高效生物淋滤复合菌系及其污泥脱铬过程中的应用转让专利
申请号 : CN201910954916.3
文献号 : CN110724649B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 汤岳琴 , 曾静 , 苟敏 , 孙照勇 , 夏子渊
申请人 : 四川大学
摘要 :
权利要求 :
1.生物淋滤复合菌系,其特征在于,所述复合菌系由功能菌株和辅助菌株组成,所述功能菌株采用Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990,所述辅助菌株采用Acidiphilium cryptum ATCC 33463、Rhodotorula mucilaginosa ATCC 9449、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014和Sulfobacillus acidophilus ATCC
700253中的一种菌株或多种菌株的组合菌株;
在相应的组合菌株中,满足:
Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990与Acidiphilium cryptum ATCC 33463的配比为1:10;
Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990与Rhodotorula mucilaginosa ATCC
9449的配比为1:1;
Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990与Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014的配比为1:1;
Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990与Sulfobacillus acidophilus ATCC
700253的配比为1:1。
2.根据权利要求1所述的生物淋滤复合菌系,其特征在于,所述复合菌系是由Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990与Acidiphilium cryptum ATCC 33463、Rhodotorula mucilaginosa ATCC 9449、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC
1.7014、Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253中任意一种菌株组成的两组分体系。
3.根据权利要求1所述的生物淋滤复合菌系,其特征在于,所述复合菌系是由Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990和Rhodotorula mucilaginosa ATCC 9449与Acidiphilium cryptum ATCC 33463、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC
1.7014、Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253中任意一种菌株组成的三组分体系。
4.根据权利要求1所述的生物淋滤复合菌系,其特征在于,所述复合菌系是由Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990与Acidiphilium cryptum ATCC 33463、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014、Sulfobacillus acidophilus ATCC
700253中任意两种菌株组成的三组份体系。
5.根据权利要求1所述的生物淋滤复合菌系,其特征在于,所述复合菌系是由Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990和Rhodotorula mucilaginosa ATCC 9449与Acidiphilium cryptum ATCC 33463、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC
1.7014、Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253中任意两种菌株组成的四组分体系。
6.根据权利要求1所述的生物淋滤复合菌系,其特征在于,所述复合菌系是由Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014、 Acidiphilium cryptum ATCC 33463、和Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253组成的四组分体系。
7.根据权利要求1所述的生物淋滤复合菌系,其特征在于,所述复合菌系是由Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990、Acidiphilium cryptum ATCC 33463、Rhodotorula mucilaginosa ATCC 9449、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC
1.7014和Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253组成的五组分体系。
8.权利要求1~7任一项所述的生物淋滤复合菌系在污泥脱铬过程中的应用。
9.根据权利要求8所述的高效生物淋滤复合菌系在污泥脱铬过程中的应用,其特征在于,所述复合菌系用于制革污泥脱铬。
说明书 :
高效生物淋滤复合菌系及其污泥脱铬过程中的应用
技术领域
背景技术
大约只有60%铬盐得到了有效利用,其余的铬最终都进入了制革污泥(铬含量可高达1%~
4%),其安全处置是皮革行业可持续发展的关键之一。生物淋滤技术是在有氧条件下,以二
氧化碳为主要碳源、硫粉为主要能源,利用嗜酸菌的氧化还原反应及酸化等作用,将污泥等
固相中的部分难溶或不可溶成分(如金属硫化物)转为可溶性而溶出进入液相中,最后通过
固液分离加以去除。生物淋滤因其高效率、低成本、操作简单等优势而受到研究者的极大关
注,已被应用于处理低品位矿、受金属污染的土壤、底泥、污水污泥等。但目前对于生物淋滤
法处理制革污泥的关注和研究却非常有限。生物淋滤周期通常较长(8~44天),极大地限制
了这项技术的推广和应用。这个问题可从选择高效的淋滤微生物以及优化淋滤工艺条件两
方面入手加以解决。
钩端螺旋菌属(Leptospirillum)、嗜酸菌属(Acidiphilium)等自养菌。许多研究表明污泥
存在的某些可溶性小分子有机物对硫杆菌等自养菌的生长具有明显的抑制作用,影响淋滤
效果。
发明内容
的高效生物淋滤复合菌系及其污泥脱铬过程中的应用。
cryptum ATCC 33463、Rhodotorula mucilaginosa ATCC 9449、Alicyclobacillus
cycloheptanicus CGMCC 1.7014和Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253中的一种菌
株或多种菌株的组合菌株。
Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014、Sulfobacillus acidophilus ATCC
700253中任意一种菌株组成的两组分体系。
Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014、Sulfobacillus acidophilus ATCC
700253中任意一种菌株组成的三组分体系。
Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253中任意两种菌株组成的三组份体系。
Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014、Sulfobacillus acidophilus ATCC
700253中任意两种菌株组成的四组分体系。
33463、和Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253组成的四组分体系。
Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014和Sulfobacillus acidophilus ATCC
700253组成的五组分体系。
果,缩短淋滤周期,提高淋滤效率。此外,本发明在复配菌系中加入异养酵母菌,利于进一步
提高淋滤效率,且未发现有关酵母菌在生物淋滤方面的应用。
具体实施方式
发明的限定。
菌,待用;C液:分子生物学级琼脂糖15~20g,200mL蒸馏水。A、C液分别在121℃下灭菌
15min,待各溶液冷却至60℃后,将A、B、C液三者混匀,迅速倒板待用。液体培养基不添加琼
脂糖,并以5g/L单质硫代替五水硫代硫酸钠作为能源物质,采用间歇灭菌法处理硫粉。用于
培养Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990。
0.3g,六水氯化钴0.2g,二水氯化铜0.01g,六水氯化镍0.02g,二水钼酸钠0.03g,蒸馏水
1000mL。A、B液分别于在121℃下灭菌15min,待各溶液冷却至60℃后混合。用于培养
Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014。
Sulfobacillus acidophilus ATCC 700253。
500mL。A、B液分别于在121℃下灭菌15min,待各溶液冷却至60℃后混匀,倒板。液体培养基
不加琼脂粉即可。用于培养Acidiphilium cryptum ATCC 33463
mucilaginosa ATCC9449
实验。该实验在250mL摇瓶中进行,制革污泥的浓度为2%(w/v,干重),硫粉添加量为0.5%
8
(w/v),分别开展了菌株接种量为10%、5%和2%(v/v)梯度实验(菌浓度约1×10 cell/
ml),用无菌水补足至100mL工作体积。制革污泥经过121℃,15min的灭菌处理,硫粉作间歇
灭菌处理。采用无菌水代替接种液进行接种作空白试验。摇瓶置于30℃恒温水浴槽中200r/
2‑
min培养条件下完成生物淋滤过程。每2天取样并测定pH、ORP、SO4 和铬离子的浓度等参数。
每个实验重复至少两次。
acidophilus ATCC700253、Alicyclobacillus cycloheptanicus CGMCC 1.7014、
Acidiphilium cryptum ATCC 33463和Rhodotorula mucilaginosa ATCC 9449按不同组合
形式构成的复合菌群作接种物,分别开展了Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990
与各配合菌株在不同菌浓度比例条件下对制革污泥中铬脱除能力的评价实验,其中
8
Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 53990接种量为5%(v/v,菌浓度约1×10 cell/
ml)。用无菌水补足至100mL工作体积,以不接种复合菌群的体系为对照组。摇瓶置于30℃恒
2‑
温水浴槽中200r/min培养条件下完成生物淋滤过程。每2天取样并测定pH、ORP、SO4 和铬离
子的浓度等参数。每个实验重复至少两次。五个菌株的信息及命名如下:
滤过程中相关参数的变化情况因菌种的不同而有差异,且在淋滤前4天差异较为显著。对比
发现在前4天中,各优势菌种对淋滤体系的酸化速率、淋滤效率贡献的显著程度顺序依次为
A>Sa>Rm>Ac.。到第6天时,各复合菌体系的参数变化趋于一致,各体系的铬淋滤效率为84%
~88%。
天即可将体系的pH降低至3.1~3.0,当淋滤进行到第6天时,各体系的pH下降至1.5左右。由
此可见接种复合菌的淋滤体系具有更高的酸化速率,在相同时间内,接种复合菌的淋滤体
系具有更高的硫酸浓度。
20%及以上。经过6天的淋滤,对铬的淋滤效率为91%~94%。
滤第2天时,(At+Sa+Ac)体系的pH值稍高,为4.6,到淋滤第6天时,降至1.88。而(At+A+Sa)和
(At+A+Ac)体系在淋滤第2天时,pH分别低至2.88和3.1。到淋滤第6天时,pH分别低至1.46和
1.47。可见接种复合菌的淋滤体系具有更高的酸化速率,其中以(At+A+Sa)和(At+A+Ac)体
系酸化速率最高,(At+Sa+Ac)最慢。
铬浸出效率为71%,(At+Sa+Ac)的铬浸出效率为79%,(At+A+Sa)和(At+A+Ac)对铬的淋滤
效率则高达98%和95%。
第2天,各体系的pH值便均降至约3,到第6天时,各体系的pH下降至1.44左右。ORP和SO4‑浓
度的变化也趋于一致,且远远高于At体系。
步提高体系的淋滤效率。
2
更高的酸化速率。从ORP值和SO4‑浓度的变化来看,接种复合菌的体系具有更高的硫氧化菌
活性和硫氧化速率。
率。由此可见,接种三种辅助细菌时,能进一步提高生物淋滤制革污泥的铬脱除效率。
2
具有更高的酸化速率。从ORP值和SO4‑浓度的变化来看,接种复合菌的体系具有更高的硫氧
化菌活性和硫氧化速率。
体系淋滤效率的无显著影响,都能取得优异的淋滤效果。
率的提高。其中在三种辅助细菌均加入,以及三种辅助细菌和酵母菌同时加入的情况下脱
铬效果最佳。
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的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含
在本发明的保护范围之内。