CN1834226A - 一株还原碱性介质中高浓度六价铬的细菌及其培养方法 - Google Patents
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Abstract
一株还原碱性介质中高浓度六价铬的细菌及其培养方法。该菌株为无色细菌，属杆状菌CGMCC1260 (Achromobacter sp.)，保藏命名为Ch－1。本发明采用氮源和碳源作培养基；培养条件：温度25℃～35℃，pH 7～11，Cr(VI)浓度1～2000mg/L，好氧或兼氧。本发明弥补了目前细菌不能还原碱性介质中Cr(VI)的不足，并将还原Cr(VI)的能力提高到2g/L以上；细菌培养方法及培养基成分简单，易于大规模培养；可直接用于处理铬盐厂、化工厂等pH值在7～11范围内的碱性含铬废水、铬渣渗滤液。
Description
技术领域
本发明涉及一株还原碱性介质中高浓度六价铬的细菌及其规模化培养方法，特别是涉及铬盐厂、铁合金厂等碱性含铬废水、铬渣渗滤液及铬渣的生物治理技术。
背景技术
目前，全国每年要排出10余万吨铬渣，历年堆存量已过400万吨，堆积成山的铬渣不仅占用大量土地，而且可溶性六价铬使地下水受到严重污染，2003年几起严重的铬污染事故就是铬渣碱性渗滤液所致，碱性含铬废水或铬渣渗滤液pH高(11左右)、Cr(VI)浓度高、盐度高，目前缺乏好的治理技术。
处理含铬废水的传统物理化学法很多，如：化学还原法、电解还原法、活性炭吸附法、离子交换法、蒸发浓缩法、电渗析法等，它们各具优缺点。化学还原法如硫酸亚铁、石灰法是最早采用也是应用较好的方法之一，但存在运行成本高、出水色度高、污泥量大、污泥脱水及综合利用困难等问题。电解还原法适于处理浓度低于100mg/L的Cr(VI)，其优点是操作简单、工艺成熟，但电耗大、消耗大量铁板、出水水质差并产生难处理的污泥。活性炭吸附法、离子交换法、蒸发浓缩法、电渗析法等此类不改变Cr(VI)化学形态的方法均存在着基建费用高，设备寿命短、耗能大等缺点，限制了其大规模的应用。
微生物具有富集、代谢重金属的能力，在自然界中可参与重金属的转化，使之成为无毒或低毒性的形式；或者通过吸附作用，将重金属固定于生物细胞内，对受污染的环境进行自净、修复，与传统的物理化学法相比，生物法具有经济、高效且无害等优点，成为当今世界公认的最具发展前途的方法。基于此，近年来对还原六价铬的细菌及其处理含铬废水的研究在国内已有些报导。如，周海涛等分离到一株六价铬的还原菌并用于含铬废水的治理，(《一株六价铬还原菌的分离及其用于含铬废水处理的初步研究》，青岛海洋大学学报，1991，21(3)：104～109)；申如香等人从受铬污染的土壤中分离筛选出的高效菌株可用于处理冷轧含Cr(VI)废水，(微生物法处理冷轧含铬(VI)废水的试验研究，上海化工，2001(1)：4～7)；中科院成都微生物研究所分离筛选出5株复合功能菌，建成了微生物净化电镀废水和回收污泥中的铬等重金属的示范工程。国外Wang Y T等用假单孢菌(P.putida)厌氧处理低浓度含铬废水，可将Cr(VI)还原为Cr(III)；HisaoOhtake，Komori K等人也分离出处理Cr(VI)的还原菌，能在厌氧条件下的有机介质中将废水中的六价铬还原为三价并形成Cr(OH)3沉淀，达到微生物去除Cr(VI)的目的；近年Guha H、Laxman R S等也做了不少工作。但目前所分离的细菌都存在着耐受及还原Cr(VI)的能力较低的情况，其还原Cr(VI)的浓度一般不超过200mg/L；而且仅仅局限于酸性或中性含铬废水的处理，工业应用甚少；细菌生长繁殖所需营养基及培养方法也比较复杂。
发明内容
本发明从细菌冶金的角度出发，通过采集、分离、驯化得到一株能高效还原碱性介质中高浓度Cr(VI)的细菌，并针对该菌种的特点，提供一种易于大规模培养且简单易行、成本低廉的培养方法，为生物法高效治理碱性含铬废水、铬渣渗滤液及铬渣提供可大规模培养的细菌，推动生物法治理碱性Cr(VI)技术的发展，解决困扰我国铬盐、化工等行业发展的铬污染问题。
一株还原碱性介质中高浓度六价铬的细菌，该菌株为无色细菌，属杆状菌CGMCC1260(Achromobacter sp.)，大小为1.2-3μm×0.5-0.8μm，周身鞭毛，可运动，属革兰氏阴性，兼性好氧。其电镜形貌如图1所示。于2004年12月6日在CGMCC(中国科学院微生物研究所)保藏，分类命名为Ch-1，保藏编号1260。
该细菌对不同浓度的铬渣渗滤液(pH＝11)进行处理，在30℃经16小时后Cr(VI)浓度及细菌活性观测情况列于表1。
表1细菌的活性及还原碱性铬渣渗滤液Cr(VI)的能力
| 样品序号 | 处理前Cr(VI)浓度mg/l | 处理后Cr(VI)浓度mg/l | 细菌活性观测 |
| 12345 | 9201570218027304362 | 0.40.6726404255 | 大量细菌，活性强大量细菌，活性强大量细菌，活性强细菌多，活性减强细菌多，活性减弱 |
从铬渣堆埋场附近的污泥取得菌样，采用不同培养基，重复多次富集培养，获得有效还原碱性介质中六价铬的优势菌以及高效培养基；将获得的优势菌株作为出发菌株，用不断增大Cr(VI)浓度负荷的目标降解物纯Cr(VI)离子、碱性含铬(VI)废水及铬渣渗滤液分别对其进行改良、驯化，获得高效还原菌株。
一株还原碱性介质中高浓度六价铬的细菌的培养方法，采用氮源和碳源作培养基：其中氨基氮源1.5～3.5g/L，碳源1.5～3.5g/L，氯化钠1～2g/L，无需生长因子；培养条件：温度25℃～35℃，时间16～24小时，pH7～11，Cr(VI)浓度1～2000mg/L，好氧或兼氧。
在所需体积的培菌池中按上述培养基比例加入各培养基成分，控制细菌培养条件后接种细菌，用曝气机曝气或静置培养16～24小时后，高效还原碱性介质中高浓度Cr(VI)的细菌大量繁殖；可用于处理碱性Cr(VI)。
所述氨基氮源为酵母浸膏或生产酵母的废弃物；所述碳源为乳酸钠或乳糖或酒石酸钾钠或柠檬酸钠。
本发明弥补了目前细菌不能还原碱性介质中Cr(VI)的不足，并将还原Cr(VI)的能力提高到2g/L以上；细菌培养方法及培养基成分简单，易于大规模培养；对Cr(VI)浓度变化适应能力强，可高效处理碱性介质中浓度为1～2000mg/L的Cr(VI)。可直接用于处理铬盐厂、化工厂等pH值在7～11范围内的碱性含铬废水、铬渣渗滤液。寻求清洁、经济、高效且无二次污染的方法成了研究者们关注的重要方向。克服目前生物法只能处理中性或酸性含铬废水中低浓度Cr(VI)的缺陷，使还原铬(VI)细菌的适应pH范围扩展到碱性(11以上)，处理Cr(VI)的浓度达到g/L数级水平。为生物法高效治理碱性含铬废水、铬渣渗滤液及铬渣提供易于大规模培养的细菌，推动生物法治理碱性Cr(VI)技术的发展。
附图说明
图1：细菌的扫描电镜图片，×500；
图2：细菌的扫描电镜图片，×800；
图3：平板分离的菌株；
图4：细菌的生长曲线。
具体实施方式
1.从铬渣堆埋场附近取回菌样，对其进行富集培养，在明确获得有效菌种后进行平板分离，挑取专性菌种进行纯培养、逐级提高六价铬浓度进行驯化，获得能高效、快速还原2000mg/L Cr(VI)的细菌。
将对数期的该细菌接种于920mg/L Cr(VI)的10L培养液中，其中酵母浸膏1.5g/L，乳酸钠1.5g/L，氯化钠1.0g/L。在温度30℃、pH11、曝气培养的条件下，细菌快速生长繁殖，其生长曲线如图4所示。从图4可看出细菌生长迟缓期短，快速进入对数生长期，对数期大约在6～16小时，然后进入稳定期，细菌数在109的数量级。
Claims (3)
1.一株还原碱性介质中高浓度六价铬的细菌，其特征在于：菌株为无色细菌，属杆状菌CGMCC1260(Achromobacter sp.)，大小为1.2-3μm×0.5-0.8μm，周身鞭毛，属革兰氏阴性，兼性好氧，保藏命名为Ch-1。
2.一株还原碱性介质中高浓度六价铬的细菌的培养方法，其特征在于：采用氮源和碳源作培养基：其中氨基氮源1.5～3.5g/L，碳源1.5～3.5g/L，氯化钠1～2g/L，无需生长因子；培养条件：温度25℃～35℃，pH 7～11，Cr(VI)浓度1～2000mg/L，好氧或兼氧。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述氨基氮源为酵母浸膏或生产酵母的废弃物；所述碳源为乳酸钠或乳糖或酒石酸钾钠或柠檬酸钠。
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