一种尾矿及尾矿废水的微生物修复方法技术

本发明专利技术提供一种利用根霉菌代谢产物及酵母菌进行尾矿及尾矿废水的微生物修复方法，通过向尾矿及尾矿废水中添加植物落叶的根霉菌发酵产物和酵母菌来搭建一套修复体系。该根霉菌的发酵产物及酵母菌的加入会使尾矿中导致重金属溶出的氧化菌被抑制，但酵母菌能够长期稳定存在；理化指标显示根霉菌的代谢产物及酵母菌的加入会使pH提高，氧化还原电势降低，溶解的离子减少，所以，该修复方法能够对尾矿库及尾矿废水起到修复作用。

【技术实现步骤摘要】
一种尾矿及尾矿废水的微生物修复方法
本专利技术属于生物修复领域，具体地说是将酵母菌这一真菌应用到尾矿及尾矿废水的治理，将落叶的根霉菌发酵产物作为尾矿及尾矿废水重金属修复体系的微生物营养源，从而获得一种利用根霉菌发酵产物及酵母菌进行尾矿及尾矿废水的微生物修复方法。
技术介绍
目前尾矿库重金属污染修复方法主要分为三大类：物理法，化学法和生物法。由于国外重金属污染土壤面积较小，因此主要采取异位化学固化后再填埋的化学-物理相结合的方式处理，这一修复方式成本很高。目前国内主要采用原位化学固化技术，但最大的问题在于成本过高、易改变土壤性质、造成植物减产等后果，不利于可持续发展。还需要特别强调的是这些方法只针对已被重金属污染的场地(无新的重金属污染源)，难以应用于治理重金属源源不断溶出的污染场地(有色金属矿尾矿)。尾矿库的微生物修复，不仅适宜于已被重金属污染土壤的修复也适宜于重金属离子不断溶出的尾矿库的修复，而且还具有成本低，修复效果好，对环境及土壤结构破坏小，有利于生态恢复等优点，因此生物修复相比而言具有更大的发展空间和应用前景，是一种比较有效的尾矿库重金属污染治理方式。尾矿库微生物修复主要是靠异养或兼性营养的修复菌来实现的，因此要想得到比较好的修复效果，必须保证异养或兼性营养修复菌的生长和数量，而异养或兼性营养的修复菌依赖持续供给的有机营养源来维持种群结构稳定，这就需要我们在尾矿库的修复过程中持续的供给有机营养源。由此可见，尾矿库的微生物修复现在尚未形成完整的、可持续的、能自我稳定的体系，探索一种天然的长期有效且廉价的微生物营养源及自我稳定的生态系统是我们用微生物进行修复需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的尾矿及尾矿废水的微生物修复技术，以解决尾矿微生物修复时的有机营养源的供给问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种利用根霉菌发酵产物及酵母菌进行尾矿及尾矿废水的微生物修复技术，包括如下步骤：1)培养根霉菌：将根霉菌接种到马铃薯葡萄糖固体平板培养基中，25-30℃培养3-5天，每个平板用10-30mL无菌水冲洗，获得根霉菌液；2)制备根霉菌发酵液：收集新鲜植物落叶，用纱布包裹落叶，按照每g落叶接种根霉菌液20mL的比例在落叶中接种根霉菌液，30℃，静置2-5天，收集液体部分即为植物落叶的根霉菌发酵液；3)制备酵母菌液：将酵母菌接种到TYS培养基中，25-30℃摇床100-200r/min培养至酵母浓度为1010个/mL；4)制备复合液：将根霉菌发酵液和酵母菌液添加到水或尾矿废水中，添加量为每L水或尾矿废水中添加根霉菌发酵液0.2-1mL，酵母菌液添加至体系中酵母菌终浓度为105-1010个/mL；若对尾矿废水进行修复，此步骤即可5)修复尾矿或尾矿废水：i)修复尾矿：将步骤4)制得的复合液分2-3次喷洒到尾矿上，喷洒总量为30-300L/m3，复合液的添加的量能够保证尾矿内部是潮湿的，保证微生物能够生存；ii)修复尾矿废水：直接按步骤4)的比例将根霉菌发酵液和酵母菌液添加到尾矿废水中即可；修复时间：30℃静置培养42天。进一步地，所述根霉菌选自可将纤维素转化为葡糖糖的根霉属真菌，优选为黑根霉或米根霉。进一步地，所述酵母菌选自具有硫酸盐还原能力的酵母菌属真菌，优选为啤酒酵母或面包酵母。其中，马铃薯葡萄糖培养基制备方法为：取200g马铃薯，清洗、切片，加入1000mL清水，80℃水温煮60min，过滤，滤液装瓶加塞，以1.5×105Pa的压力灭菌30min，获得马铃薯常备液。使用时按用量取马铃薯常备液，加入2％葡萄糖，2％琼脂，自然pH，121℃灭菌15min，每20mL倒一块平板。其中，TYS培养基的配方为：酵母粉0.25g，蛋白胨0.5g，氯化钠0.25g，水1000mL，pH7.0，121℃灭菌15min。酵母是单细胞真菌，在工业上具有广泛的应用，研究发现酵母菌的很多特性适合尾矿库的修复，主要表现在以下几个方面：①酵母菌属于兼性厌氧菌，适合尾矿的酸性环境。②全基因组序列分析发现酵母菌具有完整的硫酸盐还原代谢途径(如图1所示)，具有还原硫酸盐的能力。③酵母菌能够与硫酸盐还原菌共存。④酵母菌的裂解产物可以为其它硫酸盐还原菌提供营养并有助于硫酸盐还原菌成为优势菌群。因此，酵母菌在尾矿库的微生物修复过程中可能从多个方面起到有益的促进作用。根霉菌是食用甜酒发酵所需的微生物，根霉菌对有机物的降解产物可以作为营养物促进与之伴生的酵母菌的生长，这就是酿酒的过程，我们也可以把这一过程创新性的应用到尾矿及尾矿废水的修复过程中。根霉菌可以作为地表植物和矿渣中修复微生物联系的桥梁作用，使我们的尾矿库修复形成一个有机整体，因此，将食品工业上常用的根霉菌和酵母菌应用到尾矿库的修复将具有非常重要的意义和非常好的发展前景。配置根霉菌发酵液时使用的植物落叶为树叶或草叶，主要为根霉菌提供纤维素源，供根霉菌将纤维素降解为糖，使用时将树叶或草叶撕碎或剪碎即可。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种尾矿及尾矿废水的微生物修复方法，该方法通过添加根霉菌发酵产物及酵母菌，不仅为异养修复菌提供一种天然的长期有效且廉价的微生物营养源，还能抑制体系中氧化菌的菌群数量，从而阻止重金属的持续溶出，使微生物修复体系形成自我稳定的生态系统，解决了尾矿库中修复菌需持续添加有机营养源才能维持种群结构稳定的问题。附图说明图1为酵母菌的硫代谢途径。图2为使用本专利技术提供的微生物修复方法42天后真菌种群结构改变。图3为使用本专利技术提供的微生物修复方法42天后，导致环境恶化的嗜酸菌在微生物种群中的比例改变。图4A为使用本专利技术提供的微生物修复方法修复后反应体系中的pH变化。图4B为使用本专利技术提供的微生物修复方法修复后反应体系中的氧化还原电势变化。图4C为使用本专利技术提供的微生物修复方法修复后反应体系中的可溶性硫浓度变化。图4D为使用本专利技术提供的微生物修复方法修复后反应体系中的可溶性铁浓度变化。图4E为使用本专利技术提供的微生物修复方法修复后反应体系中的锌离子浓度变化。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本专利技术的技术方案。黑根霉菌株是购买自市场上的安琪品牌产品，自行扩种使用。啤酒酵母和面包酵母可以购买自市场或从环境中分离，本实施例中使用购买产品自行扩种使用。实施例1修复实验体系模拟：配制优化过的0K培养基250mL，在500mL的三角瓶中进行尾矿废水修复实验，培养基组成如下：0.1g/LKCl，0.5g/LK2HPO4，0.5g/LMgSO4·7H2O，0.01g/LCa(NO3)2，pH2.8，121℃灭菌15分钟。每个三角瓶中按照2w/v％的量添加黄铁矿，同时接种氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillusferrooxidans)、嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferriphilum)、隐性嗜酸菌(Acidiphiliumcryptum)来模拟尾矿废水的微生物环境，混合菌终浓度为107个/mL，其中微生物种群比例如图3所示，混合菌种中氧化亚铁硫杆菌占67％、嗜铁钩端螺旋菌占27％、隐性嗜酸菌占6％，用此体系来验证新的修复体系对氧化菌的抑制作用。用于验证试验的氧化菌：氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillusferrooxidans，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尾矿及尾矿废水的微生物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：1)培养根霉菌：将根霉菌接种到马铃薯葡萄糖固体平板培养基中，25‑30℃培养3‑5天，每个平板用10‑30mL无菌水冲洗，获得根霉菌液；2)制备根霉菌发酵液：收集新鲜植物落叶，用纱布包裹落叶，按照每g落叶接种根霉菌液20mL的比例在落叶中接种根霉菌液，30℃，静置2‑5天，收集液体部分即为植物落叶的根霉菌发酵液；3)制备酵母菌液：将酵母菌接种到TYS培养基中，25‑30℃摇床100‑200r/min培养至酵母浓度为10

【技术特征摘要】
1.一种尾矿及尾矿废水的微生物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：1)培养根霉菌：将根霉菌接种到马铃薯葡萄糖固体平板培养基中，25-30℃培养3-5天，每个平板用10-30mL无菌水冲洗，获得根霉菌液；2)制备根霉菌发酵液：收集新鲜植物落叶，用纱布包裹落叶，按照每g落叶接种根霉菌液20mL的比例在落叶中接种根霉菌液，30℃，静置2-5天，收集液体部分即为植物落叶的根霉菌发酵液；3)制备酵母菌液：将酵母菌接种到TYS培养基中，25-30℃摇床100-200r/min培养至酵母浓度为1010个/mL；4)制备复合液：将根霉菌发酵液和酵母菌液添加到水或尾矿废水中，添加量为每L水或尾矿废水中添加根霉菌发酵液0.2-1mL，酵母菌液添加至体系中酵母菌终浓度为105-1010个/mL；5)修复尾矿或尾矿废水：i)修复尾矿：将步骤4)制得的复合液分2-3次喷洒到尾矿上，喷洒总量为30-300L/m3；ii)修复尾矿废水：直接按步骤4)的比例将根霉菌发酵液和酵母菌液添加到尾矿废水中即可；修复时间：30℃静置培养42天。2.如权利要求1所述的尾矿及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明江，刘兴宇，温建康，王光远，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11