一种富集硫酸盐还原菌的方法和酸性矿山废水处理方法

本发明属于微生物技术应用领域，具体的说是一种简单快速富集典型srb(desulfosporosinus)的方法以及酸性矿山废水处理方法。

背景技术：

1、酸性矿山废水(amd)主要是由于黄铁矿和其他硫酸盐金属在采矿源暴露于空气、微生物活动和水中时氧化造成的。amd的一般特征是极端酸性，硫酸盐和金属(主要是铁、铝、锌和其他重金属)浓度升高。amd中含有大量的硫酸盐，释放到环境当中会严重破坏当地的原始生境。为了避免对环境的有害影响，人们开发了各种类型的非生物和生物处理系统来修复amd。硫酸盐生物还原是一种有效的被动处理方法，其中硫酸盐还原细菌(srb)将amd中的硫酸盐(电子受体)还原为硫化氢，同时释放碱度。amd中的金属离子进一步与s2-形成溶解度很低的金属硫化物沉淀，从而降低毒性。因此，srb是amd处理过程中关键的微生物，研究硫酸盐的微生物转化机制对酸性矿山废水的处理具有重要的研究意义。

2、amd生物处理单元中的desulfosporosinus是一种极为常见、极具代表性的重要srb，隶属于厚壁菌门。desulfosporosinus可以形成孢子，能够在低ph值、干燥和氧化条件下存活数月，并且被认为是酸性矿山废物硫酸盐还原的重要参与者。但其在amd处理单元中总种群的相对含量非常低，仅为0.006％。快速富集desulfosporosinus是提高酸性矿山废水处理效果的关键。以往desulfosporosinus的富集研究往往依赖有机碳投加，但存在能耗高、电子利用率低、种间竞争大问题，导致desulfosporosinus富集效果较差。微生物光电效应是新近报道的一种独特代谢过程，光敏剂经光照后产生的大量电子可被微生物高效利用，因此本发明方法提出结合光电装置与改进的培养基，捕获微生物光电效应激发产生的光电子用于快速、定向富集desulfosporosinus。

技术实现思路

1、本发明的首要目的是要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简单快速富集硫酸盐还原菌的方法。相比于传统富集方法，本方法可简单快速地显著提高desulfosporosinus的含量，并且实现了对酸性矿山废水中硫酸盐的去除率大幅提升。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种富集硫酸盐还原菌的方法，将采集的样本接种到培养基与持续光照刺激快速富集。

4、所述的培养基成分包含：柠檬酸钠：3～5g/l，乳酸钠：3～5g/l，酵母提取物：1～2g/l，mgso4：1～2g/l，caso4：1～2g/l，nh4cl：1～2g/l，k2hpo4：0.5～1g/l。

5、进一步地，将采集的样本接种到培养容器中，加入培养基和光敏剂，混匀后排除氧气干扰，然后放在光照下培养，完成富集。

6、更进一步地，光敏剂浓度0.5mm-2mm，光照强度400mw·cm-2-1200mw·cm-2，每日光照时间为12h，连续富集7-10天。

7、光敏剂包括半导体和溶解性有机质光敏剂，优选蒽醌-2-磺酸盐作为光敏剂。

8、光照是采用装有am1.5滤光片的300w氙灯，用于模拟太阳光照。

9、更加具体的：

10、将样本接种到培养瓶中，接种量为5～10g，加入100ml培养基，加入0.5～2mm光敏剂，混匀后往培养瓶中通入氩气以排除氧气干扰。

11、采集的样本包括酸性矿区土壤。

12、本发明第二个目的是提供一种酸性矿山废水处理方法，将上述的方法富集完成后的菌液以v/v 5～10％接入酸性矿山废水用于处理。

13、本发明的硫酸盐还原菌种是一种来自酸性矿山土壤的嗜酸性、抗金属硫酸盐还原细菌，可由改进的培养基与持续光照刺激快速富集，对矿山环境的修复具有重要环境意义。

14、本发明优选采用装有am1.5滤光片的300w氙灯(cel-hxf300,中教金源，中国)下光照培养，光敏剂优选采用蒽醌-2-磺酸钠(aqs)。

15、由于硫酸盐还原菌在酸性矿山废水处理单元中的含量往往很低，常小于0.01％，传统富集方法依赖于外部碳源能耗较高、效率较差，对此本发明结合改进的培养基与持续光照刺激，仅需10天即可在原位快速定向富集硫酸盐还原菌，高于非富集组200倍，并将酸性矿山废水中硫酸盐的去除率提高54％。结合多因子条件实验、微生物光电化学原理和高通量测序技术，明确了硫酸盐还原菌快速富集的关键控制因子和富集特异性，为开发高效的酸性矿山废水生物处理技术提供了重要支撑。

技术特征：

1.一种富集硫酸盐还原菌的方法，其特征在于，将采集的样本接种到培养基与持续光照刺激快速富集。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的硫酸盐还原菌包括：desulfosporosinus。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，培养基成分包含：柠檬酸钠：3～5g/l，乳酸钠：3～5g/l，酵母提取物：1～2g/l，mgso4：1～2g/l，caso4：1～2g/l，nh4cl：1～2g/l，k2hpo4：0.5～1g/l。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，采集的样本包括酸性矿区土壤。

9.一种酸性矿山废水处理方法，其特征在于，将权利要求1-8任一项所述的方法富集完成后的菌液以v/v 5～10％接入酸性矿山废水用于处理。

技术总结本发明涉及一种富集典型硫酸盐还原菌的方法和酸性矿山废水处理方法。由于硫酸盐还原菌Desulfosporosinus在酸性矿山废水处理单元中的含量往往很低，常小于0.01％，传统富集方法依赖于外部碳源能耗较高、效率较差，对此本发明结合改进的培养基与持续光照刺激，仅需10天即可在原位快速定向富集Desulfosporosinus，高于非富集组200倍，并将酸性矿山废水中硫酸盐的去除率提高54％。结合多因子条件实验、微生物光电化学原理和高通量测序技术，明确了Desulfosporosinus快速富集的关键控制因子和富集特异性，为开发高效的酸性矿山废水生物处理技术提供了重要支撑。技术研发人员：徐锐,何乐乐,曹杰,朱霖翱,高寒冰,郭朝晖受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18