一种芽孢杆菌及其去除选矿废水中重金属离子的方法

摘要

本发明提供一种芽孢杆菌，菌种名称为Bacillus sp.，保藏单位为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日为：2013年1月10日，保藏登记号为：CGMCC No.7117。该菌可以高效吸附选矿废水中所含重金属。

权利要求

1.一种芽孢杆菌(Bacillus sp.)Biometek-T3，其特征在于，该菌种保藏单位为：中国普通微生物菌种保藏管理中心，地址为：中国科学院微生物研究所，保藏日为：2013年1月10日，保藏登记号为：CGMCC No.7117。

2.权利要求1所述芽孢杆菌的富集、分离培养方法，其特征在于，将含所述芽孢杆菌菌种接种入液体培养基中，在30-40℃的培养温度下，摇床培养3～5天；该液体培养基的配方为：2重量份酵母粉、2重量份可溶性淀粉、1重量份葡萄糖、0.5重量份ZnCl2、0.3重量份CuCl2和1000重量份蒸馏水，pH为7.0。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述芽孢杆菌菌种为含有菌浓度为OD600＝

0.6的权利要求2中所述的液体培养基，所述菌种与空白液体培养基的体积比为1:19。

4.一种利用权利要求1所述芽孢杆菌去除选矿废水中重金属离子的方法，其特征在于，将权利要求1所述芽孢杆菌的菌种，接种至臭氧氧化-填料生物膜反应器内，接种量为每立

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方米接种3L液体培养基，培养基中菌种浓度为10～10cfu/ml，随后采用生物膜接触氧化法处理选矿废水。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述臭氧氧化-填料生物膜反应器的臭氧曝气量为50～300ml/min，处理时间为0.5～1小时。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述臭氧氧化-填料生物膜反应器的填料为活性炭。

说明书

一种芽孢杆菌及其去除选矿废水中重金属离子的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微生物技术领域。特别是涉及一种芽孢杆菌（Bacillus sp.）、其培养方法以及利用该菌处理选矿废水中的方法。

背景技术

[0002] 2010年环境统计年报数据显示，我国有色金属矿山采选工艺重金属排放量占重金属排放总量的41.6%。多金属矿山选矿废水排放量约占有色金属选矿废水30%。以铅锌硫化矿为例，处理每吨矿石需耗水4-10m3。常规的铅锌硫化矿浮选分离过程中，首先添加硫酸锌抑制闪锌矿，再加入乙硫氮等捕收剂优先浮选方铅矿。选铅尾矿分别添加硫酸铜和黄药等药剂活化捕收闪锌矿。由于优先浮选两阶段药剂制度不同，选锌废水中含有锌、铜、铅等重金属，若不加处理直接回用，会严重影响选矿指标，而外排则对环境影响严重。高效快速的去除选矿废水中的重金属离子将有助于实现选矿废水的厂前回用，节能减排。

发明内容

[0003] 本发明的第一个目的是提供一株高效的芽孢杆菌（Bacillus sp.），该菌种可高效的吸附铜、铅、锌等重金属离子。

[0004] 本发明的第二个目的是提供一种可以富集、分离培养该细菌的培养基。

[0005] 本发明的第三个目的是提供一种利用该菌处理选矿废水的方法。

[0006] 本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

[0007] 一种芽孢杆菌（Bacillus sp.），该菌种保藏单位为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日为：2013年1月10日，保藏登记号为：CGMCC No.7117。

[0008] 一种用于富集、分离培养如上所述芽孢杆菌的固体培养基，该培养基的配方为：2重量份酵母粉、2重量份可溶性淀粉、1重量份葡萄糖、0.5重量份ZnCl2、0.3重量份CuCl2、15重量份琼脂糖和1000重量份蒸馏水，pH为7.0。

[0009] 一种用于富集、分离培养如上所述芽孢杆菌的液体培养基，该培养基的配方为：2重量份酵母粉、2重量份可溶性淀粉、1重量份葡萄糖、0.5重量份ZnCl2、0.3重量份CuCl2和1000重量份蒸馏水，pH为7.0。如上所述芽孢杆菌的富集、

[0010] 分离培养方法，将含所述芽孢杆菌菌种接种入如所述的液体培养基中，在30-40℃的培养温度下，摇床培养3～5天。

[0011] 如上所述的方法，优选地，所述芽孢杆菌菌种为含有菌浓度为OD600=0.6的所述的液体培养基，其与空白液体培养基的体积比为1:19。

[0012] 如上所述芽孢杆菌去除选矿废水中重金属离子的方法，其包括，将所述芽孢杆菌的菌种，接种至臭氧氧化-填料生物膜反应器内，接种量为每立方米接种3L液体培养基，培8 9
养基中菌种浓度为10～10cfu/ml，随后采用生物膜接触氧化法处理选矿废水。

[0013] 如上所述的方法，优选地，所述臭氧氧化-填料生物膜反应器的臭氧曝气量为50～300ml/min，处理时间为0.5～1小时。

[0014] 如上所述的方法，优选地，所述臭氧氧化-填料生物膜反应器的填料为活性炭。

[0015] 本发明使用的酵母粉可以是市售的各种酵母粉。

[0016] 本发明的有益效果在于：

[0017] 本发明提供了一种菌株Bacillus sp.，该菌可高效吸附浮选废水中所含重金属离子，从而有利于实现浮选废水的处理回用，实现节能减排。

附图说明

[0018] 图1为本发明菌种的扫描电镜照片。

[0019] 图2为本发明菌种在不同生长温度下的培养结果。

[0020] 图3本发明菌种对三种重金属的吸附结果。

具体实施方式

[0021] 本发明所涉及的芽孢杆菌已进行保藏，菌种名称Bacillus sp.，保藏单位为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日为：2013年1月10日，保藏登记号为：CGMCC No.7117。

[0022] 以下结合具体实例对本发明做进一步详细说明。

[0023] 实施例1本发明芽孢杆菌的获取及鉴定

[0024] 本发明所述芽孢杆菌的培养方法如下：

[0025] （1）配制富集培养芽孢杆菌的液体培养基：称取2g酵母粉，2g可溶性淀粉，1g葡萄糖加入1000ml蒸馏水中，用1mol/LNaOH水溶液调pH至7.0，随后加入500mgZnCl2、300mg CuCl2，121℃下灭菌25分钟；

[0026] 配制富集培养芽孢杆菌的固体培养基：称取2g酵母粉，2g可溶性淀粉，1g葡萄糖加入1000ml蒸馏水中，用1mol/LNaOH水溶液调pH至7.0，随后加入500mgZnCl2、300mg CuCl2，15g琼脂糖，121℃下灭菌25分钟后倒平板；

[0027] （2）向100mL采集自广西车河选矿厂浮选废水水样中加入0.3g酵母粉，在30℃，150rpm震荡培养1周，利用显微镜检测判断细菌生长情况；

[0028] （3）测量细菌培养液在600nm处的吸光值，得到的OD600的数值如果在0.6-0.8之间，即可进行下一步操作；

[0029] （4）采用膜过滤将上述培养液中的细菌过滤，并将细菌用20mL无菌水洗下。以5体积%的接种量分别接种于多个步骤（1）制备的液体培养基中，30℃度进行培养，并设置不接种对照即空白对照（CK）。100rpm培养两周后观察细菌生长情况。将液体培养基梯度稀释-1 -2 -3 -4 -5（10 ，10 ，10 ，10 ，10 ），分别取100μL稀释液涂固体培养基制备的平板，45℃培养三天。
挑取单菌落后，转入新的固体培养基，利用平板划线分离法进行分离培养，直至获得单菌落。

[0030] 用扫描电镜观察菌体形态，菌体形态如图1所示。

[0031] 通过温度梯度摇床培养，其生长温度区间如图2所示。

[0032] 用16S rDNA克隆文库技术分析鉴定菌种。将1mL菌液（单菌落利用液体培养基培养至OD600=0.6后所得菌液）离心得到菌泥，提取总DNA，利用PCR技术以原核生物通用引物530f和1490r扩增16S rDNA片段。PCR产物纯化后与Promega的T-easy载体连接，转化大肠杆菌DH5α。挑取的白色菌落通过菌落PCR确定阳性菌落，经内切酶酶切分型，对4个克隆测序。
所得序列经Blast比较表明，该菌株系Bacillus属细菌。

[0033] 实施例2本发明芽孢杆菌的富集、分离培养

[0034] （1）制备液体培养基：

[0035] 称取2g酵母粉，2g可溶性淀粉，1g葡萄糖加入1000ml蒸馏水中，用1mol/LNaOH水溶液调pH至7.0，随后加入500mg ZnCl2、300mg CuCl2，121℃下灭菌25分钟。

[0036] （2）将实施例1纯化的芽孢杆菌菌种接种入液体培养基中，在25-35℃的培养温度下，摇床培养，3-5天，获得芽孢杆菌，通过离心机离心收集获得芽孢杆菌。

[0037] 实施例3本发明芽孢杆菌对重金属的吸附能力

[0038] 用两个300mL烧瓶分别装入150mL含氯化铜、氯化铅和氯化锌的模拟浮选重金属废水，其中含铜离子40mg/L，铅离子40mg/L和锌离子40mg/L，其中一个烧瓶中放入10mg活性炭，另一烧瓶中放入10mg活性炭+3mg Bacillus sp.离心菌泥（采用实施例2的方法培养至OD600大于0.6后，采用离心的方法收集的菌泥）。摇床培养15min。测试重金属吸附容量，利用离子色谱法测试投入菌泥前和投入菌泥后，重金属浓度变化，浓度之差即为重金属吸附量。结果如图3所示，与空白对比，铜离子的吸附容量提高1.85倍，铅离子吸附容量提高0.51倍，锌离子吸附容量提高2.73倍。证明本发明菌种确实具有高效吸附三种重金属离子的能力。

[0039] 实施例4

[0040] 将实施例2富集培养的Bacillus sp.，接种至臭氧氧化-填料生物膜反应器内，接种量为每立方米填料约2.5L，菌浓度为108cfu/ml，并采用车河选矿厂选矿废水进行验证。臭氧曝气量为300ml/min，处理时间为1小时，填料为活性炭，结果见表1。从表中可以看出，接种Bacillus sp.后，填料生物膜反应器出水铜、铅、锌、砷等多种重金属去除率大于95%。

[0041] 表1本发明菌种接入500m3/d臭氧氧化-填料生物膜选矿废水处理系统对重金属的去除效果

[0042] 表1（单位：mg/L）

[0043]处理方式 Cu Pb Zn CN- Sb As Sn
原水 10.48 0.39 0.12 0.305 ＜0.02 1.21 ＜0.02
混凝沉淀出水 1.47 0.33 0.19 0.048 ＜0.02 0.23 ＜0.02
臭氧出水 0.26 0.14 0.16 0.04 ＜0.02 0.054 ＜0.02
填料生物膜出水 0.023 0.098 0.035 0.022 ＜0.02 0.0067 ＜0.02