可用于配制嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的菌株及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域中污泥無(wú)害化生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于電鍍 污泥無(wú)害化處理的微生物及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 電鍍污泥是表面處理行業(yè)的終極固體廢物，成分十分復(fù)雜且毒性大，已被列為國(guó) 家重點(diǎn)危險(xiǎn)廢物（《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》)，但其富含的Cu、Zn、Ni、Cr等重金屬含量遠(yuǎn)高于礦 產(chǎn)開(kāi)發(fā)品位，再利用潛在價(jià)值高，因而成為一種不可多得的、廉價(jià)的可再生有色金屬資源。
[0003] 傳統(tǒng)電鍍污泥資源化回收利用主要包括火法冶煉、化學(xué)濕法浸提或兩者聯(lián)用，但 其存在能耗大、成本高、二次污染嚴(yán)重、處理對(duì)象簡(jiǎn)單等局限性。近年來(lái)，生物浸出（浸提） 法在電鍍污泥資源化回收處理中愈加受到關(guān)注。生物浸提法是近年來(lái)在生物濕法冶金的基 礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的資源化利用新技術(shù)，其是利用微生物的氧化、生物酸溶、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)由于具有成本低、環(huán) 境友好，對(duì)物料組成沒(méi)有嚴(yán)格限制，尤其適合處理復(fù)雜、低品位含金屬的礦石等特點(diǎn)，已成 為世界上礦物資源加工利用的前沿技術(shù)，并已規(guī)?；瘧?yīng)用于Cu、Co、Ni、Zn、U等低品位、分 散、難處理的金屬硫化礦物或其氧化礦物的浸出，或用以去除阻礙與金屬接觸的表面雜質(zhì) (如生物氧化預(yù)處理金礦）。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污泥提供了新的無(wú)害化處理途徑。
[0004] 電鍍污泥中的重金屬（如銅、鋅、鎳、鉻及總鐵（亞鐵）等金屬）含量高，主要以金 屬氧化物或氫氧化物形式存在，部分以硫化物形式存留。生物浸出過(guò)程中，電鍍污泥中大量 存在的亞鐵伴隨其他金屬的浸出而溶出，溶出的亞鐵（Fe 2+)被嗜酸鐵氧化微生物迅速氧化 轉(zhuǎn)變成高鐵（Fe3+)，如反應(yīng)方程式（1)所示。浸出液中大量存在Fe 3+，一方面與Fe2+配合造 成浸出體系高氧化還原電位（ORP Fe3+/Fe2+彡420mV)環(huán)境加速了其他金屬氧化物的溶出，同 時(shí)氧化硫化物而溶出金屬（如反應(yīng)方程式（2)所示）；另一方面大量存在的Fe 3+不穩(wěn)定，容 易形成鐵礬等沉淀但同時(shí)釋放H+(如反應(yīng)方程式（3)所示），進(jìn)而協(xié)助微生物加速金屬溶 出（如反應(yīng)方程式（4)所示）。而具有硫氧化功能的微生物通過(guò)氧化還原態(tài)硫等途徑促進(jìn) 污泥中金屬的溶出，如反應(yīng)方程式（4)~（6)所示。此外，嗜酸微生物代謝產(chǎn)物如丙酮酸、 草酰乙酸等有機(jī)酸通過(guò)螯合等作用溶出金屬。因而，生物法浸提電鍍污泥過(guò)程中，不同功能 (如硫氧化、鐵氧化等）的嗜酸微生物將發(fā)揮重要作用，而優(yōu)良菌種選育及功能菌群優(yōu)化復(fù) 合對(duì)提高微生物浸提電鍍污泥效率，實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬高效浸出起到關(guān)鍵作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一株可用于配制嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的嗜酸鐵質(zhì)菌菌株，其特征在于，該 菌株為保藏號(hào)CCTCC M 2015017的嗜酸鐵質(zhì)菌，其命名為嗜酸鐵質(zhì)菌CSl (Ferroplasma acidiphilum CS1)，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。
2. -株可用于配制嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的耐冷嗜酸鐵氧化菌菌株，其特征在 于，該菌株為保藏號(hào)CCTCC M 2015009的耐冷嗜酸鐵氧化菌，其命名為耐冷嗜酸鐵氧化菌 CS12(Acidithiobacillus ferrivorans CS12)，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。
3. -株可用于配制嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌菌株，其特征在 于，該菌株為保藏號(hào)CCTCC M 2015007的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，其命名為嗜酸氧化亞鐵硫桿 菌CS9(Acidithiobacillus ferrooxidans CS9)，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。
4. 一株可用于配制嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的嗜鐵鉤端螺旋桿菌菌株，其特征在 于，該菌株為保藏號(hào)CCTCC M 2015010的嗜鐵鉤端螺旋桿菌，其命名為嗜鐵鉤端螺旋桿菌 CS13(Leptospirillum ferriphilum CS13)，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。
5. -株可用于配制嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的嗜酸硫化芽孢桿菌菌株，其特征在 于，該菌株為保藏號(hào)CCTCC M 2015006的嗜酸硫化芽孢桿菌，其命名為嗜酸硫化芽孢桿菌 CS5(Sulfobacillus acidophilus CS5)，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。
6. -種嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的應(yīng)用，其特征在于，所述嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合 菌劑主要由權(quán)利要求1所述的嗜酸鐵質(zhì)菌菌株、權(quán)利要求2所述的耐冷嗜酸鐵氧化菌菌株、 權(quán)利要求3所述的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌菌株、權(quán)利要求4所述的嗜鐵鉤端螺旋桿菌菌株、權(quán) 利要求5所述的嗜酸硫化芽孢桿菌菌株共混后配制而成，然后利用所述的嗜酸鐵氧化微生 物復(fù)合菌劑浸提綜合或分質(zhì)的電鍍污泥中的重金屬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述綜合或分質(zhì)的電鍍污泥中含有銅、 鎳、鋅、鉻中的一種或多種重金屬，且電鍍污泥的含水率在50%以上，電鍍污泥干基中重金 屬兀素的總計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%以上的尚品位或0. 5%~3%的低品位。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的應(yīng)用，其特征在于，利用所述的嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌 劑浸提電鍍污泥中的重金屬的具體操作包括以下步驟： (1) 適應(yīng)性預(yù)處理：將所述嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑與待浸提的所述電鍍污泥混 合于含鐵基本鹽/營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中進(jìn)行適應(yīng)性預(yù)處理，連續(xù)振蕩培養(yǎng)至體系氧化還原電位 彡600mV，且菌株生長(zhǎng)處于平穩(wěn)期，總菌濃達(dá)到I X IO8~I X 10 9cells/mL ; (2) 重復(fù)處理：重復(fù)上述步驟（1)的適應(yīng)性預(yù)處理2~5次，每次馴化和連續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng) 的接種濃度均為I X IO7~5 X 10 7cells/mL，獲得穩(wěn)定的耐受電鍍污泥特性的嗜酸鐵氧化微 生物復(fù)合菌劑； (3) 浸提電鍍污泥：將上述步驟（2)獲得的嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑與電鍍污泥、酸 性水混合得混合漿料，然后進(jìn)行連續(xù)攪拌浸出，浸出過(guò)程中在底部通氣，同時(shí)添加酸控制體 系pH于I. 0~2. 5之間，浸出6h~10h，完成浸提操作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述步驟（1)中，連續(xù)振蕩培養(yǎng)的培養(yǎng)溫 度為10°C~50°C，初始pH均為1.0 ~3. 5,混合漿料中電鍍污泥干基含量為5%~20%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述步驟（3)中，混合漿料中的電鍍污泥 干基含量為5%~25%，混合漿料中嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的接種量按體積分?jǐn)?shù)計(jì)為 5%~20%〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了五種可用于配制嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑的菌株，包括嗜酸鐵質(zhì)菌CS1、耐冷嗜酸鐵氧化菌CS12、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌CS9、嗜鐵鉤端螺旋桿菌CS13、嗜酸硫化芽孢桿菌CS5，這五種菌株共混后配制而成的嗜酸鐵氧化微生物復(fù)合菌劑，可用于浸提綜合或分質(zhì)的電鍍污泥中的重金屬。本發(fā)明的配方簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、適應(yīng)性好且通用高效，可高效用于浸提電鍍污泥中的重金屬。CCTCC NO:M 201500620150105CCTCC NO:M 201500720150105CCTCC NO:M 201500920150105CCTCC NO:M 201501020150105CCTCC NO:M 201501720150105
【IPC分類(lèi)】C12R1-07, C12N1-20, C12R1-01, C22B3-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104877933
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510233028
【發(fā)明人】周洪波, 趙邵安
【申請(qǐng)人】周洪波, 趙邵安
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日