CN106367364B - 一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌、及其菌剂生产方法和应用方法 - Google Patents

一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌、及其菌剂生产方法和应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了1、一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌该菌种于2016年3月29日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为12319，命名为Cupriavidusalkaliphilus strain LYTTJ。本发明的有益效果：本发明的高浓度耐镉菌株具有良好的重金属抗性，镉耐受浓度达3000mg/L。使用该菌株处理镉污染水实验，可以将污水中镉离子浓度由1000mg/L及以下，其去除率为100％，完全达到排放标准，具有重大的社会和经济价值。

Description

一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌、及其菌剂生产方法和应 用方法
技术领域
本发明涉及微生物去除水体中镉污染技术领域，尤其涉及一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌、及其菌剂生产方法和应用方法。
背景技术
本部分中的陈述仅仅提供了与本发明公开的内容有关的背景信息，且可能不构成现有技术。
镉是银白色有光泽的金属，1817年，德国的斯特罗迈尔，从不纯的氧化锌中分离出褐色粉，使它与木炭共热，制得镉。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的，主要通过食物、水和空气而进入体内蓄积下来。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，且在人体内代谢较慢，日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。2012年1月，广西龙江河遭受镉污染。此次镉泄漏量，在国内历次重金属环境污染事件中罕见，此次污染事件波及河段将达到约300公里。2013年5月广州餐饮环节食品抽检，四成五的湖南大米和米制品被检出镉超标，且该问题大米还在广州流通。
重金属废水因处理不当被超标排放，已成为目前地表水和地下水重要的污染物之一。传统的处理技术包括化学沉淀法、电解法、离子交换法和膜处理法等，治理成本较高。
故现有技术有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌、及其菌剂生产方法和应用方法。
本发明的技术解决方案是：一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌Cupriavidusalkaliphilus strain，该菌种于2016年3月29日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为12319，命名为Cupriavidusalkaliphilus strainLYTTJ。
进一步的，其16SrDNA序列是序列表SEQ NO.1的序列。
根据BLAST分析结果，该菌株所属生物分类学信息如下：
domain：Bacteria；
phylum：Proteobacteria；
class：Betaproteobacteria；
order：Burkholderiales；
family：Burkholderiaceae；
Genus：Cupriavidus。
一种生产嗜碱贪铜菌菌剂的方法，包括以下步骤：
一种生产上述嗜碱贪铜菌菌剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，配制发酵原料：按照与水的质量百分比，配制发酵原料，工业酵母粉0.5～1％，工业葡萄糖1.0～5％，工业蛋白胨1～2％，磷酸氢二钾0.3～0.6％，磷酸二氢钠0.1～0.3％，硫酸铵0.5～1.2％，硫酸镁0.05～0.5％，氯化钠0.5～1.0％；
步骤2，将步骤1中原料放入发酵罐中进行灭菌，灭菌温度为120～122℃，灭菌时间0.5～1小时；
步骤3，在灭菌后，对包含发酵原料的发酵罐进行发酵；发酵温度控制在29～31℃，发酵时间48小时～96小时；在进行发酵时，通气其液通气比在0～24小时是1:(0.4～0.6),24～48小时是1:1，发酵罐的罐压为0.08～1.0Mpa；当发酵原料放到发酵罐后始终进行搅拌，搅拌速率为180～200rpm；
步骤4，发酵生产好的发酵液经细菌总数检验，灌装，包装为成品。
一种应用如上所述嗜碱贪铜菌的方法，其包括以下步骤：将所述嗜碱贪铜菌菌剂加入含镉污染水中，菌剂与污染水的体积比为3～35:100L/L，控制废水pH值为6～9，控制污染水温度为25～35℃搅拌转速为80～140r/min。
菌剂与污染水的体积比为10.0:100L/L。
所述废水pH值为7.0。
所述污染水温度30℃。
采用微生物吸附法适于处理含镉污染水，吸附条件容易控制，处理成本低且不产生二次污染。
本发明的有益效果：
1.本发明通过对嗜碱贪铜菌生产工艺的研究，处理含镉污染水的条件及影响因素研究，通过这些研究能有效提高产品对镉污染水的处理效果，大幅提升处理效率满足工业化处理要求。
2.本发明的嗜碱贪铜菌的发酵液具有较强的吸附沉淀镉离子的效果。经实验室效果评价，嗜碱贪铜菌菌株具有较强的去除镉离子性能，在有氧、中温的条件下，能对浓度为0.1mg/L～1000mg/L的去除率为100％。对工业镉污染水开展去除实验，实验前污染水中镉初始浓度分别为99.8mg/L和516.0mg/L、1000.2mg/L，用本发明处理后污染水镉浓度降低到0mg/L，达到镉排放标准。
本发明的高浓度耐镉菌株具有良好的重金属抗性，镉耐受浓度达3000mg/L。使用该菌株处理镉污染水实验，可以将污水中镉离子浓度由1000mg/L及以下，其去除率为100％，完全达到排放标准。本发明具有重大的社会和经济价值。
附图说明
图1为嗜碱贪铜菌去除水中镉时间曲线。
具体实施方式
实施例1：检测依据
污水中镉测定方法：
水质镉的测定双硫腙分光光度法(GB 7471-87 1987-08-01实施)
实施例2：实验室去除镉试验
①株培养基制备：酵母粉0.05％,蛋白胨0.1％，氯化钠0.05％，蔗糖0.05％，调节PH值为7.2,121℃灭菌30分钟。固体培养基：在上述培养基中加2％的琼脂。
②株发酵液制备：将菌株3环接种到100ml培养基中，摇床培养48小时，培养温度30℃，摇床转速100(转/分)。
③将硝酸镉加入上述方法生产的发酵液中，使镉浓度分别达到1000mg/L、2000mg/L、3000mg/L，控制温度为30℃，摇床转速为120r/min，的条件下处理间隔24h取样，测定上清液镉的浓度变化。培养基中镉浓度低于检出限后停止取样。
④试验结果
试验结果见表1和图1。
表1嗜碱贪铜菌处理水中镉实验结果表
Figure BDA0000994843850000041
实施例3本发明的产品处理低镉污染水的具体步骤如下：
将上述方法生产的产品加入到镉污染水的1中，污染水的1经检测含六价铬浓度为99.8mg/L。产品与污染水的体积比为3.5:100(L/L)，调节污染水pH值为7.0，控制污染水温度为30℃，搅拌转速为100r/min，的条件下处理间隔24h取样，测定镉离子的浓度。培养基中镉离子浓度低于检出限后停止取样。
实施例4：本发明的产品处理中等难度镉污染水的的具体步骤如下：
将上述方法生产的产品加入到镉污染水的2中，污染水的2经检测含六价铬浓度为516.0mg/L。产品与污染水的体积比为18:100(L/L)，调节污染水pH值为7.0，控制污染水温度为30℃，搅拌转速为100r/min，的条件下处理间隔24h取样，测定镉离子的浓度。培养基中镉离子浓度低于检出限后停止取样。
实施例5：本发明的产品处理高浓度镉污染水的的具体步骤如下：
将上述方法生产的产品加入到镉污染水的3中，污染水的3经检测含六价铬浓度为1000.2mg/L。产品与污染水的体积比为33:100(L/L)，调节污染水pH值为7.0，控制污染水温度为30℃，搅拌转速为100r/min，的条件下处理间隔24h取样，测定镉离子的浓度。培养基中镉离子浓度低于检出限后停止取样。
实施例2和3、4所述的方法去除镉污染水的结果数据如表2所示
表2去除污染水中六价铬含量结果表
Figure BDA0000994843850000051
试验表明，镉污染水平为100～1000mg/L时，嗜碱贪铜菌发酵液均能使镉离子含量降低到0，去除率达100％。本发明对于传统的微生物法，污染水中镉的去除量具有明显的提高。
利用细菌16S rDNA通用引物，用PCR的方法扩增的嗜碱贪铜菌(Cupriavidusalkaliphilus strain)菌株16S rDNA部分片段，PCR产物测序获得该片段序列，测序所得嗜碱贪铜菌株的16S rDNA(长度1.4kbp)结果如序列表SEQ NO.1。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Figure IDA0001113746480000011
Figure IDA0001113746480000021

Claims (6)

1.一种高效去除镉污染的嗜碱贪铜菌(Cupriavidus alkaliphilus strain)，其特征在于：其保藏编号为CGMCC NO.12319。
2.根据权利要求1所述的菌株，其特征在于：其16S rDNA序列是序列表SEQ NO.1所示。
3.一种应用如权利要求2所述嗜碱贪铜菌的方法，其特征在于包括以下步骤：将所述嗜碱贪铜菌菌剂加入含镉污染水中，菌剂与污染水的体积比为3～35∶100L/L，控制废水pH值为6～9，控制污染水温度为25～35℃搅拌转速为80～140r/min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：菌剂与污染水的体积比为10.0∶100L/L。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述废水pH值为7.0。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述污染水温度30℃。
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