一株高效去除废水中镉和磷的假交替单胞菌及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一株高效去除废水中镉和磷的假交替单胞菌及其应用。一株假交替单胞菌（Pseudoalteromonas?sp.）DSBS，于2013年12月12日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：武汉市武昌珞珈山，保藏号:CCTCC?M2013652。本发明所述的菌株具有镉抗性，在含镉废水中仍能生长，活菌体更能充分利用其吸附及吸收重金属的特点，在生长过程中同时吸收磷或在菌体周围形成Cd-P沉淀，同步去除镉和磷，磷的存在降低了镉对该菌的毒性。
【专利说明】一株高效去除废水中镉和磷的假交替单胞菌及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一株高效去除废水中镉和磷的假交替单胞菌及其应用，属于废水生物处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电镀和化工废水中常含有一定浓度的镉和磷,这类废水进入环境中会对环境造成严重的污染，影响水生生物的生长，甚至危害人体健康，因此需要对这类废水进行处理才能排放。
[0003]目前，处理含重金属废水的方法主要是化学沉淀、离子交换和反渗透等物理化学方法。化学沉淀法因其成本较低，技术比较成熟而得到广泛应用。化学沉淀法通过向废水中加入药剂(NaOH、石灰等)使水中重金属离子生成难溶盐而沉淀去除。但化学沉淀法会产生一定量的污泥，如果不经过适当处理易造成二次污染，同时向废水中加入化学药剂会改变废水的PH，需要对处理后的出水进行二次处理，增加了废水处理的成本。
[0004]微生物处理方法具有上述方法无法比拟的优势，而微生物处理的关键在于寻找对重金属处理效率高、具有重金属高耐受性的菌株。中国专利CN101153272A (申请号200710132243.0)公开了一种重金属铅镉抗性细菌及其强化植物提取土壤中的铅镉重金属的方法，属于农业和环境污染治理【技术领域】。J62菌株经鉴定为伯克霍尔德氏菌属(BURKHOLDERIA SP.),对多种重金属具有抗性，尤其是铅和镉，分别达到PB2+1000MG/L，CD2+2000MG/L。具有固氮、溶磷特性，促进植物生长，提高植物抗逆性。液体制剂有效活菌数为10亿个以上/毫升，固体制剂含有效活菌数2亿个以上/克。在含重金属的湿润土壤中播种植物种子，每千克土壤接种108个细菌J62/ML的菌液10~20ML，分1_2次接种。促进植物生长，强化植物富集重金属铅镉，提高植物提取修复效率。
[0005]但目前重金属微生物修复主要集中于土壤修复中，而对于重金属超标的废水的处理鲜有报道。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术的不足，提供一株高效去除废水中镉和磷的假交替单胞菌及其应用。该假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS对镉有较高的抗性,并且能同时去除水中的磷，可利用其高效去除含磷含镉废水，将其用于含磷含镉废水污染治理，操作简单，价格低廉，环境友好。
[0007]发明概述
[0008]一株假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,于2013年12月12日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址:武汉市武昌珞珈山，保藏号:CCTCC M2013652。
[0009]本发明所述菌株假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌株可在15~30°C，pH值7~8，盐度为2%~5%培养条件下生长，菌体形态特征为革兰氏染色呈阴性，电子显微镜下观察为杆菌，单独、成双或短链状，有荚膜和鞭毛。菌株固体LB培养24h菌落特征为圆形，乳白色。[0010]上述假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS的培养方法,步骤如下:
[0011](I)将假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS接种于液体LB培养基中，25°C活化培养24h，制得活化菌液；
[0012](2)将步骤(1)制得的活化菌液按照10%的体积分数接种于模拟废水中，在25°C、200r/min的条件下振荡培养24h,经离心，即得假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌体。
[0013]根据本发明优选的，所述步骤(2)中的模拟废水成份如下:
[0014]葡萄糖4.6g/L,醋酸钠1.5g/L,氯化钠3.5g/L,七水合硫酸镁2.4g/L,氯化铵
2.6g/L，镉(Cd (HNO3) 2.4H20)和总磷(K2HPO4)浓度分别为 6.5mg/L 和 7.5mg/L，初始 pH7.5。
[0015]所述的液体LB培养基组分如下:
[0016]蛋白胨10g/L，酵母提取物3g/L，陈海水配制，其中海水盐度为3.5%。
[0017]根据本发明优选的,所述步骤(2)中的离心为在10000r/min的条件下离心lOmin。
[0018]上述假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS在去除污水中镉及无机磷中的应用。
[0019]上述应用，步骤如下:
[0020](I)取假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌体,去离子水洗漆后,制得菌体吸附剂；
[0021](2)将步骤(1)制得的菌体吸附剂按5~20mg/L的加入量加入含镉废水中，在25°C、吸附处理24h，分离吸附镉后的菌体吸附剂；
[0022](3)将步骤(2)制得的吸附镉后的菌体吸附剂浸入10mmol/LNa2EDTA，在25°C的条件下解吸处理24h，离心后，回收菌体吸附剂。
[0023]根据本发明优选的,所述步骤(3)中的离心为在10000r/min的条件下离心lOmin。
[0024]本发明具有如下优点
[0025]1、本发明所述的菌株具有镉抗性，在含镉废水中仍能生长，活菌体更能充分利用其吸附及吸收重金属的特点，在生长过程中同时吸收磷或在菌体周围形成Cd-P沉淀，同步去除镉和磷，磷的存在降低了镉对该菌的毒性；
[0026]2、本发明所述的菌株在镉及磷去除过程中只需将保藏菌种活化、培养、接种到含镉及磷的培养基中即可，耗时少，操作简单，成本低廉；
[0027]3、本发明所述的细菌在短时间内对镉和磷的去除率高，镉离子及无机磷的最大去除率均大于90%，为生物去除污水中镉与磷提供了新的途径；
[0028]4、本发明所述的菌株能在污水中高效富集吸附重金属镉，并且在特定溶剂中解吸附，菌株可以有效地回收再利用，具有广阔的工业化应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1:本发明的去除镉及磷的效果图。
[0030]图2:动态膜生物反应器(DMBR)的结构示意图；
[0031 ] 其中，1、进水池，2、蠕动泵，3、生物反应器，4、膜组件，5、出水池，6、空气泵，7、空气
流量计，8、空气扩散装置。[0032]图3:动态膜生物反应器(DMBR)中Cd (II)的去除率。
【具体实施方式】:
[0033]下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围并不限于此。
[0034]实施例1
[0035]假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS 的筛选:
[0036](I)将取自于中国南海深海底泥中的193株菌株在海水LB液体培养基中活化后分别涂布于含镉浓度分别为(50-250)mg/L的固体LB培养基平板上，将平板倒置于培养箱中培养，至菌落长出。
[0037](2)将所有抗镉水平达到100mg/L的菌株活化24小时后，以2% (v/v)的接种量接种到含镉浓度为50mg/L的100ml海水LB液体培养基中，200r/min摇床培养7天后，将菌液在10000r/min离心分离，测定上清液中剩余的镉浓度。
[0038](3)选取镉去除效果最好的菌株。
[0039]得到的菌株可在15~30°C，pH值7~8，盐度为2%~5%培养条件下生长，菌体形态特征为革兰氏染色呈阴性 ，电子显微镜下观察为杆菌，单独、成双或短链状，有荚膜和鞭毛。菌株固体LB培养24h菌落特征为圆形，乳白色。命名为:假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS0
[0040]该假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,于2013年12月12日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址:武汉市武昌珞珈山，保藏号:CCTCC M2013652。
[0041]实施例2
[0042]假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS的培养方法,步骤如下:
[0043](I)将实施例1获得的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS接种于液体LB培养基中，25°C活化培养24h，制得活化菌液；
[0044](2)将步骤(1)制得的活化菌液按照10%的体积分数接种于模拟废水中，在25°C、200r/min的条件下振荡培养24h,在10000r/min的条件下离心IOmin,即得假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS 菌体。
[0045]所述步骤(2)中的模拟废水成份如下:
[0046]葡萄糖4.6g/L,醋酸钠1.5g/L,氯化钠3.5g/L,七水合硫酸镁2.4g/L,氯化铵
2.6g/L，镉(Cd (HNO3) 2.4H20)和总磷(K2HPO4)浓度分别为 6.5mg/L 和 7.5mg/L，初始 pH7.5。
[0047]所述的液体LB培养基组分如下:
[0048]蛋白胨10g/L，酵母提取物3g/L，陈海水配制，海水盐度为3.5%。
[0049]实施例3
[0050]将实施例2制得的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS菌体以体积百分比10%的接种量接种于250ml装有100ml模拟废水的锥形瓶中，其中镉、总磷浓度分别为6.5mg/L和7.5mg/L, pH值为7.5，在25°C的条件下培养48h，离心收集上清液，测定上清液中的剩余镉离子浓度和总磷含量。
[0051]经钥锑抗分光光度法和火焰原子吸收法检测，磷和镉含量显著下降，且磷先被去除，最终磷和镉的去除率均大于90%，结果如图1所示。[0052]将吸附有镉的细菌吸附剂在10000r/min下离心lOmin，用去离子水洗涤两次，得到吸附镉后的菌体吸附剂。得到的吸附镉后的菌体吸附剂悬浮于lOmmol/L的Na2EDTA溶液中，在25°C，200rpm下震荡24h，测得镉的回收率为98.2%，同时离心回收假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.) DSBS 菌体。
[0053]实施例4
[0054]将实施例2制得的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌体以比2%(v/v)接种量接种于LB培养基中，在25°C, 200rpm下培养48h, 10000r/min下离心IOmin得到菌体细胞团，用去离子水洗涤细胞团两次，得到菌体吸附剂。
[0055]将制备的菌体吸附剂悬浮于含10mg/L镉的溶液中，在25°C，200rpm下吸附24h，离心收集上清液，测定上清液中的剩余镉离子浓度，同时收集吸附镉后的菌体吸附剂。
[0056]经火焰原子吸收法检测，镉去除率为99.7%。
[0057]将吸附镉后的菌体吸附剂悬浮于10mmol/L的Na2EDTA溶液中，在25°C，200rpm下震荡24h,测得镉的回收率为98.2%,同时离心回收假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS 菌体。
[0058]实施例5
[0059]将经过实施例3与实施例4回收的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌体重复循环利用，经过6个吸附-解吸周期，废水中镉的去除率稳定在70%以上，镉的回收率稳定在90%以上。
[0060]实施例6
[0061]本实施例采用动态膜生物反应器(DMBR)，其结构示意图如图2所示。动态膜生物反应器(DMBR)采用2组生物反应器，每组的有效容积是8L。每组生物反应器中置入由PVC框架和无纺织布构成的膜组件，其有效面积为0.026m2。每组生物反应器底部安装空气扩散装置，起到曝气和搅拌作用。动态膜生物反应器(DMBR)的运行条件如表1所示:
[0062]表1
【权利要求】
1.一株假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS,于2013年12月12日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址:武汉市武昌珞珈山，保藏号:CCTCC M2013652。
2.如权利要求1所述的假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.)DSBS的培养方法,其特征在于，步骤如下: (1)将假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS接种于液体LB培养基中，25 °C活化培养24h，制得活化菌液； (2)将步骤(1)制得的活化菌液按照10%的体积分数接种于模拟废水中，在25°C、200r/min的条件下振荡培养24h,经离心，即得假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)DSBS菌体。
3.如权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述步骤(2)中的模拟废水成份如下: 葡萄糖4.6g/L，醋酸钠1.5g/L，氯化钠3.5g/L，七水合硫酸镁2.4g/L，氯化铵2.6g/L，镉(Cd (HNO3) 2.4H20)和总磷(K2HPO4)浓度分别为 6.5mg/L 和 7.5mg/L，初始 pH7.5。
4.如权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述的液体LB培养基组分如下: 蛋白胨10g/L，酵母提取物3g/L，陈海水配制，其中海水盐度为3.5%。
5.如权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述步骤(2)中的离心为在10000r/min的条件下离心lOmin。
6.权利要求1所述假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS在去除污水中镉及无机磷中的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤如下: (1)取假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.) DSBS菌体,去离子水洗漆后,制得菌体吸附剂； (2)将步骤(1)制得的菌体吸附剂按5~20mg/L的加入量加入含镉废水中，在25°C、吸附处理24h，分离吸附镉后的菌体吸附剂； (3)将步骤(2)制得的吸附镉后的菌体吸附剂浸入IOmmoI/LNa2EDTA,在25°C的条件下解吸处理24h，离心后，回收菌体吸附剂。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述步骤(3)中的离心为在10000r/min的条件下离心lOmin。
【文档编号】C02F101/10GK103740623SQ201410017117
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】周维芝, 黄兆松, 张海鸥, 刘东升 申请人:山东大学