一株芽孢杆菌及培养基及用于碱性选矿废水处理中降低pH值的方法

摘要

本发明提供一种芽孢杆菌，该菌种分类名称为：芽孢杆菌(Bacillus sp.)Biometek-T4，保藏单位：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，保藏日期：2013年1月10日，保藏编号：CGMCC No.7118。该菌可接种至臭氧氧化-填料生物膜反应器，采用生物膜接触氧化法处理选矿废水，可以在处理浮选废水过程中通过发酵产有机酸降低废水pH值，使得选锌废水可回用选铅流程，实现浮选废水的处理回用，实现节能减排。

说明书

技术领域

本发明涉及微生物技术领域。特别是涉及一种芽孢杆菌(Bacillussp.)Biometek-T4，其培养基、培养方法以及利用该菌在处理碱性选矿废水过程中降低pH的方法。

背景技术

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，操作pH值在8-9。选铅尾矿分别添加硫酸铜和黄药等药剂活化捕收闪锌矿，操作pH值在11-12。由于优先浮选两阶段药剂制度不同，pH值不同，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。影响选锌废水回用选铅流程的关键因素之一是pH，因此，利用微生物处理过程中发酵产有机酸以降低废水pH值，将有助于实现选锌废水回用选铅流程，实现选矿废水的厂前回用，节能减排。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一株高效的芽孢杆菌菌种，该菌种可有效降低处理废水pH值。

本发明的第二个目的是提供一种可以获取、鉴定培养该细菌的培养基。

本发明的第三个目的是提供一种可以富集、分离培养该细菌的培养基。

本发明的第四个目的是提供一种利用该菌处理碱性选矿废水并降低pH值的方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种芽孢杆菌，该菌种分类名称为：芽孢杆菌(Bacillussp.)Biometek-T4，保藏单位：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，保藏日期：2013年1月10日，保藏编号为：CGMCCNo.7118。

用于获取、鉴定培养所述芽孢杆菌的培养基，该培养基的配方为：2g酵母粉、2g可溶性淀粉、1g葡萄糖、0.5gZnCl₂、0.3gCuCl₂、15g琼脂糖和1000mL蒸馏水，pH为7.0，以下称为固体培养基。

用于富集、分离培养所述芽孢杆菌的培养基，该培养基的配方为：2g酵母粉、2g可溶性淀粉、1g葡萄糖、0.5gZnCl₂、0.3gCuCl₂和1000mL蒸馏水，pH为7.0，以下称为液体培养基。

所述的芽孢杆菌的富集、分离培养方法，将所述芽孢杆菌菌种接种入1L液体培养基中，在20-35℃的培养温度下，摇床培养3-5天。

一种利用芽孢杆菌去除选矿废水中重金属离子的方法，将所述芽孢杆菌的菌种，采用所述的方法进行富集培养后，接种至臭氧氧化-填料生物膜反应器内，接种量为每立方米体积2.5-3L(接菌浓度为10⁸-10⁹cfu/mL)，采用生物膜接触氧化法处理选矿废水。

所述臭氧氧化-填料生物膜反应器的臭氧曝气量为300mL/min，处理时间为0.5-1小时。

所述臭氧氧化-填料生物膜反应器的填料选自市售水处理活性炭。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一株菌株Biometek-T4，该菌株可有效降低浮选废水pH值，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

图1为本发明菌种的扫描电镜照片。

图2为本发明菌种在不同生长温度下的培养结果。

图3为本发明菌种处理废水过程中pH降低情况。

具体实施方式

以下结合具体实例对本发明做进一步详细说明。

本发明所涉及的芽孢杆菌已进行保藏，菌种分类名称为：芽孢杆菌(Bacillussp.)Biometek-T4，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，保藏编号为：CGMCCNo.7118。

实施例1：芽孢杆菌的获取

本发明所述芽孢杆菌的培养方法如下：

(1)首先配制获取、鉴定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，调pH至7.0，随后加入500mgZnCl₂、300mgCuCl₂，15g琼脂糖，121℃下灭菌25分钟后每10mL倒一块平板。

(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；

(3)利用分光光度计测量细菌培养液在600nm处的吸光值，得到的OD600的数值如果在0.6-0.8之间，表明细菌处于旺盛生长的对数生长期，即可进行下一步操作；

(4)采用0.2μm过滤膜将上述培养液中的细菌过滤，并将细菌用20mL无菌蒸馏水洗下。以相对于所制备培养基的体积5％的接种量分别接种于多个步骤(1)制备的培养基中，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。将液体培养基液梯度稀释1、2、3、4、5(分别对应10^-1，10^-2，10^-3，10^-4，10^-5)，分别取100μL稀释液涂布在固体培养基的平板上，30℃培养三天。挑单菌落进行进一步平板划线，分离得到单菌落。挑取单菌落后，转入新的固体培养基平板中，利用平板划线分离法进行分离培养，直至获得单菌落。

实施例2：芽孢杆菌的鉴定

(1)制备液体培养基：

称取2g酵母粉，2g可溶性淀粉，1g葡萄糖加入1000mL蒸馏水中，调pH至7.0，随后加入500mgZnCl₂、300mgCuCl₂，121℃下灭菌25分钟。

(2)鉴定菌种

用扫描电镜观察菌体形态，菌体形态如图1所示。

用16SrDNA克隆文库技术分析鉴定菌种。将单菌落利用液体培养基培养后所得菌液1mL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16SrDNA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，经限制性内切酶酶切分型，初步判断所分离菌种已经是纯培养物，对4个克隆测序。所得序列经Blast比较表明，该菌株为Bacillus属细菌，命名为Biometek-T4。

(3)确定菌株最适生长温度

将已鉴定菌株接种到液体培养基中，通过温度梯度摇床培养，确定细菌的最适生长温度，其生长温度区间如图2所示，显示在20-35℃细菌增殖能力最高。

实施例3：芽孢杆菌的富集、分离培养

将纯化的芽孢杆菌菌种以相对于所制备液体培养基的体积5％的接种量接种入液体培养基中，在20-35℃的培养温度下，100rpm摇床培养3-5天，通过离心机离心收集获得芽孢杆菌。

实施例4

将富集培养的芽孢杆菌Biometek-T4，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，并采用车河选矿厂实际选矿废水进行验证，臭氧曝气量为300mL/min，处理时间为0.5小时，填料为水处理用活性炭，各阶段出水pH值见图3。从图3中可以看出，接种Biometek-T4后，废水pH值通过填料生物膜处理有大幅度下降，达到了回流选铅流程的pH指标。同时，活性炭吸附重金属，也可以使废水的重金属含量达到回流选铅流程的指标。

本发明提供的一株菌株Biometek-T4，可有效降低浮选废水pH值，有利于选锌废水回用选铅流程，从而达到浮选废水的处理回用，实现节能减排。