纤维微菌及其对含铬废水处理的应用
纤维素微生物及其在含铬废水处理中的应用
【专利摘要】本发明公开了一种纤维微菌及其在处理含铬废水中的应用,该菌为纤维微菌GTM1。该菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地点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,保藏登记号为CGMCC No.12346,保藏日期为2016年4月15日。本发明提供的纤维微菌GTM1对高浓度含铬废水(/L六价铬)具有较强的还原能力,在24h内从/L还原至140mg/L,还原率为86%。本发明提供的纤维微菌GTM1对六价铬具有还原作用。 将其用于铬污染水体的修复,可以促进可用铬向难利用铬转化,降低铬的毒性。CGMCC No. 15
【专利说明】
纤维素微生物及其在含铬废水处理中的应用
技术领域
[0001] 本发明涉及环境微生物修复技术领域,具体涉及一种纤维微杆菌及其在含铬废水处理中的应用。
【背景技术】
[0002] 随着全球经济的快速发展,重金属污染已经成为越来越重要的环境问题之一,虽然铬是人体必需的微量元素,但是六价铬能够穿过原核生物和真核生物的细胞膜,引起细胞氧化损伤,造成致畸、致癌病变,因此过量的六价铬具有很强的毒性。
铬盐系列产品是化工-轻工-高级合金材料的重要基础原料,广泛应用于制革、电镀、合金、颜料、印染、胶印及农业等行业。我国每年铬盐产量已超过16万吨,铬渣排放量为35万~42万吨,其中所含的六价铬约3500吨。目前,我国已有多处地方报道土壤、水体因铬污染而受到危害,因此铬污染环境的治理显得日益重要,因此如何将其还原为低毒、易利用的三价铬成为铬污染治理的重要环节。
目前已知的将六价铬还原为三价铬的方法主要有化学还原法、电化学处理法、离子交换法和蒸发回收法,但这些方法成本高、效率低、操作复杂,且会产生大量有毒污泥,需要进一步复杂的处理程序,且易产生二次污染,难以推广。
近年来利用细菌处理Cr(VI)的生物修复方法引起了人们的关注。微生物修复技术是利用微生物自身特性,通过吸附、固定、转化、分解和氧化还原等机理达到污染物处理目的。生物修复方法由于具有成本低、易操作、无二次污染等诸多优点而受到重视,如中国发明专利(申请号:2.3)公开了一株苏云金芽孢杆菌YB-03菌株,保藏号为.5653,在24h内可将Cr(VI)由100mg/L还原为72mg/L,还原率为28%。 但现有的这些微生物对六价铬的抵抗力较差,特别是对六价铬浓度的要求较高,当超过200mg/L时还原能力较低,或还原所需时间较长,距离在工业高浓度铬污染控制的应用还有一定的距离。
【发明概要】
[0006] 鉴于此,本发明的目的在于提出一种纤维微菌及其在含铬废水处理中的应用,以促进可利用的铬向难以利用的铬,特别是高浓度含铬水的转化。
[0007] 基于上述目的,本发明提供了一种纤维微杆菌,该纤维微杆菌为.GTM1。该菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地点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,保藏登记号为.12346,保藏日期为2016年4月15日。
[0008] 本发明还提供一种菌剂,其含有上述的纤维微菌。
[0009] 在本发明的一些实施例中, 所述菌剂用于还原含铬水。
[00?0] 在本发明的一些实施例中,水中六价铬浓度大于或等于500mg/L。
[0011] 本发明还提供了上述纤维微菌在处理含铬废水中的应用, 用于对含铬水进行还原。
[0012] 在本发明的一些实施例中, 所述水体中六价络合物浓度大于或等于 500mg/L。
由上可见,本发明提供的纤维微菌GTM1对六价铬具有还原作用,用于铬污染水体的修复,可以促进可利用铬向难利用铬转化,降低铬的毒性。与现有技术相比,本发明具有以下有益优点:
[0014]sp.GTM1对于高浓度含铬废水(1/L六价铬)有较强的还原能力,24h内由1/L还原至140mg/L,还原率为86%。
[0015] 直接向低浓度(1-10mg/L)六价铬水体中添加1% Ce I Iu sp.GTM1菌具有较强的还原能力,还原率约为25-37%,因此直接应用 Ce I.GTM1可有效对低浓度水体铬污染进行原位修复,且修复成本较低。
【附图的简要说明】
图1为本发明实施例含丛培养基上sp.GTM1的菌落形态;
图2为本发明实施例sp.GTM1的菌体形态在扫描电镜下观察;
图3为本发明实施例sp.GTM1分别在含有重铬酸钾/L和不含重铬酸钾的LB中的生长曲线图;
图4为本发明实施例sp.GTM1分别在含100μL重铬酸钾的LB中还原曲线图;
[0020]图5为本发明实施例4中GTM1在分别含有1、5、10、50mg/L重铬酸钾的水体中的修复效果。
【详细方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。
实施例1 纤维微生物的筛选、还原能力检测及菌株鉴定
1)筛选:
[0024] 采集河南义乌铬矿附近含铬废水,4°C保存,运回实验室,作为目标菌的筛选材料。
按照如下配方分别配制高浓度液体含铬培养基和固体含铬培养基,液体含铬培养基如下:胰蛋白胨10g,酵母膏5g,,重铬酸钾()2.46g摇匀容器至溶质溶解,用5mol/L NaOH调节pH至7.0,用去离子水定容至1L,121℃高压蒸汽灭菌20min。固体含铬培养基与液体含铬培养基相同,加入15g琼脂粉。
将3mL含铬废水加入到150mL液体含铬培养基中,在37℃、150r/min条件下培养96h后选取3mL培养液,转移至150mL液体含铬培养基中,37℃,150r/min继续培养96h;选取1mL培养液,涂抹在固体含铬培养基中,放入37℃条件下培养48h。
[0027] 选取5株原始菌株进行分离,并按顺序编号保存。
2)还原能力检测:采用投加外源重铬酸钾()的方法模拟六价铬污水,投加重铬酸钾的量为/L,对应六价铬的量为/L。设置空白对照、微生物对照等2个对照组(每组重复2次),研究微生物对铬的还原效果。
具体为:将每株菌株接种于1L LB培养基(30 ℃)中,摇床培养48h,离心收集菌体并用磷酸盐缓冲液(0.02M;pH=7)配置成OD值为0.2的菌悬液,再将菌悬液以1%接种量接种于预先配制的含重铬酸钾(/L)的200mL LB培养基中(无菌空白对照仅加入相应比例的无菌水),摇床培养(37 ℃,),72h后测定水样中剩余六价铬浓度,最终确定细菌GTM1对六价铬的去除效果最明显,降低率超过50%。
3)菌种鉴定:提取菌株GTM1总DNA,利用通用引物27FW-37)和HgSRG'-m')扩增16S rDNA片段16S rDNA,测序结果如下(sp.GTM1的16S rDNA基因序列信息):
[0031]
[0032] 将测序序列与NCBI数据库进行序列相似性比对,初步鉴定菌株GTM1属于sp.属,相似性为99%。经16S rDNA比对,也确定为sp.GTM1。
[0033] 4)菌株保藏:本发明人将筛选得到的对铬修复效果明显的菌株命名为sp.GTM1,并于2016年4月15日向中国普通微生物菌种保藏管理中心提交专利保藏,保藏编号为CGMCC No.12346。
实施例p.GTM1的生物学特性:
革兰氏染色阳性,不具有运动性。在固体培养基平板上,直径1.4-4.0mm,圆形,透明,水滴状,圆形脐突,表面光滑湿润,边缘整齐的菌落形态,如图1所示。扫描电镜下观察结果如图2所示,图像显示sp.GTM1细胞呈短杆状,表面光滑平整,细胞长约2-3μm,宽0.5-1μm。菌株的保存方法是:将50%甘油与等体积的菌株混合,置于-80℃冰箱中保存。
[0036] 实施例sp.GTM1菌株对高浓度含铬废水的还原实验(/L六价铬)
将GTM1接入200 mL LB培养液(LB配方:1 g/mL蛋白胨、58 μg酵母膏、10 μg氯化钠,pH=8.0,121 ℃灭菌20 min),过夜活化后sp.GTM1活菌数可达1.0×18 CFU/ml以上。将接种量分别转移至500 mL新鲜灭菌的含1/L六价铬和不含六价铬的LB培养基中,38 ℃摇床培养,每8 h取样一次。 利用血细胞计数器绘制GTM1在重铬酸钾浓度/L和不含重铬酸钾培养条件下的生长曲线,如图3所示。采用硫酸亚铁铵滴定法和二苯碳酰二肼分光光度法检测总铬和Cr(VI)浓度,如图4所示。
结果表明:(1)sp.GTM1在营养成分丰富的含铬废水中能够实现大量增殖,活菌数量达到1.5×19CFU/ml以上;(2)sp.GTM1具有较强的铬还原能力,8h内可将Cr(VI)从100mg/L还原至410mg/L,还原率为59%;16h内可将Cr(VI)从100mg/L还原至180mg/L,还原率为82%;24h内可将Cr(VI)从100mg/L还原至140mg/L,还原率为86%。因此,该菌株在添加部分营养成分后,具有处理高浓度含铬废水的工程应用基础。
实施例4 CeI sp.GTM1对低浓度含铬废水(1~50mg/L六价铬)还原实验
将本发明中的sp.GTM1菌悬液(OD6QQ值为0.2的菌悬液),按1/100(v/v)接种量,将菌悬液分别转移至200mL含有1、5、10、50mg/L Cr(VI)的自来水中(每组3个平行),38℃摇床培养,48h后离心测定溶液中剩余六价铬的浓度,并计算六价铬的去除率,如图5所示:Ce I sp.GTM1对低浓度(1~10mg/L)六价铬具有较强的还原能力,还原率约为25~37%。因此,应用Ce I sp.GTM1可以有效地对低浓度水体铬污染进行原位修复。
由此可以看出,本发明与现有技术相比,具有以下有益优点:
[0042]sp.GTM1对于高浓度含铬废水(1/L六价铬)有较强的还原能力,24h内从1/L还原至140mg/L,还原率为86%。
[0043] 直接向低浓度(1-10mg/L)六价铬水体中添加1% Ce I Iu sp.GTM1菌具有较强的还原能力,还原率约为25-37%,因此直接应用 Ce I.GTM1可有效对低浓度水体铬污染进行原位修复,且修复成本较低。
本领域技术人员应理解,上述任一实施例的论述仅为示例,并非旨在暗示本公开内容(包括权利要求)的范围限于这些示例;在本发明的构思下,上述实施例或不同实施例中的技术特征还可以相互组合,并且本发明的不同方面还有许多如上所述的其他变化,为简明起见,在此不再详述。因此,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
主权
1.一种纤维微菌,其特征在于,其为纤维微菌.GTM1,该菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地点为北京市朝阳区北辰西路1号3号院中国科学院微生物研究所,保藏登记号为CGMCC No.12346,保藏日期为2016年4月15日。2.一种菌剂,其特征在于,所述菌剂中含有权利要求1所述的纤维微菌。3.根据权利要求2所述的菌剂,其特征在于,所述菌剂用于还原含铬水体。4.根据权利要求3所述的菌剂,其特征在于,水中六价铬浓度大于或等于500mg/L。 5.根据权利要求1所述的纤维微菌在处理含铬废水中的应用,其特征在于:所述纤维微菌用于还原含铬水体;6.根据权利要求5所述的纤维微菌在处理含铬废水中的应用,其特征在于:水中六价铬浓度大于或等于500mg/L。
【文献编号】C12R1/
【发表日期】2016年11月9日
【申请日期】2016年6月7日
【发明人】庄旭良、徐胜军、高天明、金德才、白志辉、庄国强
【申请人】中国科学院生态环境研究中心