專(zhuān)利名稱(chēng)：一種還原三價(jià)鐵的細(xì)菌菌株及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及還原三價(jià)鐵的細(xì)菌菌株及其用途。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程的高速發(fā)展，從礦物燃料燃燒產(chǎn)生煙氣所含大量氮氧化物(NOX)的排放是導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧等一系列嚴(yán)重空氣污染問(wèn)題的主要原因之一。NOx主要來(lái)源于燃料燃燒過(guò)程和各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，其中90％以上來(lái)自于燃料燃燒。隨著其排放量的逐漸增加和人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，許多國(guó)家都制定了比較嚴(yán)格的NOx排放法規(guī)。由于煙氣排放量大，且煙氣中NOx的主要成分NO(占95％)在水中的溶解度很低，增加了其處理難度?，F(xiàn)有的一些煙氣脫氮技術(shù)存在著經(jīng)濟(jì)成本高、產(chǎn)生二次污染或處理效率低等缺陷。因而煙氣脫氮技術(shù)的發(fā)展是繼煙氣脫硫之后所面臨的又一亟待解決的重大課題。煙氣脫氮技術(shù)盡管研究了許多年，目前國(guó)內(nèi)外研究或使用的煙氣脫氮技術(shù)主要有選擇性催化還原(SCR)，選擇性非催化還原(SNCR)，吸附法，等離子去除法，吸收法，生物法等。至今，在國(guó)際上僅NH3的選擇催化還原(SCR)及非催化還原技術(shù)(SNCR)得到了一定規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。但這兩種技術(shù)依然存在明顯缺點(diǎn)①投資運(yùn)行費(fèi)高，NH3是一種有毒腐蝕性氣體，存儲(chǔ)和運(yùn)輸麻煩，對(duì)管路設(shè)備要求高，造價(jià)昂貴，②容易造成NH3二次污染。③易泄漏，NH3還可能與煙道氣中的SO2反應(yīng)，形成腐蝕性的NH4HSO4，④NH3的還原不完全，易產(chǎn)生有毒且溫室效應(yīng)強(qiáng)的N2O，⑤催化劑易失效，催化劑也可能被煙氣中的粉狀細(xì)粒堵塞，而使其投資和日常操作費(fèi)用偏高，⑥操作溫度范圍窄等。利用生物技術(shù)處理廢氣的研究始于上世紀(jì)80年代初期，由于其具有投資運(yùn)行成本低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，這一方法已成為世界各國(guó)工業(yè)廢氣凈化研究的熱點(diǎn)課題之一。但由于NO在水溶液中的低溶解性，雖然微生物還原速率快，但受到氣液傳質(zhì)速率的限制，實(shí)際凈化效率并不高。絡(luò)合吸收法是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種同時(shí)煙氣脫氮新方法，絡(luò)合吸收法利用液相絡(luò)合吸收劑直接同NO反應(yīng)，從而使NO易于從氣相轉(zhuǎn)入液相，大大加快了氣-液傳質(zhì)速率。該法特別適用于處理主要含NO的燃煤煙氣，在實(shí)驗(yàn)裝置中可以達(dá)到90％或更高的NO脫除率。亞鐵絡(luò)合吸收劑可以作為添加劑直接加入石灰石膏法煙氣脫硫的漿液中，只需在原有的脫硫設(shè)備上稍加改造，就可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫除SO2和NOx。
但吸收劑再生的問(wèn)題一直束縛著這一技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其中最主要的就是絡(luò)合吸收劑Fe(II)EDTA(乙二胺四乙酸亞鐵)的再生問(wèn)題，在吸收過(guò)程中Fe(II)EDTA會(huì)被煙氣中的氧氣所氧化，而氧化生成的Fe(III)EDTA(乙二胺四乙酸鐵)不能絡(luò)合吸收NO，從而使得吸收劑失效。所以要使得吸收劑能得到循環(huán)利用，就必須采取方法來(lái)再生Fe(II)EDTA。一種有效而且環(huán)保的方法就是采用微生物去再生Fe(II)EDTA，而其中的關(guān)鍵就在于篩選出具有高效還原Fe(III)EDTA能力的菌株。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種還原三價(jià)鐵的細(xì)菌菌株及其用途。
該還原三價(jià)鐵的細(xì)菌菌株為桿狀，單個(gè)、成對(duì)或短鏈狀排列，直徑1.0～3.0μm，無(wú)芽孢，不運(yùn)動(dòng)，有夾膜，革蘭氏染色陰性；菌落為乳白略帶黃色，圓形、邊緣整齊、較隆起、濕潤(rùn)、有粘性、略有光澤、不透明；兼性厭氧菌，以三價(jià)鐵為最終電子受體。根據(jù)其生理生化特性，對(duì)照《伯杰細(xì)菌鑒定手冊(cè)》、《細(xì)菌分類(lèi)基礎(chǔ)》和《常見(jiàn)細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》，確定該菌株為嗜中溫克雷伯氏菌屬(Klebsiella Trevisan sp.)。
它用于還原在煙氣脫氮處理中生成的Fe(III)EDTA。
本發(fā)明用生物法再生Fe(II)EDTA溶液。在Fe(II)EDTA絡(luò)合吸收液絡(luò)合吸收NOx過(guò)程中，部分Fe(II)EDTA被氧化為Fe(III)EDTA，通過(guò)添加適量的碳源，經(jīng)過(guò)篩選分離得到的該菌株能以三價(jià)鐵為最終電子受體，并最終將Fe(III)EDTA還原為Fe(II)EDTA，使得Fe(II)EDTA溶液得到再生，在絡(luò)合吸收法脫氮處理過(guò)程中能得以循環(huán)利用。
具體實(shí)施例方式
菌種的選育將取自生活污水處理廠(chǎng)反硝化池的活性污泥進(jìn)行反硝化菌富集，之后用選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行馴化，將馴化得到的菌液制備成菌懸液，以10-4到10-8稀釋倍數(shù)涂布于固體選擇培養(yǎng)基平板，放入真空干燥器中，以氮?dú)馓鎿Q干燥器中的空氣，得到局部厭氧環(huán)境，最后連真空干燥器一起放入40℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)七天，挑選單菌落，經(jīng)多次平板劃線(xiàn)純化，得到還原Fe(III)EDTA的優(yōu)勢(shì)菌株。以?xún)龈晒苄问嚼鋬霰４?。該菌種Klebsiella Trevisan sp.保存在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，北京市海淀區(qū)中關(guān)村北一條13號(hào)，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，保藏日期2005年9月27日，保藏編號(hào)1467。
本發(fā)明菌種細(xì)胞為桿狀，單個(gè)、成對(duì)或短鏈狀排列，直徑1.0～3.0μm，無(wú)芽孢，不運(yùn)動(dòng)，有夾膜，革蘭氏染色陰性；菌落為乳白略帶黃色，圓形、邊緣整齊、較隆起、濕潤(rùn)、有粘性、略有光澤、不透明；兼性厭氧菌，以三價(jià)鐵為最終電子受體。
在第一個(gè)方面，本發(fā)明的特征是一種能夠?qū)e(III)EDTA還原為Fe(II)EDTA的桿狀兼性厭氧菌，是一種能以Fe(III)為最終電子受體的嗜中溫克雷伯氏菌。
在第二個(gè)方面，本發(fā)明的特征是在特定組分的平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)七天后，菌落為乳白略帶黃色，圓形、邊緣整齊、較隆起、濕潤(rùn)、有粘性、略有光澤、不透明。
1000ml液體選擇性培養(yǎng)基中成分如下葡萄糖1500mg，K2HPO4·3H2O 1000mg，KH2PO4625mg，Na2SO370mg，MgCl2100mg，CaCl22mg，MnSO40.5mg，Na2MoO40.1mg，CuSO4·5H2O 0.1mg，10mmol Fe(III)EDTA，1000mg NH4Cl.
固體選擇性培養(yǎng)基在液體選擇性培養(yǎng)基基礎(chǔ)上加瓊脂1.5～2.0％將保藏的菌種活化后接種到裝有培養(yǎng)基的50ml封口錐形瓶中，在30～60℃條件下，搖床轉(zhuǎn)速為100～300rpm，改變初始的Fe(III)EDTA以及細(xì)菌接種量，獲得不同F(xiàn)e(III)EDTA初始濃度和細(xì)菌接種量下對(duì)Fe(III)EDTA的還原效果。操作條件細(xì)菌接種量40～300mg/L，溫度30～60℃，初始pH值為5～8，F(xiàn)e(III)EDTA初始濃度1mmol/L～50mmol/L，F(xiàn)e(III)EDTA的平均還原率達(dá)到50％～80％。
實(shí)施例1此種菌具有以三價(jià)鐵為最終電子受體的特性，將保藏的菌種活化后，接種120mg/L到裝有培養(yǎng)基的50ml封口錐形瓶中，添加12mmol/L Fe(III)EDTA以及1000mg/L的葡萄糖，在溫度為40℃，搖床轉(zhuǎn)速為140rpm，初始pH值為6～8的條件下，13個(gè)小時(shí)后，F(xiàn)e(III)EDTA有70％被還原為Fe(II)EDTA，處理負(fù)荷約為5.4mmol Fe(III)EDTA/(h·g細(xì)菌)，使得Fe(II)EDTA溶液能夠得到有效的再生，在煙氣脫氮處理過(guò)程中得以循環(huán)利用。
實(shí)施例2此種菌具有以三價(jià)鐵為最終電子受體的特性，將保藏的菌種活化后，接種200mg/L到裝有培養(yǎng)基的50ml封口錐形瓶中，添加6mmol/L Fe(III)EDTA以及1000mg/L的葡萄糖，在溫度為40℃，搖床轉(zhuǎn)速為140rpm，初始pH值為6～8的條件下，5.5個(gè)小時(shí)后，F(xiàn)e(III)EDTA的還原率為73％，處理負(fù)荷約為4.0mmolFe(III)EDTA/(h·g細(xì)菌)，使得Fe(II)EDTA溶液能夠得到有效的再生，在煙氣脫氮處理過(guò)程中得以循環(huán)利用。
權(quán)利要求
1.一種還原三價(jià)鐵的細(xì)菌菌株，其特征在于它是嗜中溫克雷伯氏菌(Klebsiella Trevisan sp.)，其保藏編號(hào)為CGMCC No.1467，為桿狀，單個(gè)、成對(duì)或短鏈狀排列，直徑1.0～3.0μm，無(wú)芽孢，不運(yùn)動(dòng)，有夾膜，革蘭氏染色陰性；菌落為乳白略帶黃色，圓形、邊緣整齊、較隆起、濕潤(rùn)、有粘性、略有光澤、不透明；兼性厭氧菌，以三價(jià)鐵為最終電子受體的菌株。
2.權(quán)利要求1所述的還原三價(jià)鐵的細(xì)菌菌株的用途，其特征是用于還原在煙氣脫氮處理中生成的Fe(III)EDTA。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種還原三價(jià)鐵的細(xì)菌菌株及其用途。它是嗜中溫克雷伯氏菌(Klebsiella Trevisan sp.)，為桿狀，單個(gè)、成對(duì)或短鏈狀排列，無(wú)芽孢，不運(yùn)動(dòng)，有夾膜，革蘭氏染色陰性；兼性厭氧菌，以三價(jià)鐵為最終電子受體的菌株。本發(fā)明用生物法再生Fe(II)EDTA溶液。在Fe(II)EDTA絡(luò)合吸收液絡(luò)合吸收NOx過(guò)程中，部分Fe(II)EDTA被氧化為Fe(III)EDTA，通過(guò)添加適量的碳源，經(jīng)過(guò)篩選分離得到的菌株能以三價(jià)鐵為最終電子受體，并最終將Fe(III)EDTA還原為Fe(II)EDTA，使得Fe(II)EDTA溶液得到再生，并使其在絡(luò)合吸收過(guò)程中能得以循環(huán)利用。
文檔編號(hào)C12R1/22GK1793332SQ200510061670
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者李偉, 施耀, 荊國(guó)華, 吳成志 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)