[發明專利]一種具有硫酸鹽還原功能的檸檬酸桿菌及其應用

有效

• 申請號: 201110100429.4
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102220259A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 邢建民;周威;李強;李望良;宋子煜;王丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C02F3/34;C12R1/01;C02F101/10
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 高宇;楊小蓉

技術領域

本發明涉及微生物領域，具體地，本發明涉及一種具有硫酸鹽還原功能的檸檬酸桿菌及其應用。

背景技術

隨著工業的不斷發展，化工、味精、制藥、糖蜜酒精、制革、造紙等領域在生產過程中排放出大量含硫酸鹽(SO₄^2-)的高濃度有機廢水。對于此類廢水，目前一般采用微生物厭氧處理方法，其中硫酸鹽還原菌(sulfate?reducing?bacteria，SRB)起著重要作用，微生物厭氧處理原理主要是利用嚴格厭氧的硫酸鹽還原菌將SO₄^2-還原為H₂S等硫化物，核心催化功能在SRB。

據不完全統計，SRB已有脫硫弧菌(Desulfovibrio)、脫硫腸狀菌(Desulfotomaculum)和脫硫單胞菌(Desulfomonas)等12個屬近40多個種。國內外學者對硫酸鹽還原菌研究做了大量的工作，包括SRB的分離及篩選、生態分布特性、毒理學研究及其污染與防治方法、處理工藝及反應器等。但具硫酸鹽還原能力的檸檬酸桿菌鮮有報道。1932年，由werkman等將一群能利用檸檬酸鹽和發酵乳糖的大腸桿菌進行了重新分類，首次單獨列為檸檬酸桿菌屬，其模式菌株為弗氏檸檬酸桿菌(Citrobacter?freundii)到目前為止，根據生理生化和分子生物學的鑒定，檸檬酸桿菌屬共有13個種。由于傳統SRB大多數為嚴格厭氧菌，且菌體濃度較低，所以對污水處理工藝要求較為嚴格。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種能夠高效還原廢水中硫酸鹽的檸檬酸桿菌Citrobacter?sp.strain?HCSR，該菌在好氧與厭氧條件下均可生長，且在厭氧條件下具有硫酸鹽還原功能。

本發明的另一個目的是提供上述檸檬酸桿菌Citrobacter?sp.strain?HCSR在處理高濃度硫酸鹽廢水中的應用。

本發明的檸檬酸桿菌Citrobacter?sp.strain?HCSR于2010年3月15日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，其簡稱CGMCC，保藏編號為：CGMCCNO.4660。

本發明從采自天津造紙廠造紙廢水排污口污泥中篩選得到純菌株Citrobacter?sp.strain?HCSR。在培養過程中發現，菌落早期為白色小菌落，后由于菌體還原硫酸鹽產生硫化氫，硫化氫和亞鐵離子結合產生硫化亞鐵沉淀，使菌落逐漸變為黑色，表面凸起，直徑約1mm～3mm。菌株HCSR在相差顯微鏡下觀察，細胞大小和形態一致，菌體為桿狀，稍有彎曲，兩端鈍圓，能運動，菌體寬度在0.6μm～0.8μm，長度在1.8μm～3.3μm之間。電鏡觀察顯示細胞呈弧狀，有極生單鞭毛。菌株HCSR革蘭氏反應呈陰性，沒有觀察到有芽孢形成，接觸酶陽性，氧化酶陰性。綜合對菌株HCSR的生理生化特性以及16S?rRNA基因測序結果，可以確定本發明分離純化得到的菌株為Citrobacter?sp.strain?HCSR。

在本發明的實施例從，從以下幾個方面考察了上述檸檬酸高效脫硫菌株處理高濃度硫酸鹽廢的性能：

1、以乙醇作碳源考察不同SO₄^2-對菌株HCSR硫酸鹽去除率的影響，在富集培養基的基礎上做以下改動：蛋白胨1g，酵母浸出汁1g，用氯化亞鐵代替硫酸亞鐵，硫酸鹽用硫酸鹽貯備液，其余均不變。

2、模擬不同廢水組分，在培養基中加入一定量的SO₄^2-，Zn²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，以1％的接種量接種培養24h的菌液，然后接入硫酸鹽還原-硫化物氧化氣升式復合生物脫硫反應器中，啟動反應器。

3、反應器運行期間，每隔1d測定出水pH、氧化還原電位(ORP)、堿度、S_2-、SO₄^2-以及Cu²⁺、Zn²⁺和Cr³⁺含量。SO₄^2-采用離子色譜(ICS-900，Dionex)，S^2-采用硫離子選擇電極電位滴定法，重金屬采用6000r·min^-1離心15min，0.45μm濾膜抽濾后，原子吸收光譜測定(SOLAAR-M6，Thermo)。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：