体蒙氏假单胞菌为兼性海洋微生物蒙氏假单胞菌。
优选的，菌体的生存环境保持在25℃～30℃左右。
优选的，铀污染水体的pH值应控制在5～7为宜。
优选的，所述含U(VI)废水浓度为5～100mg/L。
优选的，菌体处理含铀废水时间在60min左右为宜。搅拌或者摇床不仅可以使体系均一，而且可以活化菌体生物酶活性，加速菌体对铀的生物处理过程。
优选的，以大洋样品馆(隶属于中国大洋矿产资源研究开发协会，地址：青岛市高科园仙霞岭路6号)海洋表层沉积物样品(采样时间为2012年7月18日，采样地点在太平洋国际海底区域，编号DY27II-MABC01)作为菌源。
优选的，菌种的培养方法为：选取海洋表层沉积物样品作为菌种来源，加去离子水振荡后过滤，滤液为接种物，在厌氧管内用富集培养基培养1～3天，温度30℃，吸取富集物涂布于琼脂平板，置于厌氧箱培养，培养后再次涂布分离。
优选的，所述富集培养基的组成为NaCl0.5g/L，(NH4)2SO42g/L，K2HPO42g/L，蛋白陈5g/L，葡萄糖10-15g/L，酵母膏5g/L，pH7.0。
优选的，所述琼脂平板的组成包括：琼脂15-20g/L，UO2 2+10mg/L，(NH4)2SO40.49g/L，NaCl0.1g/L，K2HPO40.4g/L，葡萄糖1g/L，酵母膏1g/L，pH7.0。
优选的，所述处理含铀污水的方法包括：
调节含U(VI)废水的浓度在5～100mg/L之间，并调节pH值在3～8之间；将一定量的蒙氏假单胞菌活体投放于锥形瓶中，在恒温培养箱中振荡一定时间，温度控制在30℃，振速为130rpm，振荡结束后对含菌悬浮液进行离心分离，将菌体转移到安全的地方进行干燥、粉碎、焚烧，最后填埋到铀尾矿库进行集中处理。
本发明以兼性海洋微生物蒙氏假单胞菌为材料修复铀污染水体，通过向铀污染水体投放活体蒙氏假单胞菌，利用菌体对U(VI)的生物还原作用以达到去除水体中U(VI)的效果。它相比现有技术具有以下优点：
(1)以兼性海洋微生物蒙氏假单胞菌为材料，成本低廉，并且操作简单、修复效率高、对环境友好、无二次污染。
(2)该菌种来源海洋，由于海洋环境的特殊性和微生物在生态系统中的功能，海洋微生物具有自己特殊的种属及独特的代谢方式，并产生了许多结构新颖的代谢产物，所以有其特殊优势。并且其生长繁殖速度快、耐盐耐辐射。
(3)该菌种对铀的去除效果好，1～2h后去除率可达到80％以上。
具体实施方式
本发明以大洋样品馆(隶属于中国大洋矿产资源研究开发协会，地址：青岛市高科园仙霞岭路6号)海洋表层沉积物样品(采样时间为2012年7月18日，采样地点在太平洋国际海底区域，编号DY27II-MABC01)作为菌源。
菌种的培养方法为：选取海洋表层沉积物样品作为菌种来源，加去离子水振荡后过滤，滤液为接种物，在厌氧管内用富集培养基(NaCl0.5g/L，(NH4)2SO42g/L，K2HPO42g/L，蛋白陈5g/L，葡萄糖10-15g/L，酵母膏5g/L，pH7.0)培养1～3天，温度30℃，吸取富集物涂布于琼脂平板(琼脂15-20g/L，UO2 2+10mg/L，(NH4)2SO40.49g/L，NaCl0.1g/L，K2HPO40.4g/L，葡萄糖1g/L，酵母膏1g/L，pH7.0)，置于厌氧箱培养，培养后再次涂布分离，得到活体蒙氏假单胞菌。
实施例1：
在含铀废水初始浓度为C0＝50mg/L，菌体浓度Cb＝0.3g/L的条件下，向pH分别为3、4、5、6、7和8的含铀废水中投放活菌体，处理60min后，分别检测水体中铀的含量。当pH值为6时，铀的去除率和去除量都达到最大值，分别为81.2％和135.3mg/g，具有较好的去除效果。
实施例2：
在含铀废水初始浓度为50mg/L，菌体浓度Cb＝0.3g/L时，调节其pH为6.0，在处理时间分别为5、15、30、60、120和180min后，分别检测水体中铀的含量。在处理时间为60min时去除率最大达到81.5％，之后一直处于动态平衡过程。
实施例3：
在pH＝6的情况下，保持菌体浓度Cb＝0.3g/L，在铀初始浓度分别为5、10、20、50、80和100mg/L的水体中投放活菌体，处理60min后，分别检测水体中铀的含量。在低浓度下该菌具有较高的去除率，在初始浓度为50mg/L时去除率仍然高达82.2％，去除效果较好，去除量与铀初始浓度大体上成线性关系。
实施例4：
在铀初始浓度为50mg/L，pH值为6.0，菌体浓度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6g/L条件下，处理60min后，分别检测水体中铀的含量。在菌体浓度为0.3g/L时去除率较大为81.9％，再加大浓度的话去除率稍微有所降低，所以菌体浓度控制在0.3g/L为宜。

Claims (6)

1.一种修复铀污染水体的方法，包括：以海洋表层沉积物作为菌源，在厌氧环境下培养得到活体蒙氏假单胞菌；后向铀污染水体投放活体蒙氏假单胞菌，其加入量为0.1-0.6g/L，并调节体系的pH为3-8，处理1-2h来去除铀污染水体中的放射性铀；
选取海洋表层沉积物样品作为菌种来源，加去离子水振荡后过滤，滤液为接种物，在厌氧管内用富集培养基培养1-3天，温度25-30℃，吸取富集物涂布于琼脂平板，置于厌氧箱培养，培养后再次涂布分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：活体蒙氏假单胞菌为兼性海洋微生物蒙氏假单胞菌。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：菌体的生存环境保持在30℃左右。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：铀污染水体的pH值为5～7。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富集培养基的组成为NaCl 0.5g/L、(NH4)2SO4 2g/L、K2HPO4 2g/L、蛋白陈5g/L、葡萄糖10-15g/L和酵母膏5g/L，且pH为7.0。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述琼脂平板的组成包括：琼脂15-20g/L、UO2 2+10mg/L、(NH4)2SO4 0.49g/L、NaCl 0.1g/L、K2HPO4 0.4g/L、葡萄糖1g/L和酵母膏1g/L，且pH为7.0。
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