CN113214976B - 一种高效筛选嗜酸微生物的装置及其筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境微生物领域，具体是涉及一种筛选嗜酸微生物的装置及其方法，包括生物反应器、与生物反应器通过管道和泵连接的储液罐Ⅰ、储液罐Ⅱ、储液罐Ⅲ和尾液处理器，还包括磁力搅拌恒温装置和曝气装置。本发明装置不仅可设置多种选择压力的组合，而且可以在强的磁力搅拌刮擦下避免底部加热形成铁钒等结垢，此外在连续筛选下形成更加平稳的选择压力，从而可以有针对性的快速筛选到目的性强且菌株活性强、耐受性高的菌株，能显著缩短筛选目的嗜酸微生物的时间，最短周期为1周即可快速筛选出相应选择压力下的目的微生物。适用于多种嗜酸微生物的筛选，如经过诱变后的菌株或复合菌群、环境中的细菌样品或其他来源的微生物。

Description

一种高效筛选嗜酸微生物的装置及其筛选方法
技术领域
本发明属于环境微生物领域，具体是涉及到一种高效筛选嗜酸微生物的装置及其筛选方法。
背景技术
嗜酸微生物生长在最适pH值3.0以下的环境中，它们依靠氧化基质中的Fe2+为Fe3+和低价态硫(S0、硫代硫酸钠、硫化氢)为硫酸根而获取能量。多用于处理传统技术难处理的复杂矿和回收低品位废弃矿石，具有常规方法无法比拟的优点，如：无污染、低成本、不受矿种限制、低能耗、反应温和等。近几年，具有铁和硫氧化等能力的嗜酸微生物在提取电子废弃物中金属、工业废气脱硫、煤炭脱硫等方面起着重要作用。同时在重金属污染土壤修复以及相关重金属污染治理等领域的研究和应用方面也越来越受到重视。
菌种活性较低是制约生物冶金和工业废物处理过程的一个重要因素。一方面因为嗜酸微生物为自养微生物，生长比较缓慢，抵抗环境因素压力如抗有机物、抗有毒金属离子等的能力较差而导致活性不高甚至死亡。如Park等利用氧化亚铁硫杆菌浸出含砷尾矿中的砷,当矿浆浓度为2％时，砷的浸出率达到80％，而当将矿浆浓度提高到4％时，提取率仅为25％，反应体系中细菌的生长受到了抑制。因此，目前针对嗜酸微生物的培养，科研人员大多把焦点集中到如何使用育种方法来提高菌种耐受性。
菌种选育包括突变体的产生和筛选，尤其筛选方法决定了育种的效率和效果。常见的筛选方法有液体批式培养、固体平板法和双层平板法等，但在实际操作中存在着很多问题：例如，因为培养环境的选择性，连续多次传代培养之后往往导致其优势菌群发生选择性筛选而丢失，得不到理想的目的菌株或菌群；嗜酸性冶金微生物因其大多数为化能自养微生物，在固体平板分离培养基中形成单菌落的时间较长，很多嗜酸性微生物难以在固体平板上生存，且菌落平板中容易发生亚铁氧化形成红色铁沉淀，整个培养基逐步由透明演化成铁锈红色，难以分辨出单菌落；固体培养基常使用琼脂或琼脂糖，在高温或低pH下容易水解，因此不能用来筛选耐高温和低pH的菌种等。虽然现在基因工程已经得到了很广泛的应用，但目前对浸矿细菌的遗传背景知识了解不多，以及缺乏有遗传标志和优良基因的供体菌和受体菌，并且外源基因难于在自养菌中稳定表达。此外，浸矿细菌的应用领域基本是开放体系，基因工程菌的使用也存在生物安全性的担忧，需要有严格的评估和审批程序。鉴于以上原因，当前在生物浸出工艺中使用基因工程菌存在技术上和法规上的障碍。因此，采用新型的菌种选育技术是嗜酸微生物研究领域的当务之急。
恒化器是一个简单易于采用的培养微生物的实验装置，控制某一种营养物浓度，使其始终成为生长限制因子，而达到控制培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行连续生长繁殖。由于没有营养物质限制和代谢产物抑制，恒化器常用于提高菌株发酵代谢产物方面。目前有人发现恒化器可以提高土霉素的发酵产量；还有人利用恒化器筛选出了耐高产乳酸突变菌株，乳酸产量比出发菌株提高了18.1g/L。目前的恒化器装置仅限于培养异养微生物，对于嗜酸微生物，由于其多为化能自养型铁硫氧化细菌，生长在酸性环境中，且无需得到代谢产物，在恒化器中的培养及操作方式也明显区别于自养微生物。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可快速得到优良目的菌株的高效筛选装置及其筛选方法。
本发明提供一种高效筛选嗜酸微生物的装置，包括生物反应器、与生物反应器通过管道和输送泵连接的储液罐Ⅰ、储液罐Ⅱ和尾液处理器，还包括磁力搅拌恒温装置，磁力搅拌恒温装置底部设置有具有加热功能的磁力驱动底座，所述生物反应器设置在磁力搅拌恒温装置上，磁力搅拌恒温装置的磁力搅拌子设置于生物反应器内，还包括曝气装置，曝气装置包括依次连接的曝气泵、空气管道和曝气盘，空气管道包括环绕磁力搅拌恒温装置侧壁设置的加热部，所述曝气盘设置在生物反应器内，储液罐Ⅰ和储液罐Ⅱ的管道和输送泵之间设置有调速阀。
更进一步地，所述曝气盘呈圆环状，且设置在生物反应器底部，所述磁力搅拌子设置在曝气盘的圆环内。
更进一步地，所述磁力搅拌恒温装置呈筒状，所述生物反应器套装设置在磁力搅拌恒温装置内，磁力搅拌恒温装置侧壁设置有发热装置，磁力搅拌恒温装置内壁与生物反应器之间还设置有恒温液，发热装置给恒温液加热。
更进一步地，所述空气管道还包括贯穿磁力搅拌恒温装置底部与曝气泵连接的输入部以及贯穿生物反应器顶部与曝气盘连接的输出部。
更进一步地，所述空气管道上设置有空气过滤器。
更进一步地，所述磁力搅拌子底部中心设置有凸圆，底部对称设置有底部扫毛，侧部延伸至生物反应器侧壁设置有侧壁扫毛。
更进一步地，所述管道采用PVDF、PP、PPR、PPH或PVC材质，所述生物反应器、储液罐Ⅰ、储液罐Ⅱ、储液罐Ⅲ和尾液处理器采用耐酸耐腐蚀聚四氟乙烯材质。
更进一步地，所述输送泵采用蠕动泵。
本发明还提供一种高效筛选嗜酸微生物的方法，包括以下步骤：
S1、调节曝气盘的曝气量至0.5-2L/min，开启磁力搅拌恒温装置保证生物反应器内部液体始终均匀，同时调节温度至25-80℃；
S2、将种子培养液接入至生物反应器培养至对数期；
S3、设置相应的选择压力，所述选择压力包括温度值、曝气量、补料培养基的pH值、重金属重量和含量以及有机物含量，保持各项参数恒定；
S4、调节蠕动泵流入液体流速使稀释率为0.04～0.15h-1；
S5、定期取样测定其生理生化参数包括pH值、细菌浓度、亚铁氧化速率、ORP指标，若嗜酸微生物的以上指标达到活跃程度如铁氧化速率大于80％则视为得到了相应的目的微生物；
其中，储液罐Ⅲ和生物反应器1中为灭菌9K培养基盐溶液，根据细菌类型的不同使反应器中最终硫酸亚铁浓度为6～20g/L，调节硫代硫酸钠添加量为5～20g/L，用浓硫酸调节pH值为0.5～4.0。
步骤S2中的种子培养液采用突变菌株，以2～10％接种量培养进行复壮，复合菌株和环境样品需以同样方法进行活化，最终达到初始菌液量为50-800mL
本发明的有益效果是，本发明设置磁力搅拌恒温装置、曝气装置和尾液处理器，提高培养效果，在使用前无需安装，管路也无需高温高压灭菌，本发明装置可设置多种选择压力的组合，筛选目的性强且得到的目的菌株活性强耐受性高，能显著缩短筛选目的嗜酸微生物的时间，最短周期为1周即可快速筛选出相应选择压力下的目的菌株，适合多种嗜酸微生物的筛选，如经过诱变后的菌株或复合菌群、环境中的细菌样品或其他来源的菌株。并且生物反应器在使用过程中由于搅拌子的强的磁力搅拌扰动作用，避免嗜铁微生物在选择性培养过程中形成铁钒等沉淀或结垢，可以起到延长反应器的使用寿命和提高微生物培养效果的功效。
附图说明
图1为本发明的连接示意图；
图2为本发明中磁力搅拌恒温装置和生物反应器部分的结构示意图；
图3为本发明中磁力搅拌恒温装置和生物反应器部分的爆炸示意图；
图4为本发明中磁力搅拌恒温装置和生物反应器部分的剖视图；
图5为本发明中磁力搅拌子部分的剖视图。
在图中，1-生物反应器；101-反应器盖体；2-曝气泵；3-尾液处理器；4-储液罐Ⅰ；5-储液罐Ⅱ；6-磁力搅拌子；601-凸圆；602-底部扫毛；603-侧壁扫毛；7-蠕动泵Ⅰ；8-蠕动泵Ⅱ；9-蠕动泵Ⅲ；10-曝气盘；11-空气过滤器；12-磁力搅拌恒温装置；1201-恒温装置盖体；13-空气管道；1301-输入部；1302-加热部；1303-输出部；14-调节流速阀门Ⅰ；15-调节流速阀门Ⅱ；16-具有加热功能的磁力驱动底座；17-储液罐Ⅲ。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明提供一种高效筛选嗜酸微生物的装置，包括生物反应器1、与生物反应器1通过管道和输送泵连接的储液罐Ⅰ4、储液罐Ⅱ5、储液罐Ⅲ17和尾液处理器3，具体地，储液罐Ⅰ4、储液罐Ⅱ5、储液罐Ⅲ17和尾液处理器3分别通过蠕动泵Ⅰ7、蠕动泵Ⅱ8和蠕动泵Ⅲ9和管道与生物反应器连接，储液罐Ⅲ17用于储存适用于嗜酸微生物生长的包含能源物质的酸性无机盐培养基，储液罐Ⅰ4和储液罐Ⅱ5用于储存用于筛选目的微生物的选择性压力条件，还包括磁力搅拌恒温装置12，所述生物反应器1设置在磁力搅拌恒温装置12上，磁力搅拌恒温装置12的磁力搅拌子6设置于生物反应器1内，还包括曝气装置，曝气装置包括依次连接的曝气泵2、空气管道13和曝气盘10，所述曝气盘10设置在生物反应器1内，储液罐Ⅰ4和储液罐Ⅱ5的管道和输送泵之间设置有调节流速阀门Ⅰ14和调节流速阀门Ⅱ15。
本发明设置磁力搅拌恒温装置12、曝气装置和尾液处理器3，提高培养效果，在使用前无需安装，管路也无需高温高压灭菌，使用75％酒精冲洗运行30min即可使用，方便快捷，本发明装置可设置多种选择压力的组合，筛选目的性强且得到的目的菌株活性强耐受性高，能显著缩短筛选目的嗜酸微生物的时间，最短周期为1周可快速筛选出相应选择压力下的目的菌株，适合多种嗜酸微生物的筛选，如经过诱变后的菌株或复合菌群、环境中的细菌样品或其他来源的菌株，另外，设置尾液处理装置保证排出液体安全环保，不易染菌，可长时间连续稳定培养，具体地，尾液处理器3中加入化学药剂沉淀重金属或中和低pH液体，可将重金属回收。
如图2-图4所示，所述曝气盘10呈圆环状，且设置在生物反应器1底部，所述磁力搅拌子6设置在曝气盘10的圆环内，将曝气盘10设置在生物反应器1底部，可提高曝气的均匀性和提高曝气效果，另外，设置呈圆环状，且将磁力搅拌子6设置在圆环内，可使曝气过程中，配合磁力搅拌子6产生的旋涡相互配合，提高曝气效果，同时保证磁力搅拌子6旋转时的稳定性。
所述磁力搅拌恒温装置12呈筒状，所述生物反应器1套装设置在磁力搅拌恒温装置12内，磁力搅拌恒温装置12底部设置有具有加热功能的磁力驱动底座16，磁力搅拌恒温装置12侧壁设置有发热装置，发热装置设置在侧壁上，提高恒温效果，保证对生物反应器1内加热均匀，避免出现局部过热，其余温度过低的情况。
所述空气管道13包括贯穿磁力搅拌恒温装置12底部与曝气泵2连接的输入部1301、环绕磁力搅拌恒温装置12侧壁呈螺旋状设置的加热部1302以及贯穿生物反应器1顶部与曝气盘10连接的输出部1303，空气管道13包括环绕磁力搅拌恒温装置12侧壁呈螺旋状的加热部1302，可对输入曝气盘10内气体进行加热，在加热的气体进入生物反应器1内后对其进行内部加热，进一步提高恒温效果，进而提高培养效果，另外，输入部1301贯穿磁力搅拌恒温装置12底部设置，输出部1303则通过顶部反应器盖体101伸入至曝气盘10内，保证生物反应器1的一体性，无需在其内壁上开设孔位，另外，本实施例中，环绕磁力搅拌恒温装置12还包括恒温装置盖体1201，提高恒温效果，另外，恒温装置盖体1201和反应器盖体101均对应设置有若干通孔(图中未示出)，以实现管道的连通。
所述空气管道13上设置有空气过滤器11，具体地，空气过滤器11具有0.22um滤膜，保证过滤效果。
所述磁力搅拌子6底部中心设置有凸圆601，底部对称设置有底部扫毛602，侧部延伸至生物反应器1侧壁设置有侧壁扫毛603，设置凸圆601，提高磁力搅拌子6的旋转效率，另外，底部扫毛602和侧壁扫毛603可提高搅拌效果，另外对生物反应器1的底部和侧壁加热部位的黄钾铁钒局部过热区域易形成黄钾铁钒污染槽体进行刮擦作用，避免堵塞。
所述管道优选采用耐酸PVDF硬管材质，还可以为PP、PPR、PPH或PVC材质等耐腐蚀材料，所述生物反应器1、储液罐Ⅰ4、储液罐Ⅱ5、储液罐Ⅲ17和尾液处理器3采用耐酸耐腐蚀聚四氟乙烯材质，适用于嗜酸微生物的培养和培养基、选择压力液体的盛放。
所述输送泵采用蠕动泵，可快速更换泵管，维修费用低。
一种高效筛选嗜酸微生物的方法，包括以下步骤：
S1、调节曝气盘10的曝气量至0.5-2L/min，开启磁力搅拌恒温装置12保证生物反应器1内部液体始终均匀，同时调节温度至25-80℃；
S2、将种子接入至这里种子是存储在储液罐内，通过蠕动泵和管道接入还是其它方式生物反应器1培养至对数期；
S3、设置相应的选择压力这里的压力是否是指不同的参数，例如温度、曝气量等，调节补料培养基的pH值、重金属和有机物含量等，保持各项参数恒定；
S4、调节蠕动泵流入液体流速使稀释率为0.04～0.15h-1；
S5、定期取样测定其生理生化参数包括pH值、细菌浓度、亚铁氧化速率、ORP等指标，若嗜酸微生物的以上指标达到活跃程度如铁氧化速率大于80％则视为得到了相应的目的微生物；
步骤S2中的种子采用突变菌株，以2～10％接种量培养进行复壮，复合菌株和环境样品需以同样方法进行活化，达到初始菌液量为50-800mL。
本发明提供以下四个对比实施例：
其中，储液罐Ⅲ17和生物反应器1中的9K培养基盐溶液：3g/L(NH4)2SO4，0.1g/LKCl，0.5g/L K2HPO4，0.5g/LMgSO4·7H2O，0.01g/L Ca(NO3)2。
对比实施例一
本实施例以嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)ATCC 23270为出发菌株，经实验室前期ARTP(常压常温等离子体)诱变后得到突变株，通过本发明方法筛选出适用于黄铜矿精矿浸出的耐受高浓度铜离子的突变菌株为例：
出发菌株经过ARTP诱变后，将得到的少量(＜20mL)突变菌株以2～10％接种量接入装有200mL已灭菌9K培养基盐溶液的500mL锥形瓶中，加入44.7g/L FeSO4·7H2O为能源物质，放入摇床在180rpm、30℃培养至对数期进行菌种复壮。
储液罐Ⅲ(17)中注入已灭菌的9K培养基盐溶液，加入CuSO4.5H2O固体使储液罐Ⅲ17中铜离子浓度为30g/L，加入44.7g/LFeSO4·7H2O，储液罐Ⅲ17中的溶液pH用浓硫酸调节为1.5～2.0。
将全部复壮后的菌液接入本发明所述生物反应器1中，加入以灭菌的9K培养基(pH＝1.8～2.0)至出液处。调节温度的使反应瓶中温度为30℃；调节曝气泵2的流速为0.5-1L/min；
待反应瓶中菌液培养至对数期打开蠕动泵7开始流入上述储液罐Ⅲ17中的补料培养基，根据细菌生长情况调节蠕动泵7流速使稀释为0.02-0.15h-1。每12h由取样口测定其菌浓、pH、亚铁，直至亚铁氧化速率达到80％以上，细菌浓度达到108个/ml以上，则认为得到了耐受铜离子的突变菌株。若待反应8-12个HRT后，铁氧化速率和细菌浓度仍然不能达到标准，则收集反应器中菌体再次进行诱变筛选2～3次。
在250mL摇瓶中加入90mL已灭菌培养基盐溶液和10g含铜32％的黄铜矿精矿(70目以上)，接入用培养基洗过的无铜突变菌株菌液10mL，调节接种后锥形瓶中细菌浓度为107个/mL，在180rpm、30℃条件下放入摇床培养，每天测定铜浸出率。
在250mL摇瓶中加入90ml已灭菌培养基盐溶液和10mL用无铁9K盐溶液清洗三次的突变耐铜菌株，接种后的培养基的菌浓相同约为2*107个/mL。设置铜离子浓度分别为10，15，20，25，30，35g/L，在180rpm、30℃条件下放入摇床培养，每12h测定其细菌浓度。
实验室长期驯化的耐铜菌株、出发菌株和诱变筛选后得到的耐铜菌株的铜耐受性及浸出黄铜矿能力比较如下：
表1三种菌株铜耐受性及黄铜矿浸出率比较
菌株 IC50(g/L) 铜浸出率(30d)
Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 15 18％
Acidithiobacillus ferrooxidans驯化 18.5 27％
Acidithiobacillus ferrooxidans诱变 22.3 54％
每组实验均设有空白对照及三个平行实验，结果表明，诱变菌株相比前两种菌株的铜离子半数抑制浓度有了很大的提高，说明经过筛选后得到的耐铜突变菌株在高浓度铜离子中也能较好的生长繁殖。30d后三株菌对黄铜矿精矿的浸出结果表明，诱变后的耐铜突变菌株能更好的浸出黄铜矿精矿，铜浸出率相比出发菌株提高了65％。
传统使用摇瓶传代筛选诱变嗜酸微生物的方法操作繁琐且转接过程中容易染菌，且需要慢慢提高铜离子浓度，得到的菌株比生长速率低且活性不好。由于嗜酸微生物生长周期一般在12～80h之间，所以使用摇瓶筛选周期一般在1个月以上。应用本发明装置筛选最短可以在一周内筛选到高耐铜且比生长速率高的菌株，且无杂菌污染。该耐铜突变菌株应用于黄铜矿精矿浸出也可以显著缩短浸出周期、提高铜浸出率。
对比实施例二
本实施例将实验室构建的嗜铁复合菌群进行紫外诱变后，通过本发明方法筛选出耐低pH的功能复合菌群为例：
该复合菌群由Ferroplasma thermophilum L1、Leptospirillum ferriphilumYSK、Sulfobacillus thermosulfidooxidans YN22、Sulfobacillus acidophilus TPY、Acidithiobacillus ferrooxidans DX组成，经实验室长期培养，在pH值为1.6，45℃条件下可高效氧化Fe2+。
将ARTP诱变后的嗜铁复合菌群，以2～10％接种量接入装有200mL已灭菌9K培养基盐溶液的500mL锥形瓶中，加入20g/L Fe2+为能源物质，放入摇床在180rpm、45℃培养至对数期进行复壮。
储液罐Ⅲ17中注入已灭菌的9K培养基盐溶液，20g/L Fe2+，储液罐Ⅲ17中的溶液pH用浓硫酸调节为0.4～1。
将全部复壮后的菌液接入本发明所述生物反应器1中，加入以灭菌的9K培养基(pH＝1.6)至出液处。调节具有加热功能的磁力驱动底座使生物反应器中温度为45℃；调节曝气泵2的流速为0.5～1L/min；
待反应瓶中菌液培养至对数期开始流入上述储液罐Ⅲ(17)中的补料培养基，根据细菌生长情况调节蠕动泵7流速使稀释为0.04～0.15h-1。每12h由取样口测定其菌浓、pH、亚铁，直至亚铁氧化速率达到80％以上，细菌浓度达到108个/ml以上，则认为得到了耐酸复合菌群。若待反应8-12个HRT后，铁氧化速率和细菌浓度仍不能达到标准，则收集反应器中菌体再次进行诱变筛选2～3次。
根据之前的报道，pH值低于1.0将会严重影响嗜酸微生物的铁氧化速率，经过一周筛选得到的复合菌群在pH值为0.5条件下，亚铁氧化速率可达0.7L-1h-1。说明本发明装置可以结合新型育种方法，筛选到具有一定功能的复合菌群，且可大大缩短筛选周期。
对比实施例三
本实施例以Sulfobacillus acidophilus TPY为出发菌株，经实验室前期化学诱变后得到突变株，通过本发明方法筛选出耐低pH的突变菌株为例：
出发菌株经过ARTP诱变后，将得到的少量(＜20ml)突变菌株以2～10％接种量接入装有200mL已灭菌9K培养基盐溶液的500mL锥形瓶中，加入44.7g/L FeSO4·7H2O为能源物质，放入摇床在180rpm、45℃培养至对数期进行菌种复壮。
储液罐Ⅲ7中注入已灭菌的9K培养基盐溶液，加入30g/L FeSO4·7H2O，储液罐Ⅲ17中的溶液pH用浓硫酸调节为0.5。
将全部复壮后的菌液接入本发明所生物反应器中，加入已灭菌的9K培养基(pH＝1.6)至出液处。通过调节具有加热功能的磁力驱动底座使反应器1中温度为45℃，调节曝气泵2的流速为0.5-1L/min；
待反应瓶中菌液培养至对数期开始流入上述储液罐Ⅲ17中的补料培养基，根据细菌生长情况调节蠕动泵7流速使稀释为0.02-0.06h-1。每12h由取样口测定其菌浓、pH、亚铁，直至亚铁氧化速率达到80％以上，细菌浓度达到108个/mL以上，则认为得到了耐酸的突变菌株。若待反应8-12个HRT后，铁氧化速率和细菌浓度仍不能达到标准，则收集反应器中菌体再次进行诱变筛选2～3次。
在250mL摇瓶中加入90mL已灭菌培养基盐溶液和10mL用无铁9K盐溶液清洗三次的耐酸突变菌，调节pH＝0.5，接种后的培养基的菌浓约为3*107个/mL。每12h测定其细菌浓度。
通过本装置筛选方法，经过约14天2轮的诱变筛选得到了耐酸突变Sulfobacillusacidophilus TPY菌株，该菌株在pH值为0.6条件下在72h内可将9g/L Fe2+完全氧化。传统的平板筛选方法无法筛选耐极低pH或耐高温的嗜酸微生物，因为平板使用的琼脂或琼脂糖在高温或低pH下极易分解。且嗜酸微生物一般为自养或兼性自养，对有机物比较敏感，在平板上生长缓慢一般生长周期为7～15天，一般筛选三轮，筛选周期为1～2个月，若添加重金属等选择压力生长周期会更长。本发明不受低pH和高温的限制，可以设置多种选择压力，筛选不同类型的耐受嗜酸微生物，且在液体中培养，筛选周期最短为1周可得到比生长速率高的耐受性菌株或菌群。
对比实施例四
本实施例以含Cd土壤中筛选硫氧化菌为例：
将土壤中加入无菌酸性水充分震荡后4000rpm离心，取上清液作为种子以2～10％接种量接入装有200mL已灭菌9K培养基盐溶液的500mL锥形瓶中，加入5-20g/LNa2S2O3为能源物质。在pH值为2.0，45℃，180rpm条件下放入摇床培养活化。
储液罐Ⅲ17中加入高浓度Na2S2O3中性水溶液，储液罐Ⅲ17中加入pH值为0.5～1.5的酸性9K培养基盐溶液。
将全部活化后的菌液接入本发明所生物反应器1中，加入5-20g/LNa2S2O3和以灭菌的9K培养基盐溶液(pH＝1.8～2.0)至出液处。调节恒温水浴锅使反应器1中温度为45℃；调节曝气泵2的流速为0.5-1L/min；
待反应瓶中菌液培养至对数期开始流入上述储液罐Ⅲ17中的补料培养基，调节蠕动泵(7)流速使稀释率为0.04～0.15h-1。每12h由取样口取样测定其菌浓、pH，直至细菌浓度达到108个/mL以上，则认为得到了硫氧化微生物。该硫氧化微生物菌群为土壤中土著微生物，可用来去除含Cd土壤中Cd。
通过本发明装置及方法可以简单快捷的富集各种环境样品中的不同目的嗜酸微生物，同时可以配合添加选择压力，筛选出耐受性的土著嗜酸微生物。

Claims (9)

1.一种高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，包括生物反应器(1)、与生物反应器(1)通过管道和输送泵连接的储液罐Ⅰ(4)、储液罐Ⅱ(5)、储液罐Ⅲ(17)和尾液处理器(3)，还包括磁力搅拌恒温装置(12)，磁力搅拌恒温装置(12)底部设置有具有加热功能的磁力驱动底座(16)，所述生物反应器(1)设置在磁力搅拌恒温装置(12)上，磁力搅拌恒温装置(12)的磁力搅拌子(6)设置于生物反应器(1)内，还包括曝气装置，曝气装置包括依次连接的曝气泵(2)、空气管道(13)和曝气盘(10)，空气管道(13)包括环绕磁力搅拌恒温装置(12)侧壁设置的加热部(1302)，所述曝气盘(10)设置在生物反应器(1)内，储液罐Ⅰ(4)和储液罐Ⅱ(5)的管道和输送泵之间设置有调速阀。
2.如权利要求1所述的高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，所述曝气盘(10)呈圆环状，且设置在生物反应器(1)底部，所述磁力搅拌子(6)设置在曝气盘(10)的圆环内。
3.如权利要求2所述的高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，所述磁力搅拌恒温装置(12)呈筒状，所述生物反应器(1)套装设置在磁力搅拌恒温装置(12)内，磁力搅拌恒温装置(12)侧壁设置有发热装置，磁力搅拌恒温装置(12)内壁与生物反应器(1)之间还设置有恒温液，发热装置给恒温液加热。
4.如权利要求3所述的高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，所述空气管道(13)还包括贯穿磁力搅拌恒温装置(12)底部与曝气泵(2)连接的输入部(1301)以及贯穿生物反应器(1)顶部与曝气盘(10)连接的输出部(1303)。
5.如权利要求1-4任一项所述的高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，所述空气管道(13)上设置有空气过滤器(11)。
6.如权利要求1-4任一项所述的高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，所述磁力搅拌子(6)底部中心设置有凸圆(601)，底部对称设置有底部扫毛(602)，侧部延伸至生物反应器(1)侧壁设置有侧壁扫毛(603)。
7.如权利要求1-4任一项所述的高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，所述管道采用PVDF、PP、PPR、PPH或PVC材质，所述生物反应器(1)、储液罐Ⅰ(4)、储液罐Ⅱ(5)、储液罐Ⅲ(17)和尾液处理器(3)采用耐酸耐腐蚀聚四氟乙烯材质。
8.如权利要求1-4任一项所述的高效筛选嗜酸微生物的装置，其特征是，所述输送泵采用蠕动泵。
9.一种高效筛选嗜酸微生物的筛选方法，其特征是，包括以下步骤：
S1、调节曝气盘(10)的曝气量至0.5-2L/min，开启磁力搅拌恒温装置(12)保证生物反应器(1)内部液体始终均匀，同时调节温度至25-80℃；
S2、将种子培养液接入至生物反应器(1)培养至对数期；
S3、设置相应的选择压力，所述选择压力包括温度值、曝气量、补料培养基的pH值、重金属含量以及有机物含量，保持各项参数恒定；
S4、调节输送泵流入液体流速使稀释率为0.04～0.15h-1；
S5、定期取样测定其生理生化参数包括pH值、细菌浓度、亚铁氧化速率、ORP指标，若嗜酸微生物的以上指标达到活跃程度则视为得到了相应的目的微生物。
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