CN105441361A - 一种用于重金属污染水体治理的菌种及微生物菌剂的制备方法 - Google Patents

一种用于重金属污染水体治理的菌种及微生物菌剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于重金属污染水体治理的菌种及微生物菌剂的制备方法。所述菌种为硫酸盐还原菌<i>Desulfovibrio</i><i>oxamicusw</i>，保藏号为CGMCC9548；命名为<i>D.oxamicusw</i>CGMCC9548。<i>D.oxamicusw</i>CGMCC9548对SO4 2-、Pb、Cd、As和W去除率超过80%，可实现对水体中重金属的去除，并提高水体pH。可应用用于工业及酸性矿山废水重金属水体污染治理。本发明的方法为规模化发酵生产<i>D.oxamicusw</i>CGMCC9548菌株微生物菌剂提供了成熟的发酵方法，产品菌体密度在1012以上。该菌剂可实现对水体中重金属的去除，并提高水体pH。可应用用于工业及酸性矿山废水重金属水体污染治理。

Description

一种用于重金属污染水体治理的菌种及微生物菌剂的制备方法
技术领域
本发明属生物技术领域，涉及一种用于重金属污染水体治理的菌种及微生物菌剂的制备方法。
背景技术
硫酸盐还原菌(Sulfatereducingbacteria,SRB)是能进行硫酸盐还原代谢反应的细菌的统称。SRB是一类形态、营养多样化，以硫酸盐作为电子受体的严格厌氧细菌。重金属离子与有机物不同，在环境中不能被生物分解，因而一旦进入环境后就会在环境中不断地积累，造成环境的长期污染。目前对重金属废水的处理方法主要有沉淀法(形成氢氧化物、碳酸盐、硫化物等)、离子交换法、电渗析和反渗透等方法，这些处理方法成本都较高。SRB法处理工业重金属废水的成本低，处理效率高又可以回收贵重金属等多项优点，而受到工业上的青睐。其原理是SRB把硫酸盐还原成硫化氢后，重金属与硫化氢反应，生成溶解度非常低的金属硫化物沉淀，从而使溶解态的重金属离子被除去。
含硫酸盐的酸性矿山废水的污染是全球性环境问题之一，目前研究高浓度硫酸盐废水的处理成为一个热点。硫酸盐废水涉及面广，利用SRB处理酸性矿山废水具有费用低、适用性强、无二次污染、可回收短缺原料单质硫等优点，成为最具潜力的处理硫酸盐酸性矿山废水的处理方法。
发明内容
本发明旨在针对现有重金属水体污染问题，提供一种用于工业及酸性矿山废水重金属水体污染治理的菌种及微生物菌剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述用于重金属污染水体治理的菌种为硫酸盐还原菌Desulfovibriooxamicusw，保藏号为CGMCC9548；保藏日期2014年8月25日，保藏单位：中国普通微生物菌种保藏管理中心、CGMCC地址：北京市朝阳区北辰路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮政编码：100101。命名为D.oxamicuswCGMCC9548。
硫酸盐还原菌CGMCC9548（Desulfovibriooxamicusw）分离自云南曲靖沾益池塘底泥。通过条件控制，DesulfovibriooxamicuswCGMCC9548对SO4 2-、Pb、Cd、As和W去除率超过80%，可实现对水体中重金属的去除，并提高水体pH。可制备成用于重金属污染水体治理的生物菌剂，应用于工业及酸性矿山废水重金属水体污染治理。
本发明的D.oxamicuswCGMCC9548可在市售的现有的Starkey、Postgate、液体改良Postgate氏培养基和SRB标准培养基上生长。
用于重金属污染水体治理的微生物菌剂的制备方法包括如下步骤：
（1）将保藏号为CGMCC9548的硫酸盐还原菌Desulfovibriooxamicusw菌株活化；
（2）将活化后的菌株进行种子培养；
（3）将种子培养后的菌株接种到发酵培养基中，于pH5—9、30—50℃、转速120—200r/min条件下厌氧发酵20—240h，得到液体微生物菌剂；每1000mL所述发酵培养基组成如下：Na2SO40.3—0.7g、NH4Cl0.8—1.2g、CaCl20.08—0.12g、K2HPO40.3—0.7g、Fe(SO4)2·7H2O0.0015—0.0025g、MgSO41.8—2.2g、柠檬酸钠4.8—5.2g、酵母膏0.8—1.2g、抗坏血酸0.08—0.12g。临用前向发酵培养基中加入体积百分比浓度为0.4—0.8%的盐酸半胱氨酸溶液，所述盐酸半胱氨酸溶液占发酵培养基总体积的8—12%。
优选地，步骤（1）所述活化中采用的活化培养基为Starkey培养基。
优选地，步骤（2）所述的种子培养中采用的种子培养基是改良Postgate氏培养基。
优选地，每1000mL所述发酵培养基组成如下：Na2SO40.5g、NH4Cl1.0g、CaCl20.1g、K2HPO40.5g、Fe(SO4)2·7H2O0.002g、MgSO42.0g、柠檬酸钠5.0g、酵母膏1.0g、抗坏血酸0.1g；临用前向发酵培养基中加入体积百分比浓度为0.6%的盐酸半胱氨酸溶液，所述盐酸半胱氨酸溶液占发酵培养基总体积的10%
D.oxamicuswCGMCC9548菌株密度在发酵48h后保持在1012以上，达到做为菌剂的菌株密度，分装入1L塑料包装瓶，密封保存，做为D.oxamicuswCGMCC9548的微生物菌剂。
D.oxamicuswCGMCC9548对SO4 2-、Pb、Cd、As和W去除率超过80%，可实现对水体中重金属的去除，并提高水体pH。可应用用于工业及酸性矿山废水重金属水体污染治理。本发明的方法为规模化发酵生产D.oxamicuswCGMCC9548菌株微生物菌剂提供了成熟的发酵方法，产品菌体密度在1012以上。该微生物菌剂可实现对水体中重金属的去除，并提高水体pH。可应用用于工业及酸性矿山废水重金属水体污染治理。
具体实施方式
实施例1
培养基的制备：
菌种活化培养基为Starkey培养基：K2HPO40.5g、NH4Cl1.0g、Na2SO41.0g、CaCl2·2H2O0.1g、MgSO4·7H2O2.0g、酵母膏1.0g、70%乳酸钠5.0g，蒸馏水1000mL。另配1%(NH4)2Fe(SO4)2溶液，临用前每100mL培养基内加5mL。溶解后用1NNaOH调节pH值为7.4左右，分装入若干试管，加盖硅胶塞后121℃蒸汽灭菌20min备用。
种子培养基为改良Postgate氏培养基：Na2SO40.5g、NH4Cl1.0g、CaCl20.1g、K2HPO40.5g、Fe(SO4)2·7H2O0.002g、MgSO42.0g、乳酸钠5.0g、酵母膏1.0g、抗坏血酸0.1g，蒸馏水1000mL。另配0.6%盐酸半胱氨酸溶液，临用前按10%比例加入培养基中。溶解后用1NNaOH调节pH值为7.4左右，后倒入三角瓶，121℃蒸汽灭菌20min。
发酵培养基为：Na2SO40.5g、NH4Cl1.0g、CaCl20.1g、K2HPO40.5g、Fe(SO4)2·7H2O0.002g、MgSO42.0g、柠檬酸钠5.0g、酵母膏1.0g、抗坏血酸0.1g，蒸馏水1000mL。另配0.6%盐酸半胱氨酸溶液，临用前按10%比例加入培养基中。
将液体保存的D.oxamicuswCGMCC9548菌种转入Starkey培养基，Starkey培养基配制方法为：K2HPO40.5g、NH4Cl1.0g、Na2SO41.0g、CaCl2·2H2O0.1g、MgSO4·7H2O2.0g、酵母膏1.0g、70%乳酸钠5.0g，蒸馏水1000mL；另配1%(NH4)2Fe(SO4)2溶液，临用前每100mL培养基内加5mL；溶解后用1NNaOH调节pH值为7.4左右，分装入若干试管，加盖硅胶塞后121℃蒸汽灭菌20min备用。于38℃静置培养至整个培养基变黑，再用此试管作为种子转接到另一试管，38℃静置培养至整个培养基变黑，如此转接2～3次，至整个斜面在24h内整个培养基变黑。得到活化D.oxamicuswCGMCC9548菌种。
将D.oxamicuswCGMCC9548菌株从Starkey培养基转入改良Postgate氏培养基，改良Postgate氏培养基配制方法为：Na2SO40.5g、NH4Cl1.0g、CaCl20.1g、K2HPO40.5g、Fe(SO4)2·7H2O0.002g、MgSO42.0g、乳酸钠5.0g、酵母膏1.0g、抗坏血酸0.1g，蒸馏水1000mL；另配0.6%盐酸半胱氨酸溶液，临用前按10%比例加入培养基中；溶解后用1NNaOH调节pH值为7.4左右，后倒入三角瓶，121℃蒸汽灭菌20min。38℃静置培养48h。得到D.oxamicuswCGMCC9548菌种的种子。
将制备的D.oxamicuswCGMCC9548菌种的种子接入发酵罐进行培养，发酵培养基为：Na2SO40.5g、NH4Cl1.0g、CaCl20.1g、K2HPO40.5g、Fe(SO4)2·7H2O0.002g、MgSO42.0g、柠檬酸钠5.0g、酵母膏1.0g、抗坏血酸0.1g，蒸馏水1000mL。另配0.6%盐酸半胱氨酸溶液，临用前按10%比例加入培养基中。发酵起始pH值为8，于38℃，120r/min条件下发酵48h，得到微生物液体菌剂。D.oxamicuswCGMCC9548菌株密度在1012以上，无菌条件下分装入1L塑料包装瓶，密封保存，作为D.oxamicuswCGMCC9548的液体微生物菌剂。
用上述微生物菌剂处理含铬电镀废水，废水pH为3.0-5.0，SO4 2-主要来源于前处理使用的硫酸，含量为500-100mg/L，废水中铬主要以CrO4 2-和Cr2O7 2-两种六价铬形式存在，含量为30-50mg/L。培养池投入微生物液体菌剂浓度为0.1%，培养72h开始运行。反应器对SO4 2-的去除率为68.6%，出水pH为6.0-8.0，对Cr(VI)的去除率在98%以上，出水Cr(VI)浓度控制在0.6%以内。

Claims (9)

1.一种用于重金属污染水体治理的菌种，所述菌种为硫酸盐还原菌Desulfovibriooxamicusw，保藏号为CGMCC9548。
2.如权利要求1所述菌种在制备用于重金属污染水体治理的生物菌剂中的应用。
3.如权利要求2所述用于重金属污染水体治理的微生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将保藏号为CGMCC9548的硫酸盐还原菌Desulfovibriooxamicusw菌株活化；
（2）将活化后的菌株进行种子培养；
（3）将种子培养后的菌株接种到发酵培养基中，于pH5—9、30—50℃、转速120—200r/min条件下厌氧发酵20—240h，得到液体微生物菌剂；每1000mL所述发酵培养基组成如下：Na2SO40.3—0.7g、NH4Cl0.8—1.2g、CaCl20.08—0.12g、K2HPO40.3—0.7g、Fe(SO4)2·7H2O0.0015—0.0025g、MgSO41.8—2.2g、柠檬酸钠4.8—5.2g、酵母膏0.8—1.2g、抗坏血酸0.08—0.12g；临用前向所述的发酵培养基中加入体积百分比浓度为0.4—0.8%的盐酸半胱氨酸溶液，所述盐酸半胱氨酸溶液占发酵培养基总体积的8—12%。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述活化中采用的活化培养基为Starkey培养基。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述的种子培养中采用的种子培养基是改良Postgate氏培养基。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每1000mL所述发酵培养基组成如下：Na2SO40.5g、NH4Cl1.0g、CaCl20.1g、K2HPO40.5g、Fe(SO4)2·7H2O0.002g、MgSO42.0g、柠檬酸钠5.0g、酵母膏1.0g、抗坏血酸0.1g。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发酵培养基中加入体积百分比浓度为0.6%的盐酸半胱氨酸溶液，所述盐酸半胱氨酸溶液占发酵培养基总体积的10%。
8.一种培养权利要求1所述菌种的发酵培养基，其特征在于，每1000mL所述发酵培养基组成如下：Na2SO40.3—0.7g、NH4Cl0.8—1.2g、CaCl20.08—0.12g、K2HPO40.3—0.7g、Fe(SO4)2·7H2O0.0015—0.0025g、MgSO41.8—2.2g、柠檬酸钠4.8—5.2g、酵母膏0.8—1.2g、抗坏血酸0.08—0.12g；临用前向所述的发酵培养基中加入体积百分比浓度为0.4—0.8%的盐酸半胱氨酸溶液，所述盐酸半胱氨酸溶液占发酵培养基总体积的8—12%。
9.如权利要求8所述的培养基，其特征在于，每1000mL所述发酵培养基组成如下：Na2SO40.5g、NH4Cl1.0g、CaCl20.1g、K2HPO40.5g、Fe(SO4)2·7H2O0.002g、MgSO42.0g、柠檬酸钠5.0g、酵母膏1.0g、抗坏血酸0.1g；临用前向发酵培养基中加入体积百分比浓度为0.6%的盐酸半胱氨酸溶液，所述盐酸半胱氨酸溶液占发酵培养基总体积的10%。
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