專利名稱：一株還原堿性介質(zhì)中高濃度六價鉻的細菌及其培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一株還原堿性介質(zhì)中高濃度六價鉻的細菌及其規(guī)?；囵B(yǎng)方法，特別是涉及鉻鹽廠、鐵合金廠等堿性含鉻廢水、鉻渣滲濾液及鉻渣的生物治理技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，全國每年要排出10余萬噸鉻渣，歷年堆存量已過400萬噸，堆積成山的鉻渣不僅占用大量土地，而且可溶性六價鉻使地下水受到嚴重污染，2003年幾起嚴重的鉻污染事故就是鉻渣堿性滲濾液所致，堿性含鉻廢水或鉻渣滲濾液pH高(11左右)、Cr(VI)濃度高、鹽度高，目前缺乏好的治理技術(shù)。
處理含鉻廢水的傳統(tǒng)物理化學(xué)法很多，如化學(xué)還原法、電解還原法、活性炭吸附法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法、電滲析法等，它們各具優(yōu)缺點。化學(xué)還原法如硫酸亞鐵、石灰法是最早采用也是應(yīng)用較好的方法之一，但存在運行成本高、出水色度高、污泥量大、污泥脫水及綜合利用困難等問題。電解還原法適于處理濃度低于100mg/L的Cr(VI)，其優(yōu)點是操作簡單、工藝成熟，但電耗大、消耗大量鐵板、出水水質(zhì)差并產(chǎn)生難處理的污泥?；钚蕴课椒ā㈦x子交換法、蒸發(fā)濃縮法、電滲析法等此類不改變Cr(VI)化學(xué)形態(tài)的方法均存在著基建費用高，設(shè)備壽命短、耗能大等缺點，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。
微生物具有富集、代謝重金屬的能力，在自然界中可參與重金屬的轉(zhuǎn)化，使之成為無毒或低毒性的形式；或者通過吸附作用，將重金屬固定于生物細胞內(nèi)，對受污染的環(huán)境進行自凈、修復(fù)，與傳統(tǒng)的物理化學(xué)法相比，生物法具有經(jīng)濟、高效且無害等優(yōu)點，成為當今世界公認的最具發(fā)展前途的方法?；诖耍陙韺€原六價鉻的細菌及其處理含鉻廢水的研究在國內(nèi)已有些報導(dǎo)。如，周海濤等分離到一株六價鉻的還原菌并用于含鉻廢水的治理，(《一株六價鉻還原菌的分離及其用于含鉻廢水處理的初步研究》，青島海洋大學(xué)學(xué)報，1991，21(3)104～109)；申如香等人從受鉻污染的土壤中分離篩選出的高效菌株可用于處理冷軋含Cr(VI)廢水，(微生物法處理冷軋含鉻(VI)廢水的試驗研究，上海化工，2001(1)4～7)；中科院成都微生物研究所分離篩選出5株復(fù)合功能菌，建成了微生物凈化電鍍廢水和回收污泥中的鉻等重金屬的示范工程。國外Wang Y T等用假單孢菌(P.putida)厭氧處理低濃度含鉻廢水，可將Cr(VI)還原為Cr(III)；HisaoOhtake，Komori K等人也分離出處理Cr(VI)的還原菌，能在厭氧條件下的有機介質(zhì)中將廢水中的六價鉻還原為三價并形成Cr(OH)3沉淀，達到微生物去除Cr(VI)的目的；近年Guha H、Laxman R S等也做了不少工作。但目前所分離的細菌都存在著耐受及還原Cr(VI)的能力較低的情況，其還原Cr(VI)的濃度一般不超過200mg/L；而且僅僅局限于酸性或中性含鉻廢水的處理，工業(yè)應(yīng)用甚少；細菌生長繁殖所需營養(yǎng)基及培養(yǎng)方法也比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從細菌冶金的角度出發(fā)，通過采集、分離、馴化得到一株能高效還原堿性介質(zhì)中高濃度Cr(VI)的細菌，并針對該菌種的特點，提供一種易于大規(guī)模培養(yǎng)且簡單易行、成本低廉的培養(yǎng)方法，為生物法高效治理堿性含鉻廢水、鉻渣滲濾液及鉻渣提供可大規(guī)模培養(yǎng)的細菌，推動生物法治理堿性Cr(VI)技術(shù)的發(fā)展，解決困擾我國鉻鹽、化工等行業(yè)發(fā)展的鉻污染問題。
一株還原堿性介質(zhì)中高濃度六價鉻的細菌，該菌株為無色細菌，屬桿狀菌CGMCC1260(Achromobacter sp.)，大小為1.2-3μm×0.5-0.8μm，周身鞭毛，可運動，屬革蘭氏陰性，兼性好氧。其電鏡形貌如圖1所示。于2004年12月6日在CGMCC(中國科學(xué)院微生物研究所)保藏，分類命名為Ch-1，保藏編號1260。
該細菌對不同濃度的鉻渣滲濾液(pH＝11)進行處理，在30℃經(jīng)16小時后Cr(VI)濃度及細菌活性觀測情況列于表1。
表1細菌的活性及還原堿性鉻渣滲濾液Cr(VI)的能力

從鉻渣堆埋場附近的污泥取得菌樣，采用不同培養(yǎng)基，重復(fù)多次富集培養(yǎng)，獲得有效還原堿性介質(zhì)中六價鉻的優(yōu)勢菌以及高效培養(yǎng)基；將獲得的優(yōu)勢菌株作為出發(fā)菌株，用不斷增大Cr(VI)濃度負荷的目標降解物純Cr(VI)離子、堿性含鉻(VI)廢水及鉻渣滲濾液分別對其進行改良、馴化，獲得高效還原菌株。
一株還原堿性介質(zhì)中高濃度六價鉻的細菌的培養(yǎng)方法，采用氮源和碳源作培養(yǎng)基其中氨基氮源1.5～3.5g/L，碳源1.5～3.5g/L，氯化鈉1～2g/L，無需生長因子；培養(yǎng)條件溫度25℃～35℃，時間16～24小時，pH7～11，Cr(VI)濃度1～2000mg/L，好氧或兼氧。
在所需體積的培菌池中按上述培養(yǎng)基比例加入各培養(yǎng)基成分，控制細菌培養(yǎng)條件后接種細菌，用曝氣機曝氣或靜置培養(yǎng)16～24小時后，高效還原堿性介質(zhì)中高濃度Cr(VI)的細菌大量繁殖；可用于處理堿性Cr(VI)。
所述氨基氮源為酵母浸膏或生產(chǎn)酵母的廢棄物；所述碳源為乳酸鈉或乳糖或酒石酸鉀鈉或檸檬酸鈉。
本發(fā)明彌補了目前細菌不能還原堿性介質(zhì)中Cr(VI)的不足，并將還原Cr(VI)的能力提高到2g/L以上；細菌培養(yǎng)方法及培養(yǎng)基成分簡單，易于大規(guī)模培養(yǎng)；對Cr(VI)濃度變化適應(yīng)能力強，可高效處理堿性介質(zhì)中濃度為1～2000mg/L的Cr(VI)。可直接用于處理鉻鹽廠、化工廠等pH值在7～11范圍內(nèi)的堿性含鉻廢水、鉻渣滲濾液。尋求清潔、經(jīng)濟、高效且無二次污染的方法成了研究者們關(guān)注的重要方向?？朔壳吧锓ㄖ荒芴幚碇行曰蛩嵝院t廢水中低濃度Cr(VI)的缺陷，使還原鉻(VI)細菌的適應(yīng)pH范圍擴展到堿性(11以上)，處理Cr(VI)的濃度達到g/L數(shù)級水平。為生物法高效治理堿性含鉻廢水、鉻渣滲濾液及鉻渣提供易于大規(guī)模培養(yǎng)的細菌，推動生物法治理堿性Cr(VI)技術(shù)的發(fā)展。


圖1細菌的掃描電鏡圖片，×500；圖2細菌的掃描電鏡圖片，×800；圖3平板分離的菌株；圖4細菌的生長曲線。
具體實施例方式
1.從鉻渣堆埋場附近取回菌樣，對其進行富集培養(yǎng)，在明確獲得有效菌種后進行平板分離，挑取專性菌種進行純培養(yǎng)、逐級提高六價鉻濃度進行馴化，獲得能高效、快速還原2000mg/L Cr(VI)的細菌。
將對數(shù)期的該細菌接種于920mg/L Cr(VI)的10L培養(yǎng)液中，其中酵母浸膏1.5g/L，乳酸鈉1.5g/L，氯化鈉1.0g/L。在溫度30℃、pH11、曝氣培養(yǎng)的條件下，細菌快速生長繁殖，其生長曲線如圖4所示。從圖4可看出細菌生長遲緩期短，快速進入對數(shù)生長期，對數(shù)期大約在6～16小時，然后進入穩(wěn)定期，細菌數(shù)在109的數(shù)量級。
權(quán)利要求
1.一株還原堿性介質(zhì)中高濃度六價鉻的細菌，其特征在于菌株為無色細菌，屬桿狀菌CGMCC1260(Achromobacter sp.)，大小為1.2-3μm×0.5-0.8μm，周身鞭毛，屬革蘭氏陰性，兼性好氧，保藏命名為Ch-1。
2.一株還原堿性介質(zhì)中高濃度六價鉻的細菌的培養(yǎng)方法，其特征在于采用氮源和碳源作培養(yǎng)基其中氨基氮源1.5～3.5g/L，碳源1.5～3.5g/L，氯化鈉1～2g/L，無需生長因子；培養(yǎng)條件溫度25℃～35℃，pH 7～11，Cr(VI)濃度1～2000mg/L，好氧或兼氧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述氨基氮源為酵母浸膏或生產(chǎn)酵母的廢棄物；所述碳源為乳酸鈉或乳糖或酒石酸鉀鈉或檸檬酸鈉。
全文摘要
一株還原堿性介質(zhì)中高濃度六價鉻的細菌及其培養(yǎng)方法。該菌株為無色細菌，屬桿狀菌CGMCC1260 (Achromobacter sp.)，保藏命名為Ch－1。本發(fā)明采用氮源和碳源作培養(yǎng)基；培養(yǎng)條件溫度25℃～35℃，pH 7～11，Cr(VI)濃度1～2000mg/L，好氧或兼氧。本發(fā)明彌補了目前細菌不能還原堿性介質(zhì)中Cr(VI)的不足，并將還原Cr(VI)的能力提高到2g/L以上；細菌培養(yǎng)方法及培養(yǎng)基成分簡單，易于大規(guī)模培養(yǎng)；可直接用于處理鉻鹽廠、化工廠等pH值在7～11范圍內(nèi)的堿性含鉻廢水、鉻渣滲濾液。
文檔編號C12N1/20GK1834226SQ20051003133
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者柴立元, 龍騰發(fā), 彭兵, 何德文, 閔小波, 王云燕 申請人:中南大學(xué)