一株高效去除廢水中鎘和磷的假交替單胞菌及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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(yīng)用。一株假交替單胞菌（Pseudoalteromonas?sp.）DSBS，于2013年12月12日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，地址：武漢市武昌珞珈山，保藏號(hào):CCTCC?M2013652。本發(fā)明所述的菌株具有鎘抗性，在含鎘廢水中仍能生長(zhǎng)，活菌體更能充分利用其吸附及吸收重金屬的特點(diǎn)，在生長(zhǎng)過程中同時(shí)吸收磷或在菌體周圍形成Cd-P沉淀，同步去除鎘和磷，磷的存在降低了鎘對(duì)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(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(yīng)用，屬于廢水生物處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[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(jìn)入環(huán)境中會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，影響水生生物的生長(zhǎng)，甚至危害人體健康，因此需要對(duì)這類廢水進(jìn)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(xué)沉淀、離子交換和反滲透等物理化學(xué)方法?；瘜W(xué)沉淀法因其成本較低，技術(shù)比較成熟而得到廣泛應(yīng)用?；瘜W(xué)沉淀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淀去除。但化學(xué)沉淀法會(huì)產(chǎn)生一定量的污泥，如果不經(jīng)過適當(dāng)處理易造成二次污染，同時(shí)向廢水中加入化學(xué)藥劑會(huì)改變廢水的PH，需要對(duì)處理后的出水進(jìn)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(yōu)勢(shì)，而微生物處理的關(guān)鍵在于尋找對(duì)重金屬處理效率高、具有重金屬高耐受性的菌株。中國(guó)專利CN101153272A (申請(qǐng)?zhí)?00710132243.0)公開了一種重金屬鉛鎘抗性細(xì)菌及其強(qiáng)化植物提取土壤中的鉛鎘重金屬的方法，屬于農(nóng)業(yè)和環(huán)境污染治理【技術(shù)領(lǐng)域】。J62菌株經(jīng)鑒定為伯克霍爾德氏菌屬(BURKHOLDERIA SP.),對(duì)多種重金屬具有抗性，尤其是鉛和鎘，分別達(dá)到PB2+1000MG/L，CD2+2000MG/L。具有固氮、溶磷特性，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高植物抗逆性。液體制劑有效活菌數(shù)為10億個(gè)以上/毫升，固體制劑含有效活菌數(shù)2億個(gè)以上/克。在含重金屬的濕潤(rùn)土壤中播種植物種子，每千克土壤接種108個(gè)細(xì)菌J62/ML的菌液10~20ML，分1_2次接種。促進(jìn)植物生長(zhǎng)，強(qiáng)化植物富集重金屬鉛鎘，提高植物提取修復(fù)效率。
[0005]但目前重金屬微生物修復(fù)主要集中于土壤修復(fù)中，而對(duì)于重金屬超標(biāo)的廢水的處理鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)用。該假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS對(duì)鎘有較高的抗性,并且能同時(shí)去除水中的磷，可利用其高效去除含磷含鎘廢水，將其用于含磷含鎘廢水污染治理，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，環(huán)境友好。
[0007]發(fā)明概述
[0008]一株假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,于2013年12月12日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，地址:武漢市武昌珞珈山，保藏號(hào):CCTCC M2013652。
[0009]本發(fā)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(yǎng)條件下生長(zhǎng)，菌體形態(tài)特征為革蘭氏染色呈陰性，電子顯微鏡下觀察為桿菌，單獨(dú)、成雙或短鏈狀，有莢膜和鞭毛。菌株固體LB培養(yǎng)24h菌落特征為圓形，乳白色。[0010]上述假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS的培養(yǎng)方法,步驟如下:
[0011](I)將假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS接種于液體LB培養(yǎng)基中，25°C活化培養(yǎng)24h，制得活化菌液；
[0012](2)將步驟(1)制得的活化菌液按照10%的體積分?jǐn)?shù)接種于模擬廢水中，在25°C、200r/min的條件下振蕩培養(yǎng)24h,經(jīng)離心，即得假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)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(yǎng)基組分如下:
[0016]蛋白胨10g/L，酵母提取物3g/L，陳海水配制，其中海水鹽度為3.5%。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)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在去除污水中鎘及無機(jī)磷中的應(yīng)用。
[0019]上述應(yīng)用，步驟如下:
[0020](I)取假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌體,去離子水洗漆后,制得菌體吸附劑；
[0021](2)將步驟(1)制得的菌體吸附劑按5~20mg/L的加入量加入含鎘廢水中，在25°C、吸附處理24h，分離吸附鎘后的菌體吸附劑；
[0022](3)將步驟(2)制得的吸附鎘后的菌體吸附劑浸入10mmol/LNa2EDTA，在25°C的條件下解吸處理24h，離心后，回收菌體吸附劑。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)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(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
[0025]1、本發(fā)明所述的菌株具有鎘抗性，在含鎘廢水中仍能生長(zhǎng)，活菌體更能充分利用其吸附及吸收重金屬的特點(diǎn)，在生長(zhǎng)過程中同時(shí)吸收磷或在菌體周圍形成Cd-P沉淀，同步去除鎘和磷，磷的存在降低了鎘對(duì)該菌的毒性；
[0026]2、本發(fā)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(yǎng)、接種到含鎘及磷的培養(yǎng)基中即可，耗時(shí)少，操作簡(jiǎn)單，成本低廉；
[0027]3、本發(fā)明所述的細(xì)菌在短時(shí)間內(nèi)對(duì)鎘和磷的去除率高，鎘離子及無機(jī)磷的最大去除率均大于90%，為生物去除污水中鎘與磷提供了新的途徑；
[0028]4、本發(fā)明所述的菌株能在污水中高效富集吸附重金屬鎘，并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(yè)化應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1:本發(fā)明的去除鎘及磷的效果圖。
[0030]圖2:動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器(DMBR)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ] 其中，1、進(jìn)水池，2、蠕動(dòng)泵，3、生物反應(yīng)器，4、膜組件，5、出水池，6、空氣泵，7、空氣
流量計(jì)，8、空氣擴(kuò)散裝置。[0032]圖3:動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器(DMBR)中Cd (II)的去除率。
【具體實(shí)施方式】:
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所保護(hù)范圍并不限于此。
[0034]實(shí)施例1
[0035]假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS 的篩選:
[0036](I)將取自于中國(guó)南海深海底泥中的193株菌株在海水LB液體培養(yǎng)基中活化后分別涂布于含鎘濃度分別為(50-250)mg/L的固體LB培養(yǎng)基平板上，將平板倒置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，至菌落長(zhǎng)出。
[0037](2)將所有抗鎘水平達(dá)到100mg/L的菌株活化24小時(shí)后，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(yǎng)基中，200r/min搖床培養(yǎng)7天后，將菌液在10000r/min離心分離，測(cè)定上清液中剩余的鎘濃度。
[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(yǎng)條件下生長(zhǎng)，菌體形態(tài)特征為革蘭氏染色呈陰性 ，電子顯微鏡下觀察為桿菌，單獨(dú)、成雙或短鏈狀，有莢膜和鞭毛。菌株固體LB培養(yǎng)24h菌落特征為圓形，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,于2013年12月12日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，地址:武漢市武昌珞珈山，保藏號(hào):CCTCC M2013652。
[0041]實(shí)施例2
[0042]假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS的培養(yǎng)方法,步驟如下:
[0043](I)將實(shí)施例1獲得的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS接種于液體LB培養(yǎng)基中，25°C活化培養(yǎng)24h，制得活化菌液；
[0044](2)將步驟(1)制得的活化菌液按照10%的體積分?jǐn)?shù)接種于模擬廢水中，在25°C、200r/min的條件下振蕩培養(yǎng)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(yǎng)基組分如下:
[0048]蛋白胨10g/L，酵母提取物3g/L，陳海水配制，海水鹽度為3.5%。
[0049]實(shí)施例3
[0050]將實(shí)施例2制得的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌體以體積百分比10%的接種量接種于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(yǎng)48h，離心收集上清液，測(cè)定上清液中的剩余鎘離子濃度和總磷含量。
[0051]經(jīng)鑰銻抗分光光度法和火焰原子吸收法檢測(cè)，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于90%，結(jié)果如圖1所示。[0052]將吸附有鎘的細(xì)菌吸附劑在10000r/min下離心lOmin，用去離子水洗滌兩次，得到吸附鎘后的菌體吸附劑。得到的吸附鎘后的菌體吸附劑懸浮于lOmmol/L的Na2EDTA溶液中，在25°C，200rpm下震蕩24h，測(cè)得鎘的回收率為98.2%，同時(shí)離心回收假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS 菌體。
[0053]實(shí)施例4
[0054]將實(shí)施例2制得的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體以比2%(v/v)接種量接種于LB培養(yǎng)基中，在25°C, 200rpm下培養(yǎng)48h, 10000r/min下離心IOmin得到菌體細(xì)胞團(tuán)，用去離子水洗滌細(xì)胞團(tuán)兩次，得到菌體吸附劑。
[0055]將制備的菌體吸附劑懸浮于含10mg/L鎘的溶液中，在25°C，200rpm下吸附24h，離心收集上清液，測(cè)定上清液中的剩余鎘離子濃度，同時(shí)收集吸附鎘后的菌體吸附劑。
[0056]經(jīng)火焰原子吸收法檢測(cè)，鎘去除率為99.7%。
[0057]將吸附鎘后的菌體吸附劑懸浮于10mmol/L的Na2EDTA溶液中，在25°C，200rpm下震蕩24h,測(cè)得鎘的回收率為98.2%,同時(shí)離心回收假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS 菌體。
[0058]實(shí)施例5
[0059]將經(jīng)過實(shí)施例3與實(shí)施例4回收的假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體重復(fù)循環(huán)利用，經(jīng)過6個(gè)吸附-解吸周期，廢水中鎘的去除率穩(wěn)定在70%以上，鎘的回收率穩(wěn)定在90%以上。
[0060]實(shí)施例6
[0061]本實(shí)施例采用動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器(DMBR)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器(DMBR)采用2組生物反應(yīng)器，每組的有效容積是8L。每組生物反應(yīng)器中置入由PVC框架和無紡織布構(gòu)成的膜組件，其有效面積為0.026m2。每組生物反應(yīng)器底部安裝空氣擴(kuò)散裝置，起到曝氣和攪拌作用。動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器(DMBR)的運(yùn)行條件如表1所示:
[0062]表1
【權(quán)利要求】
1.一株假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,于2013年12月12日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，地址:武漢市武昌珞珈山，保藏號(hào):CCTCC M2013652。
2.如權(quán)利要求1所述的假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.)DSBS的培養(yǎng)方法,其特征在于，步驟如下: (1)將假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS接種于液體LB培養(yǎng)基中，25 °C活化培養(yǎng)24h，制得活化菌液； (2)將步驟(1)制得的活化菌液按照10%的體積分?jǐn)?shù)接種于模擬廢水中，在25°C、200r/min的條件下振蕩培養(yǎng)24h,經(jīng)離心，即得假交替單胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌體。
3.如權(quán)利要求2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于，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(quán)利要求2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的液體LB培養(yǎng)基組分如下: 蛋白胨10g/L，酵母提取物3g/L，陳海水配制，其中海水鹽度為3.5%。
5.如權(quán)利要求2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述步驟(2)中的離心為在10000r/min的條件下離心lOmin。
6.權(quán)利要求1所述假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS在去除污水中鎘及無機(jī)磷中的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟如下: (1)取假交替單胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS菌體,去離子水洗漆后,制得菌體吸附劑； (2)將步驟(1)制得的菌體吸附劑按5~20mg/L的加入量加入含鎘廢水中，在25°C、吸附處理24h，分離吸附鎘后的菌體吸附劑； (3)將步驟(2)制得的吸附鎘后的菌體吸附劑浸入IOmmoI/LNa2EDTA,在25°C的條件下解吸處理24h，離心后，回收菌體吸附劑。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述步驟(3)中的離心為在10000r/min的條件下離心lOmin。
【文檔編號(hào)】C02F101/10GK103740623SQ201410017117
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】周維芝, 黃兆松, 張海鷗, 劉東升 申請(qǐng)人:山東大學(xué)