一种嗜热Pb成矿菌及其在污泥高温堆肥中钝化Pb的方法技术

本发明专利技术公开了一株嗜热的Pb成矿菌株Thermus thermophilus FAFU013，保藏号：CGMCC No.14654。本发明专利技术提供的嗜热Pb成矿菌FAFU013能够诱导Pb(II)转化成最稳定难容的磷氯铅矿[Pb5(PO4)3Cl，Ksp＝10

【技术实现步骤摘要】
一种嗜热Pb成矿菌及其在污泥高温堆肥中钝化Pb的方法
本专利技术属于环保
，具体涉及一种嗜热Pb成矿菌及其在污泥高温堆肥中协同钝化铅的方法。
技术介绍
污泥是城镇生活污水处理过程中必然产生的沉淀物。我国污泥年产生量以每年10～15％的速度递增，截止到2016年，年产湿污泥量超过四千万吨。这些日益庞大且高度集中的污泥长期困扰着我国污水处理事业的健康发展，也造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担。而另一方面，污泥含有丰富的N、P等营养元素和有机质，是一种极具农用资源化价值的有机固体废弃物。污泥通过堆肥处理后可作为有机肥，提高土壤肥力，促进农作物增产。然而，污泥当中存在大量的重金属，引发对污泥农用可能产生的环境风险和食品安全的担忧,极大的限制了污泥农业利用的推行和无害化处置。铅(Pb)是污泥中主要的重金属污染物之一，其含量可达数百毫克每千克污泥，可通过食物链的富集等方式进入人体，对心脏、肾脏以及生殖系统和神经系统，特别会对儿童神经系统的发育造成严重的损害，并具有致畸、致癌和致突变的风险。因此，去除或钝化污泥中的重金属铅，降低污泥中重金属铅的生物可利用性，对污泥再生利用和无害化处置意义重大。传统的污泥中重金属的去除是采用化学浸提法，利用无机酸或络合剂(H2SO4、HNO3、HCl、EDTA)溶解和浸提重金属，该方法虽然能够去除大多数的重金属，但是需要消耗大量的无机酸和络合剂，处理成本高，易造成二次污染，且会导致污泥中的营养成分流失。近年来，有研究者报道了利用微生物浸提的方法来去除污泥中的重金属，它是利用硫氧化菌和氧化亚铁硫杆菌以硫元素作为能源物质产生硫酸来溶解去除污泥中的重金属(US5217615、US5454948和CN02112924.X)，该方法虽然避免了额外添加大量的化学试剂，且能够有效去除污泥中的大部分重金属，但会导致污泥酸化，营养成分的流失，限制了脱毒污泥作为园林基质、肥料和土壤改良剂的使用价值。有研究表明，微生物能够促进重金属污染物转化形成热力学稳定、极难溶解的矿物，从而降低其迁移性和生物活性，被认为是重金属污染原位修复最有效的方法之一。该方法不但能够有效的钝化污泥中的重金属，而且最大限度的保护污泥原有的营养物质不流失。目前，已报道蜡状芽胞杆菌、夏威夷弧菌、产碱普罗威登斯菌、洋葱伯克氏菌等多种微生物能够促进铅形成稳定、难容的矿物。然而，当前报道的铅成矿菌都是常温菌(最适生长温度<40℃)，无法在堆肥或超高温堆肥这样的高温环境中生长繁殖。迄今为止，尚无有关嗜热铅成矿菌及利用嗜热微生物的成矿作用协同促进污泥高温堆肥中Pb钝化的任何研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种嗜热的Pb成矿菌及其在污泥高温堆肥中协同钝化Pb的方法，利用嗜热菌Thermusthermophilus(嗜热栖热菌)的成矿作用协同促进污泥高温堆肥中Pb转化成热力学稳定、极难溶解的矿物，从而降低其迁移性和生物活性。本专利技术所采取的技术方案是：一株嗜热的Pb成矿菌株ThermusthermophilusFAFU013，保藏号：CGMCCNo.14654。ThermusthermophilusFAFU013菌株在污泥高温堆肥中的应用。一种利用权利要求1所述菌株在污泥高温堆肥中协同钝化Pb的方法，包括以下步骤，(1)制备ThermusthermophilusFAFU013菌株发酵种子液：挑取菌落，接种到DSMZMedium74液体培养基中，活化培养；按2％将活化菌液接种到装有DSMZMedium74培养基的种子罐中，进行发酵培养；(2)制备Pb钝化菌剂：将发酵种子液按2％接种量接种至污泥发酵培养基中，发酵培养；发酵结束后，加入调理剂，搅拌均匀后，调节含水率；(3)在污泥高温堆肥中按重量比1％～4％将Pb钝化菌剂与物料混合即可。优选的，污泥发酵培养基为：取污水处理厂的浓缩污泥，调节污泥至含固率为4％，加入0.2％的泡敌、1.5g/L酵母粉、0.5g/L氯化钠、0.5g/L蔗糖，调节pH至7.0搅拌均匀。优选的，调理剂为玉米粉、麦麸、豆饼粉中的至少一种。优选的，调理剂含量为3％～5％。优选的，制备Pb钝化菌剂时，调节含水率为45％～55％。优选的，发酵培养的条件是：发酵温度75℃、通气量为20-100m3/h、搅拌速度180-220转/分、发酵时间48小时。优选的，ThermusthermophilusFAFU013能够将有效态铅转化成磷氯铅矿。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的嗜热Pb成矿菌FAFU013能够诱导Pb(II)转化成磷氯铅矿(Pb5(PO4)3Cl)，该矿物是最稳定难容的含铅矿物(Ksp＝10-84.4)，不但能够有效的钝化污泥中的重金属铅，降低Pb(II)的生物可利用性，而且最大限度的利用了污泥原有的营养物质。此外，本专利技术提供的Pb成矿菌FAFU013还能够利用污泥中的营养物质，在70～80℃进行生长和繁殖，热稳定性好，代谢活性不受高温堆肥温度的抑制，有利于提高和维持高温堆肥堆体的温度，促进有机物降解和病原微生物的杀灭，缩短发酵周期。附图说明图1不同铅离子浓度对ThermusthermophilusFAFU013生长的影响。图2ThermusthermophilusFAFU013吸附铅离子XRD分析。图3用原子吸收光谱(AAS)测定FAFU013菌体吸附的铅含量，用XRD测定FAFU013菌体介导的含铅矿物的转化。具体实施方式实施例1FAFU013菌株筛选与鉴定(1)FAFU013菌株的筛选称取5g高温期(<70℃)污泥堆肥样品于装有15个玻璃珠与50mL无菌水的三角瓶中，置于摇床上180rpm振荡1小时，使样品充分散开，然后放置75度下，静置3小时。吸取500μL高温富集液和低倍稀释液，均匀涂布于改良YTPG固体培养基中。将涂布均匀的平板倒置放入密封袋中，并同时放置一个装有蒸馏水的培养皿，密封后置于75℃培养箱中培养。待长出菌落后，仔细观察菌落特征，确定不同类型菌株，并通过在良YTPG固体平板培养基上划线进行分离纯化，直至获得FAFU013纯菌落。将FAFU013转接至培养基斜面，培养至丰厚，4℃保藏备用。(2)FAFU013菌株的鉴定将本专利技术FAFU013菌株接种到改良YTPG培养基中，75℃下培养24小时，革兰氏染色，并观察其特征。该菌为革兰氏阴性、好氧菌且不形成孢子，菌体呈杆状。提取本专利技术菌株FAFU013的总DNA，并以此为模板，PCR扩增其16SrRNA序列。扩增产物经电泳检测其纯度后测序。获得的16SrDNA序列通过EzTaxon数据库进行比对，同源性在97％以上的菌株只有ThermusthermophilusHB8(T)(相似度99.71％)，故将FAFU013鉴定为Thermusthermophilus。本专利技术提供的菌株命名为ThermusthermophilusFAFU013。并于2017年9月21日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址：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，邮编：100101)，保藏号：CGMCCNo.14654。该菌株能够利用污泥、畜禽粪便等有机固体废弃物中的营养成分进行生长繁殖，在70-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一株嗜热的Pb成矿菌株Thermus thermophilus FAFU013，保藏号：CGMCC No.14654。

【技术特征摘要】
1.一株嗜热的Pb成矿菌株ThermusthermophilusFAFU013，保藏号：CGMCCNo.14654。2.根据权利要求1所述的菌株在污泥高温堆肥中的应用。3.一种利用权利要求1所述菌株在污泥高温堆肥中协同钝化Pb的方法，包括以下步骤，(1)制备ThermusthermophilusFAFU013菌株发酵种子液：挑取菌落，接种到DSMZMedium74液体培养基中，活化培养；按2％将活化菌液接种到装有DSMZMedium74培养基的种子罐中，进行发酵培养；(2)制备Pb钝化菌剂：将发酵种子液按2％接种量接种至污泥发酵培养基中，发酵培养；发酵结束后，加入调理剂，搅拌均匀后，调节含水率；(3)在污泥高温堆肥中按重量比1％～4％将Pb钝化菌剂与物料混合即可。4.根据权利要求3所述的在污泥高温堆肥中协同钝化Pb的方法，其特征在于，污泥发酵培养基为：取污水处理厂的浓缩污泥，调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志，周顺桂，赵子强，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35