一株高效去除廢水中鎘和磷的假交替單胞菌及其應用的製作方法

2023-06-01 10:38:56 6

一株高效去除廢水中鎘和磷的假交替單胞菌及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一株高效去除廢水中鎘和磷的假交替單胞菌及其應用。一株假交替單胞菌（Pseudoalteromonas?sp.）DSBS，於2013年12月12日保藏於中國典型培養物保藏中心，地址：武漢市武昌珞珈山，保藏號:CCTCC?M2013652。本發明所述的菌株具有鎘抗性，在含鎘廢水中仍能生長，活菌體更能充分利用其吸附及吸收重金屬的特點，在生長過程中同時吸收磷或在菌體周圍形成Cd-P沉澱，同步去除鎘和磷，磷的存在降低了鎘對該菌的毒性。
【專利說明】一株高效去除廢水中鎘和磷的假交替單胞菌及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一株高效去除廢水中鎘和磷的假交替單胞菌及其應用，屬於廢水生物處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電鍍和化工廢水中常含有一定濃度的鎘和磷,這類廢水進入環境中會對環境造成嚴重的汙染，影響水生生物的生長，甚至危害人體健康，因此需要對這類廢水進行處理才能排放。
[0003]目前，處理含重金屬廢水的方法主要是化學沉澱、離子交換和反滲透等物理化學方法。化學沉澱法因其成本較低，技術比較成熟而得到廣泛應用。化學沉澱法通過向廢水中加入藥劑(NaOH、石灰等)使水中重金屬離子生成難溶鹽而沉澱去除。但化學沉澱法會產生一定量的汙泥，如果不經過適當處理易造成二次汙染，同時向廢水中加入化學藥劑會改變廢水的PH，需要對處理後的出水進行二次處理，增加了廢水處理的成本。
[0004]微生物處理方法具有上述方法無法比擬的優勢，而微生物處理的關鍵在於尋找對重金屬處理效率高、具有重金屬高耐受性的菌株。中國專利CN101153272A (申請號200710132243.0)公開了一種重金屬鉛鎘抗性細菌及其強化植物提取土壤中的鉛鎘重金屬的方法，屬於農業和環境汙染治理【技術領域】。J62菌株經鑑定為伯克霍爾德氏菌屬(BURKHOLDERIA SP.),對多種重金屬具有抗性，尤其是鉛和鎘，分別達到PB2+1000MG/L，CD2+2000MG/L。具有固氮、溶磷特性，促進植物生長，提高植物抗逆性。液體製劑有效活菌數為10億個以上/毫升，固體製劑含有效活菌數2億個以上/克。在含重金屬的溼潤土壤中播種植物種子，每千克土壤接種108個細菌J62/ML的菌液10~20ML，分1_2次接種。促進植物生長，強化植物富集重金屬鉛鎘，提高植物提取修復效率。
[0005]但目前重金屬微生物修復主要集中於土壤修復中，而對於重金屬超標的廢水的處理鮮有報導。

【發明內容】

[0006]本發明針對現有技術的不足，提供一株高效去除廢水中鎘和磷的假交替單胞菌及其應用。該假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS對鎘有較高的抗性,並且能同時去除水中的磷，可利用其高效去除含磷含鎘廢水，將其用於含磷含鎘廢水汙染治理，操作簡單，價格低廉，環境友好。
[0007]發明概述
[0008]一株假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,於2013年12月12日保藏於中國典型培養物保藏中心，地址:武漢市武昌珞珈山，保藏號:CCTCC M2013652。
[0009]本發明所述菌株假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌株可在15~30°C，pH值7~8，鹽度為2%~5%培養條件下生長，菌體形態特徵為革蘭氏染色呈陰性，電子顯微鏡下觀察為桿菌，單獨、成雙或短鏈狀，有莢膜和鞭毛。菌株固體LB培養24h菌落特徵為圓形，乳白色。[0010]上述假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS的培養方法,步驟如下:
[0011](I)將假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS接種於液體LB培養基中，25°C活化培養24h，製得活化菌液；
[0012](2)將步驟(1)製得的活化菌液按照10%的體積分數接種於模擬廢水中，在25°C、200r/min的條件下振蕩培養24h,經離心，即得假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體。
[0013]根據本發明優選的，所述步驟(2)中的模擬廢水成份如下:
[0014]葡萄糖4.6g/L,醋酸鈉1.5g/L,氯化鈉3.5g/L,七水合硫酸鎂2.4g/L,氯化銨
2.6g/L，鎘(Cd (HNO3) 2.4H20)和總磷(K2HPO4)濃度分別為 6.5mg/L 和 7.5mg/L，初始 pH7.5。
[0015]所述的液體LB培養基組分如下:
[0016]蛋白腖10g/L，酵母提取物3g/L，陳海水配製，其中海水鹽度為3.5%。
[0017]根據本發明優選的,所述步驟(2)中的離心為在10000r/min的條件下離心lOmin。
[0018]上述假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS在去除汙水中鎘及無機磷中的應用。
[0019]上述應用，步驟如下:
[0020](I)取假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌體,去離子水洗漆後,製得菌體吸附劑；
[0021](2)將步驟(1)製得的菌體吸附劑按5~20mg/L的加入量加入含鎘廢水中，在25°C、吸附處理24h，分離吸附鎘後的菌體吸附劑；
[0022](3)將步驟(2)製得的吸附鎘後的菌體吸附劑浸入10mmol/LNa2EDTA，在25°C的條件下解吸處理24h，離心後，回收菌體吸附劑。
[0023]根據本發明優選的,所述步驟(3)中的離心為在10000r/min的條件下離心lOmin。
[0024]本發明具有如下優點
[0025]1、本發明所述的菌株具有鎘抗性，在含鎘廢水中仍能生長，活菌體更能充分利用其吸附及吸收重金屬的特點，在生長過程中同時吸收磷或在菌體周圍形成Cd-P沉澱，同步去除鎘和磷，磷的存在降低了鎘對該菌的毒性；
[0026]2、本發明所述的菌株在鎘及磷去除過程中只需將保藏菌種活化、培養、接種到含鎘及磷的培養基中即可，耗時少，操作簡單，成本低廉；
[0027]3、本發明所述的細菌在短時間內對鎘和磷的去除率高，鎘離子及無機磷的最大去除率均大於90%，為生物去除汙水中鎘與磷提供了新的途徑；
[0028]4、本發明所述的菌株能在汙水中高效富集吸附重金屬鎘，並且在特定溶劑中解吸附，菌株可以有效地回收再利用，具有廣闊的工業化應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1:本發明的去除鎘及磷的效果圖。
[0030]圖2:動態膜生物反應器(DMBR)的結構示意圖；
[0031 ] 其中，1、進水池，2、蠕動泵，3、生物反應器，4、膜組件，5、出水池，6、空氣泵，7、空氣
流量計，8、空氣擴散裝置。[0032]圖3:動態膜生物反應器(DMBR)中Cd (II)的去除率。
【具體實施方式】:
[0033]下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步說明，但本發明所保護範圍並不限於此。
[0034]實施例1
[0035]假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS 的篩選:
[0036](I)將取自於中國南海深海底泥中的193株菌株在海水LB液體培養基中活化後分別塗布於含鎘濃度分別為(50-250)mg/L的固體LB培養基平板上，將平板倒置於培養箱中培養，至菌落長出。
[0037](2)將所有抗鎘水平達到100mg/L的菌株活化24小時後，以2% (v/v)的接種量接種到含鎘濃度為50mg/L的100ml海水LB液體培養基中，200r/min搖床培養7天後，將菌液在10000r/min離心分離，測定上清液中剩餘的鎘濃度。
[0038](3)選取鎘去除效果最好的菌株。
[0039]得到的菌株可在15~30°C，pH值7~8，鹽度為2%~5%培養條件下生長，菌體形態特徵為革蘭氏染色呈陰性 ，電子顯微鏡下觀察為桿菌，單獨、成雙或短鏈狀，有莢膜和鞭毛。菌株固體LB培養24h菌落特徵為圓形，乳白色。命名為:假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS0
[0040]該假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,於2013年12月12日保藏於中國典型培養物保藏中心，地址:武漢市武昌珞珈山，保藏號:CCTCC M2013652。
[0041]實施例2
[0042]假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS的培養方法,步驟如下:
[0043](I)將實施例1獲得的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS接種於液體LB培養基中，25°C活化培養24h，製得活化菌液；
[0044](2)將步驟(1)製得的活化菌液按照10%的體積分數接種於模擬廢水中，在25°C、200r/min的條件下振蕩培養24h,在10000r/min的條件下離心IOmin,即得假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS 菌體。
[0045]所述步驟(2)中的模擬廢水成份如下:
[0046]葡萄糖4.6g/L,醋酸鈉1.5g/L,氯化鈉3.5g/L,七水合硫酸鎂2.4g/L,氯化銨
2.6g/L，鎘(Cd (HNO3) 2.4H20)和總磷(K2HPO4)濃度分別為 6.5mg/L 和 7.5mg/L，初始 pH7.5。
[0047]所述的液體LB培養基組分如下:
[0048]蛋白腖10g/L，酵母提取物3g/L，陳海水配製，海水鹽度為3.5%。
[0049]實施例3
[0050]將實施例2製得的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌體以體積百分比10%的接種量接種於250ml裝有100ml模擬廢水的錐形瓶中，其中鎘、總磷濃度分別為6.5mg/L和7.5mg/L, pH值為7.5，在25°C的條件下培養48h，離心收集上清液，測定上清液中的剩餘鎘離子濃度和總磷含量。
[0051]經鑰銻抗分光光度法和火焰原子吸收法檢測，磷和鎘含量顯著下降，且磷先被去除，最終磷和鎘的去除率均大於90%，結果如圖1所示。[0052]將吸附有鎘的細菌吸附劑在10000r/min下離心lOmin，用去離子水洗滌兩次，得到吸附鎘後的菌體吸附劑。得到的吸附鎘後的菌體吸附劑懸浮於lOmmol/L的Na2EDTA溶液中，在25°C，200rpm下震蕩24h，測得鎘的回收率為98.2%，同時離心回收假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS 菌體。
[0053]實施例4
[0054]將實施例2製得的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體以比2%(v/v)接種量接種於LB培養基中，在25°C, 200rpm下培養48h, 10000r/min下離心IOmin得到菌體細胞團，用去離子水洗滌細胞團兩次，得到菌體吸附劑。
[0055]將製備的菌體吸附劑懸浮於含10mg/L鎘的溶液中，在25°C，200rpm下吸附24h，離心收集上清液，測定上清液中的剩餘鎘離子濃度，同時收集吸附鎘後的菌體吸附劑。
[0056]經火焰原子吸收法檢測，鎘去除率為99.7%。
[0057]將吸附鎘後的菌體吸附劑懸浮於10mmol/L的Na2EDTA溶液中，在25°C，200rpm下震蕩24h,測得鎘的回收率為98.2%,同時離心回收假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS 菌體。
[0058]實施例5
[0059]將經過實施例3與實施例4回收的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體重複循環利用，經過6個吸附-解吸周期，廢水中鎘的去除率穩定在70%以上，鎘的回收率穩定在90%以上。
[0060]實施例6
[0061]本實施例採用動態膜生物反應器(DMBR)，其結構示意圖如圖2所示。動態膜生物反應器(DMBR)採用2組生物反應器，每組的有效容積是8L。每組生物反應器中置入由PVC框架和無紡織布構成的膜組件，其有效面積為0.026m2。每組生物反應器底部安裝空氣擴散裝置，起到曝氣和攪拌作用。動態膜生物反應器(DMBR)的運行條件如表1所示:
[0062]表1
【權利要求】
1.一株假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,於2013年12月12日保藏於中國典型培養物保藏中心，地址:武漢市武昌珞珈山，保藏號:CCTCC M2013652。
2.如權利要求1所述的假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.)DSBS的培養方法,其特徵在於，步驟如下: (1)將假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS接種於液體LB培養基中，25 °C活化培養24h，製得活化菌液； (2)將步驟(1)製得的活化菌液按照10%的體積分數接種於模擬廢水中，在25°C、200r/min的條件下振蕩培養24h,經離心，即得假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體。
3.如權利要求2所述的培養方法，其特徵在於，所述步驟(2)中的模擬廢水成份如下: 葡萄糖4.6g/L，醋酸鈉1.5g/L，氯化鈉3.5g/L，七水合硫酸鎂2.4g/L，氯化銨2.6g/L，鎘(Cd (HNO3) 2.4H20)和總磷(K2HPO4)濃度分別為 6.5mg/L 和 7.5mg/L，初始 pH7.5。
4.如權利要求2所述的培養方法，其特徵在於，所述的液體LB培養基組分如下: 蛋白腖10g/L，酵母提取物3g/L，陳海水配製，其中海水鹽度為3.5%。
5.如權利要求2所述的培養方法，其特徵在於，所述步驟(2)中的離心為在10000r/min的條件下離心lOmin。
6.權利要求1所述假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS在去除汙水中鎘及無機磷中的應用。
7.如權利要求6所述的應用，其特徵在於，步驟如下: (1)取假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS菌體,去離子水洗漆後,製得菌體吸附劑； (2)將步驟(1)製得的菌體吸附劑按5~20mg/L的加入量加入含鎘廢水中，在25°C、吸附處理24h，分離吸附鎘後的菌體吸附劑； (3)將步驟(2)製得的吸附鎘後的菌體吸附劑浸入IOmmoI/LNa2EDTA,在25°C的條件下解吸處理24h，離心後，回收菌體吸附劑。
8.如權利要求7所述的應用，其特徵在於，所述步驟(3)中的離心為在10000r/min的條件下離心lOmin。
【文檔編號】C02F101/10GK103740623SQ201410017117
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】周維芝, 黃兆松, 張海鷗, 劉東升 申請人:山東大學