CN106277586A - 一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，包括微生物的纯化培养、污染水体的混凝、催化高价铬还原为低价铬、沉淀低价铬，提取沉淀物回收利用等五个步骤；其中，所述微生物的纯化培养至少包括产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌的纯化培养；所述污染水体的混凝所采用的混凝剂为硫化碱或硫酸亚铁；所述催化高价铬还原为低价铬所采用的催化剂为六价铬还原酶；所述沉淀低价铬所采用的物质是石灰或聚丙烯酰胺。本发明的快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法适用范围广、效率高、治理效果好、可完成铬元素的回收再利用、不会造成二次污染。

Description

一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法
技术领域
本发明涉及重金属防治领域，尤其涉及一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法。
背景技术
铬及其化合物所引起的环境污染。主要来源于劣质化妆品原料、皮革制剂、金属部件镀铬部分，工业颜料以及鞣革、橡胶和陶瓷原料等。铬进入血液后，主要与血浆中的球蛋白、白蛋白、γ-球蛋白结合，六价铬还可透过红细胞膜，15min内可以有50%的六价铬进入细胞，进入红细胞后与血红蛋白结合。铬的代谢物主要从肾排出，少量经粪便排出。六价铬对人主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和黏膜侵入人体，在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入的则易积存在肺部。六价铬有强氧化作用，所以慢性中毒往往以局部损害开始逐渐发展到不可救药。经呼吸道侵入人体时，开始侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎、喉炎和支气管炎。
铬渣(含铬固体废物)已成为铬污染的重要环境问题。由于风化作用进入土壤中的铬，容易氧化成可溶性的复合阴离子,然后通过淋洗转移到地面水或地下水中。土壤中铬过多时，会抑制有机物质的硝化作用，并使铬在植物体内蓄积。天然水中一般仅含微量的铬，通过河流输送入海，沉于海底。海水中的铬含量不到1ppb。据试验，水中含铬在1ppm时可刺激作物生长，1～10ppm时会使作物生长减缓，到100ppm时则几乎完全使作物停止生长，濒于死亡。废水中含有铬化合物，能降低废水生化处理效率。
在国内已申请的相关专利中，专利《一种铬污染水体的生物修复方法》（申请号：200810073629.3，公开日：2008-10-29）公开了一种利用李氏禾富集铬元素后收集其水上部分来逐渐降低水体中铬含量的方法，但其采用填埋或焚烧的方式处理吸附上来的铬元素，造成了资源的浪费，还会给填埋或焚烧地带来二次污染；专利《净化废水中铬污染的间孢囊菌Q5-1及用途》（申请号：200810236679.9，公开日：2009-05-13）公开了一种采用可以将高价铬降价为低价铬的微生物——间孢囊菌Q5-1，但其菌种单一，且没有加入催化酶和混凝剂，治理效率低且治理程度小，适用范围窄。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种适用范围广、效率高、治理效果好、可完成铬元素的回收再利用、不会造成二次污染的快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，包括微生物的纯化培养、污染水体的混凝、催化高价铬还原为低价铬、沉淀低价铬，提取沉淀物回收利用等五个步骤，其中：
所述微生物的纯化培养至少包括产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌的纯化培养；所述污染水体的混凝所采用的混凝剂为硫化碱或硫酸亚铁；所述催化高价铬还原为低价铬所采用的催化剂为还原酶；所述沉淀低价铬所采用的物质是石灰或聚丙烯酰胺；
产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌的纯化培养至少包括以下步骤：
①菌株纯化：初次培养时须进行菌株纯化，即在对应固体培养基上通过平板划线法进行纯化，每次至少划分四个区，纯化周期均为3-4周，至少纯化2个周期；
②目标菌株培养：采用对应培养基对纯化后的菌株进行培养，其中产碱菌属细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度20℃-30℃，培养时间2-3天；肠杆菌属细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度35℃-40℃，培养时间2-3天；
③微生物保藏及微生物制剂制作：将培养出的产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌均植入含质量百分比30%的甘油水溶液中，菌株浓度均为50×108cfu/ml-100×10 8cfu/ml，保藏在恒温不高于-70℃的冰箱中；将每种微生物制剂各取不低于1000ml保藏留待下次使用，其它微生物制剂用于水体治理应用；所述用于水体治理部分的微生物制剂按步骤②所述方式对目标微生物进行活化复苏后方可用于水体治理，投放量按水体体积为20ml/m3-50 ml/m3。
上述的一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，其中：在污染水体中添加的混凝剂同时包括硫化碱和硫酸亚铁，添加量均为50 mg/L -100mg/L，采用水射器进行投加。
上述的一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，其中：所述还原酶具体为六价铬还原酶，投放量按水体体积为5×10-3 U/L -10×10-3 U/L。
上述的一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，其中：微生物的纯化培养还包括苏云金芽孢杆菌的纯化培养，培养方法为采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度25℃-30℃，培养时间2-3天。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：操作方式详细，可操作性好；两种必须微生物和一种优选微生物所需培养环境和纯化方式均一样，节约成本，经济性好；采用了特定混凝剂对水体进行混凝，除了同时清理水中的固体废物外，Fe2+还可辅助还原高价铬，并对六价铬还原酶发挥作用提供有益环境；采用特定的物质使低价铬Cr3+发生反应生成Cr(OH)3沉淀，从环境中分离，一方面可以再回收利用铬资源，另一方面也从根本上降低了水体中的铬含量，不会反复；所选用的微生物能适应大多数环境，加上混凝剂和沉淀反应物的应用，使本发明的应用范围更广；六价铬还原酶的作用使整个降毒过程更加快捷，沉淀反应又几乎不需要时间，因此本发明的治理效率高，效果好。
具体实施方式
实施例1：
一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，包括微生物的纯化培养、污染水体的混凝、催化高价铬还原为低价铬、沉淀低价铬，提取沉淀物回收利用等五个步骤，其中：
所述微生物的纯化培养包括产碱菌属细菌、苏云金芽孢杆菌和肠杆菌属细菌的纯化培养；所述污染水体的混凝所采用的混凝剂为硫化碱和硫酸亚铁，添加量均为50 mg/L -100mg/L，采用水射器进行投加；所述催化高价铬还原为低价铬所采用的催化剂为六价铬还原酶，投放量按水体体积为5×10-3 U/L -10×10-3 U/L；所述沉淀低价铬所采用的物质是石灰或聚丙烯酰胺；
产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌的纯化培养至少包括以下步骤：
①菌株纯化：初次培养时须进行菌株纯化，即在对应固体培养基上通过平板划线法进行纯化，每次划分四个区，纯化周期4周，纯化2个周期；
②目标菌株培养：采用对应培养基对纯化后的菌株进行培养，其中产碱菌属细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度20℃-30℃，培养时间2-3天；肠杆菌属细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度35℃-40℃，培养时间2-3天；苏云金芽孢杆菌采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度25℃-30℃，培养时间2-3天；
③微生物保藏及微生物制剂制作：将培养出的产碱菌属细菌、肠杆菌属细菌和苏云金芽孢杆菌均植入含质量百分比30%的甘油水溶液中，菌株浓度均为50×108cfu/ml-100×108cfu/ml，保藏在恒温不高于-70℃的冰箱中；将每种微生物制剂各取不低于1000ml保藏留待下次使用，其它微生物制剂用于水体治理应用；所述用于水体治理部分的微生物制剂按步骤②所述方式对目标微生物进行活化复苏后方可用于水体治理，投放量按水体体积为20ml/m3 -50 ml/m3。
本实施例的应用方式为：第一步：均按50 -100mg/L的比例向水体中分别投入混凝剂硫化碱和硫酸亚铁；第二步：等水体中混凝反应基本完毕后，同时投入活化复苏后的微生物制剂和六价铬还原酶，其中微生物制剂投放量按水体体积为20ml/m3 -50 ml/m3，六价铬还原酶投放量按水体体积为5×10-3 U/L -10×10-3 U/L；一天后投入足量石灰或聚丙烯酰胺，待沉淀反应完结后打捞底泥，将铬元素通过化学方式回收利用。
本实施例在实验水体里进行实地效果验证，情况如下：取广西省某池塘重金属污染水体作为实验水体，对水体内Cr6+及Cr3+进行5次测量后取平均值，其中Cr6+含量以水体体积计为0.56mg/L，Cr3+含量以水体体积计为5.58mg/L；按本实施例实施方式实施后一天，再以同样方式进行检测，结果为：Cr6+含量以水体体积计为0.02mg/L，Cr3+含量以水体体积计为0.62mg/L。
国家V级水体标准为：Cr6+含量以水体体积计不大于0.1mg/L。
本发明的快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法治理水体的工作原理为：
采用了特定混凝剂对水体进行混凝，除了同时清理水中的固体废物外，Fe2+还可辅助还原高价铬，并对六价铬还原酶发挥作用提供有益环境；采用特定的物质使低价铬Cr3+发生反应生成Cr(OH)3沉淀，从环境中分离，一方面可以再回收利用铬资源，另一方面也从根本上降低了水体中的铬含量，不会反复；所选用的微生物能适应大多数环境，加上混凝剂和沉淀反应物的应用，使本发明的应用范围更广；六价铬还原酶的作用使整个降毒过程更加快捷，沉淀反应又几乎不需要时间，因此本发明的治理效率高，效果好。
本发明适用铬污染的水体，尤其适用于重度铬污染的水体。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，包括微生物的纯化培养、污染水体的混凝、催化高价铬还原为低价铬、沉淀低价铬，提取沉淀物回收利用等五个步骤，其特征在于：
所述微生物的纯化培养至少包括产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌的纯化培养；所述污染水体的混凝所采用的混凝剂为硫化碱或硫酸亚铁；所述催化高价铬还原为低价铬所采用的催化剂为还原酶；所述沉淀低价铬所采用的物质是石灰或聚丙烯酰胺；
产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌的纯化培养至少包括以下步骤：
①菌株纯化：初次培养时须进行菌株纯化，即在对应固体培养基上通过平板划线法进行纯化，每次至少划分四个区，纯化周期均为3-4周，至少纯化2个周期；
②目标菌株培养：采用对应培养基对纯化后的菌株进行培养，其中产碱菌属细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度20℃-30℃，培养时间2-3天；肠杆菌属细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度35℃-40℃，培养时间2-3天；
③微生物保藏及微生物制剂制作：将培养出的产碱菌属细菌和肠杆菌属细菌均植入含质量百分比30%的甘油水溶液中，菌株浓度均为50×108cfu/ml-100×10 8cfu/ml，保藏在恒温不高于-70℃的冰箱中；将每种微生物制剂各取不低于1000ml保藏留待下次使用，其它微生物制剂用于水体治理应用；所述用于水体治理部分的微生物制剂按步骤②所述方式对目标微生物进行活化复苏后方可用于水体治理，投放量按水体体积为20ml/m3-50 ml/m3。
2.根据权利要求1所述的一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，其特征在于：在污染水体中添加的混凝剂同时包括硫化碱和硫酸亚铁，添加量均为50 mg/L -100mg/L，采用水射器进行投加。
3.根据权利要求2所述的一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，其特征在于：所述还原酶具体为六价铬还原酶，投放量按水体体积为5×10-3 U/L -10×10-3 U/L。
4.根据权利要求3所述的一种快速治理水体铬污染并回收铬元素的微生物方法，其特征在于：微生物的纯化培养还包括苏云金芽孢杆菌的纯化培养，培养方法为采用牛肉膏蛋白胨培养基进行培养，培养温度25℃-30℃，培养时间2-3天。
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