一種嗜酸微生物復(fù)合菌劑及其制備方法和在處理廢覆銅板浮選殘?jiān)械膽?yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域中固體廢物無(wú)害化生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于 廢覆銅板渣無(wú)害化處理的微生物菌劑及其應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)覆銅板材料分會(huì)和Prismark公司統(tǒng)計(jì)，覆銅板產(chǎn)業(yè)已 成為亞洲產(chǎn)業(yè)，尤其是在中國(guó)。2005年我國(guó)的覆銅板制造總量已超出了 2億m2,此后始終 高居世界第一。到了 2010年我國(guó)的覆銅板制造總量已達(dá)到3. 99億m2,大約占全球覆銅板 制造總量的80%。然而，按照覆銅板制造和加工成印刷電路板過(guò)程中約20%材料廢品率計(jì) 算，將伴隨年產(chǎn)量約為〇. 8億m2覆銅板邊角料（廢覆銅板）的產(chǎn)生。
[0003] 廢覆銅板中含銅量不一，質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的約為15%，高的可彡70%，因而其資源化 再生價(jià)值極高，可作為一種重要的銅回收"城市礦產(chǎn)資源"。鑒于廢覆銅板中金屬回收的重 要價(jià)值，目前主要通過(guò)拆解、破碎、搖床分選等一系列技術(shù)流程獲得廢覆銅板中的銅粉。但 是，浮選后產(chǎn)生大量的殘?jiān)?，僅廣東清遠(yuǎn)地區(qū)每年的產(chǎn)生量就多達(dá)4萬(wàn)噸。該部分殘?jiān)袣?留0.5% -1%左右金屬銅，與我國(guó)的銅礦平均品位0.8%相近，達(dá)到了開(kāi)發(fā)利用的程度。此 外，若將該部分廢覆銅板浮選殘?jiān)S意堆放不僅占用大量的土地，而且浮選殘?jiān)杏嗔舻?金屬銅及大量的樹(shù)脂、纖維及溴代阻燃劑等有害物質(zhì)可通過(guò)多種方式加速釋放到環(huán)境中， 將對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境和健康構(gòu)成嚴(yán)重的危害。鑒于廢覆銅板浮選殘?jiān)看?、成分?fù)雜、有色金 屬及非金屬材料的顯著經(jīng)濟(jì)效益，以及潛在的環(huán)境危害，對(duì)廢覆銅板浮選殘?jiān)幕厥辗椒?及工藝技術(shù)開(kāi)展研究，以實(shí)現(xiàn)該類(lèi)固體廢物的"資源化、減量化、無(wú)害化"，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)境與 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的"共贏"將具有重要意義。然而，目前對(duì)于該類(lèi)廢覆銅板殘?jiān)Y源再生化研究報(bào) 道甚少。
[0004]目前，針對(duì)各種電子廢物的處理的方法主要有化學(xué)冶金、火法冶煉、電解、燃燒、熱 解、超臨界流體及機(jī)械-物理等。這些方法都是以分離提取貴金屬為目的而建立，但并不能 有效分離低品位固廢（如廢覆銅板浮選殘?jiān)秀~含量不超過(guò)1%)中的有毒金屬組分，而且 消耗大量的酸及能源，還易造成其他有毒有害物質(zhì)的揮發(fā)、擴(kuò)散，形成二次污染。
[0005]生物浸提法作為近年來(lái)在生物冶金的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的資源化利用新技術(shù)，在廢 印刷線(xiàn)路板、廢舊電池、城市污泥等資源化處理中逐漸受到關(guān)注。生物冶金（Bioleaching) 是利用微生物的氧化、酸溶、代謝產(chǎn)物螯合等作用使礦物中的金屬溶解，從而達(dá)到浸提金屬 目的的技術(shù)。生物冶金技術(shù)具有成本低、環(huán)境友好，對(duì)物料組成沒(méi)有嚴(yán)格限制，尤其適合復(fù) 雜、低品位礦石等特點(diǎn)。該技術(shù)目前主要應(yīng)用于Cu、Co、Ni、Zn、U等難溶金屬硫化物（或其 氧化物）的浸出，或用以去除阻礙與金屬接觸的表面雜質(zhì)。生物浸提法由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)， 已逐步改進(jìn)甚至取代傳統(tǒng)化學(xué)浸出法，為不同來(lái)源的難處理含重金屬固體廢物提供了新的 無(wú)害化處理途徑。
[0006]目前，生物浸提法處理廢印刷線(xiàn)路板、廢舊電池、城市污泥等固體廢物主要集中于 常溫培養(yǎng)的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌或嗜酸氧化硫硫桿菌，如CN102560114A和CN102363890A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)等，因而獲得的菌株及其組成的群落結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)簡(jiǎn)單，不利于高溫或 低溫環(huán)境下固體廢物無(wú)害化的高效處理。鑒于廢覆銅板渣組成復(fù)雜性和所殘留金屬銅、非 金屬（如樹(shù)脂、纖維及溴代阻燃劑等）等有害物質(zhì)的高毒性，以及生物法浸提廢覆銅板渣的 微生物種群結(jié)構(gòu)及其功能應(yīng)用的局限性，研究篩選獲得具有性能優(yōu)良的菌株及其復(fù)合組成 的功能菌群，并將其應(yīng)用于廢覆銅板渣中高效浸提金屬銅，將具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一 種配方簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、適應(yīng)性強(qiáng)且高效的嗜酸微生物復(fù)合菌劑，還相應(yīng)提供一種前述嗜酸 微生物復(fù)合菌劑的制備方法和高效浸提廢覆銅板渣中金屬銅的應(yīng)用方法。
[0008] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種嗜酸微生物復(fù)合菌劑，所述 嗜酸微生物復(fù)合菌劑的群落組成包含嗜熱嗜酸鐵質(zhì)菌（Ferroplasmathermophilum)菌株、 嗜鐵鉤端螺旋桿菌（Leptospirillumferriphilum)菌株、嗜酸硫化桿菌（sulfobacillus thermosulfidooxidans)菌株、耐冷嗜酸鐵氧化菌（Acidithiobacillusferrivorans)菌 株和嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillusferrooxidans)菌株。本發(fā)明的嗜酸微生 物復(fù)合菌劑為具有適應(yīng)寬溫度范圍（10°C-50°C)且耐受廢覆銅板渣成分復(fù)雜、高毒性的鐵 /硫氧化的化能自養(yǎng)或兼性自養(yǎng)的細(xì)/古菌特征的復(fù)合菌群。
[0009] 上述的嗜酸微生物復(fù)合菌劑中，優(yōu)選的，所述的嗜熱嗜酸鐵質(zhì)菌菌株為保藏號(hào) CCTCCM2015014的嗜熱嗜酸鐵質(zhì)菌菌株，其命名為嗜熱嗜酸鐵質(zhì)菌CS32(Ferroplasma thermophilumCS32)，其于2015年1月5日被保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心（簡(jiǎn)稱(chēng) CCTCC，地址位于中國(guó)湖北武漢的武漢大學(xué)校內(nèi)）。該嗜熱嗜酸鐵質(zhì)菌菌株能夠以亞鐵和有 機(jī)物酵母粉兼性自養(yǎng)，生長(zhǎng)溫度范圍為20°C~55°C，最適合生長(zhǎng)溫度約為45°C，生長(zhǎng)pH值 范圍0. 5-2. 0,最適pH值約1. 0,是中等高溫浸出環(huán)境下的耐受重金屬和有機(jī)物毒性的優(yōu)勢(shì) 古菌。
[0010] 上述的嗜酸微生物復(fù)合菌劑中，優(yōu)選的，所述的嗜鐵鉤端螺旋桿菌菌株為 保藏號(hào)CCTCCM2015015的嗜鐵鉤端螺旋桿菌菌株，其命名為嗜鐵鉤端螺旋桿菌 CS54(LeptospirillumferriphilumCS54)，其于2015年1月5日被保藏于中國(guó)典型培養(yǎng) 物保藏中心。該嗜鐵鉤端螺旋桿菌菌株以亞鐵為唯一能源進(jìn)行化能自養(yǎng)，生長(zhǎng)溫度范圍為 10°(：~50°(：，最適合生長(zhǎng)溫度為35°(：~40°(：，生長(zhǎng)口11范圍1.0~2.8，最適合生長(zhǎng)口11為 1. 2~2. 2,是中等高溫浸出環(huán)境下的優(yōu)勢(shì)鐵氧化菌種。
[0011] 上述的嗜酸微生物復(fù)合菌劑中，優(yōu)選的，所述的嗜酸硫化桿菌菌株為保藏號(hào) CCTCCM2015011的嗜酸硫化桿菌菌株，其命名為嗜酸硫化桿菌CS17(sulfobacillus thermosulfidooxidansCS17)，其于2015年1月5日被保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心。 該嗜酸硫化桿菌菌株能夠氧化亞鐵或還原態(tài)的硫，生長(zhǎng)溫度范圍為15°C~50°C，最適溫度 為45°C~55°C，生長(zhǎng)pH值范圍1. 0~2. 8,最適合生長(zhǎng)pH值為2. 0,是中高溫浸出環(huán)境下 的優(yōu)勢(shì)鐵/硫氧化兼性自養(yǎng)菌種。
[0012] 上述的嗜酸微生物復(fù)合菌劑中，優(yōu)選的，所述的耐冷嗜酸鐵氧化菌菌株為 保藏號(hào)CCTCCM2015013的耐冷嗜酸鐵氧化菌菌株，其命名為耐冷嗜酸鐵氧化菌 CS31(AcidithiobacillusferrivoransCS31)，其于 2015 年 1月 5 日被保藏于中國(guó)典型培 養(yǎng)物保藏中心。該耐冷嗜酸鐵氧化菌菌株能夠以亞鐵或還原態(tài)硫氧化為能源化能自養(yǎng)，生 長(zhǎng)溫度范圍為l〇°C~35°C，最適合生長(zhǎng)溫度為15°C~20°C，生長(zhǎng)pH值范圍2. 0~3. 5,最 適合生長(zhǎng)pH值為2. 0,是低溫浸出環(huán)境下的優(yōu)勢(shì)鐵氧化菌種。
[0013] 上述的嗜酸微生物復(fù)合菌劑中，優(yōu)選的，所述的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌菌株為 保藏號(hào)CCTCCM2015016的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌菌株，其命名為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌 CS78(AcidithiobacillusferrooxidansCS78)，其于2015年1月 5 日被保藏于中國(guó)典型 培養(yǎng)物保藏中心。該嗜酸氧化亞鐵硫桿菌菌株能夠以亞鐵或還原態(tài)硫?yàn)槟茉椿茏责B(yǎng)，生 長(zhǎng)溫度范圍為l〇°C~50°C，最適合生長(zhǎng)溫度為30°C~35°C，生長(zhǎng)pH值范圍1. 3~4. 5,最 適合生長(zhǎng)pH值為2. 0~2. 5,是常溫浸出環(huán)境下的優(yōu)勢(shì)鐵/硫氧化菌種。
[0014] 作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的嗜酸微生物復(fù)合菌劑的制備方 法，依次包括菌劑比例復(fù)配、溫度梯度復(fù)培和耐受廢覆銅板渣馴化多個(gè)步驟；
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