一种利用蜡状芽孢杆菌与李氏禾交互作用净化水体中铬的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用蜡状芽孢杆菌与李氏禾交互作用净化水体中铬的方法，属于水污染处理技术领域，所述方法包括以下步骤：1)将李氏禾置于培养液中培养12～18d后，向培养液中加入终浓度为8～12mg/L的六价铬进行胁迫培养8～12d获得预培养后的李氏禾；2)将所述预培养后的李氏禾置于六价铬初始浓度为8～12mg/L的含铬废水中，并向其中接入对数生长期的蜡状芽孢杆菌，形成联合处理体系，处理含铬废水。所述方法通过控制关键生理和生态因子，充分发挥蜡状芽孢杆菌与李氏禾二者的协同作用，为提高Cr(Ⅵ)污染水体的植物‑微生物修复效率提供重要的理论参考和实践指导。

A method for purifying chromium in water by interaction of Bacillus cereus and Poa litura

【技术实现步骤摘要】
一种利用蜡状芽孢杆菌与李氏禾交互作用净化水体中铬的方法
本专利技术属于水污染处理
，尤其涉及一种利用蜡状芽孢杆菌与李氏禾交互作用净化水体中铬的方法。
技术介绍
铬污染是一种较为常见的水体重金属污染，具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点。铬及其化合物的广泛应用使大量含铬废水排放到水体中，对环境造成污染，工业生产迅速发展，伴随着生产过程中产生大量铬渣，更是对土壤和水体造成了大面积的污染，使生态环境和人类健康受到严重影响。因此，如何有效的治理含铬废水和铬渣，减少污染，已成为环保领域中亟待解决的问题。水体中不同形态的重金属污染物会对水体环境会产生不同程度的危害。铬原本是人体生长必不可缺少的微量元素之一，具有调节人体内糖和胆固醇代谢的作用，但是当其含量超过一定的界限时就会对生命体产生毒害作用。重金属的毒性和稳定性取决于它的存在形态，随水环境条件改变，各种存在形态之间可相互转化，具有形态多变性，物理化学行为多具有可逆性，如沉降与悬浮等，但在一定条件下，又具有相对稳定性，重金属多为非降解型有毒污染物，被人类带入自然环境后，会不断地积累在水体、植物和土壤中，沿大气、水体或食物链被生物体吸收、富集，最终在动植物体内逐渐积累，出现慢性中毒现象。含铬废水与其他含重金属废水一样，在环境中不能自行分解，且可因食物链的作用在生物体内积累，最终在高级的生物体内富集并产生毒害作用。鉴于铬的危害性，世界各国对铬的排放形态和排放量都进行了严格的限制。例如日本的最高排放总铬含量为2.0mg/L；加拿大为2.5mg/L；我国对铬排放标准为六价铬离子的浓度上限规定为0.5mg/L，总铬含量不得超过1.5mg/L。严格的排放标准无疑增大了处理难度，如何高效合理地处理含铬废水是当今的研究热点。目前对于含铬废水的处理技术主要有物理控制、化学和生物修复等方法。近年来，很多实验研究利用一些农业上的废料进行改性或者制备新型的纳米材料，例如：花生壳、木屑、玉米芯、柚子皮、秸秆等，其组成成分中大多含有多种活性基团，重金属离子可以通过与其表面的自由活性基团络合而发挥它的吸附性能，在细胞壁中进行积累，但其影响条件和后续无毒无害化处理有待研究。这种方法具有处理容量大、对复合污染治理效果明显等优点。电解法则是利用阳极铁在电流的作用下产生大量的亚铁离子，同时阴极板上生成氢气，在酸性条件下，亚铁离子能够将六价铬还原成三价铬。该工艺对电镀含铬废水治理彻底，处理后清水可回用，节省水资源，但是耗电量大，需要大量的铁板，同时也会产生了大量的沉淀污泥，大量堆置的沉淀污泥对环境也构成了潜在的威胁，可能会引起二次污染。化学法处理主要用于工业含铬废水的处理，通过一系列化学反应使含铬废水中的铬离子从水体中沉淀分离。在酸性条件下向废水中加入还原剂，将Cr6+还原成Cr3+，再加入石灰或氢氧化钠，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子，以下是几种常见的化学处理法工艺比较。表1常见化学处理法的优缺点生物修复法泛指利用微生物或植物来治理受污染水体，通过微生物或植物的代谢活动，改变水体中重金属的存在形态或将其去除，降低重金属活性和生物有效性。根据修复主体不同，可分为微生物修复技术和植物修复技术。相比于物理法和化学法，生物法的优势在于操作简单、费用低、不产生二次污染等。近年来，微生物-植物联合修复技术作为一种新的生物修复途径受到关注，具有良好的应用前景。铬污染水体的修复是一项艰巨的工程，以往的物理及化学修复不仅投资较大而且效果不甚理想、容易产生二次污染。植物修复重金属污染水体具有投资小、针对性强、效果好、节能环保等优点，被认为是一种极具前景的绿色技术。大量研究表明，植物修复技术能有效去除水中的氮、磷、COD、BOD和重金属等多种污染物。因此，利用植物修复水体铬污染可能是一条廉价而有效的途径，这是利用生态工程治理环境的一种有效方法，而且具有较高的环境生态效益，是生物技术处理废水的延伸。李氏禾(LeersiahexandraSwartz)是一种禾本科的湿生植物，也是我国首次发现和唯一报道的湿生的铬超富集植物。该植物对Cr(Ⅵ)有很强的耐受和富集能力，且具备适应能力强、生长迅速、易于人工繁殖等特征，研究发现李氏禾对水体中的Cr(Ⅵ)有很强的净化功能。因此，李氏禾在铬污染水体的植物修复方面表现出巨大的潜力和良好的应用前景。同时，李氏禾人工湿地对Cr(Ⅵ)超标150倍(7.50mg/L)以上的水体有很好的净化效果，尽管如此，但是李氏禾直接吸收去除铬的贡献率不到10％，同时修复时间较长，这些使李氏禾人工湿地净化Cr(VI)的工程应用受到一定限制，如何提高李氏禾的吸收效果，缩短修复周期是亟待解决的关键问题。微生物修复是指在人为强化的条件下，利用自然环境中的土著微生物或人为投加的外源促进微生物的代谢活动，对环境中的污染物进行转化、降解与去除的方法。用微生物修复重金属污染主要是通过微生物的吸附、代谢达到对重金属消减、净化作用和固定作用；或者微生物作用下改变重金属的化学形态，使重金属固定或生物可利用性降低，减少重金属的危害。与物理、化学修复技术相比，微生物修复技术安全性、非破坏性和经济性较强，具有良好发展潜力。但是土著微生物对六价铬还原能力有限，外界影响因素较复杂，如pH值、温度、碳源、溶解氧、细胞浓度、初始六价络浓度以及其他无机物质或有机物的添加等对微生物作用都有一定影响作用；而且在无外源营养物质添加的情况下微生物还原速度缓慢，短期内很难达到预期修复效果。因此，仅靠微生物达到铬污染水修复效果可行性不大，可以考虑通过微生物-植物协同作用，充分发挥土著微生物自身优势，促进铬污染水体的修复。植物与微生物联合修复技术因其吸取了植物修复的优点(廉价、绿色、环保、清洁)，在一定程度上提高了植物富集效率，缩短修复周期，逐步成为新的研究热点，植物根际附近的微生物能将土壤中的有机质、植物根系分泌物转化成自身可吸收的小分子物质，同时通过分泌有机酸、铁载体等物质改变环境中有机污染物的存在状态或氧化还原状态，降低有机物的毒性，减少有机污染物对植物本身的毒害，提高植物的耐受性，促进植物对有机污染物的吸收、转移、富集，与此同时，植物也可以促进环境中微生物的生物活性，提高微生物修复污染水体的能力。如Kumar等人将具有ACC脱氨酶、铁载体、分泌吲哚乙酸(IAA)和溶磷作用的菌株Enterobacteraerogentes和Rahnellaaquatilis接种印度芥菜后显著促进了植物的生长和对Ni、Cr的吸收；Chatterjee等发现菌株Cellulosimicrobiumcellulans能将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)，同时通过分泌IAA和溶解磷，能够缓解重金属对辣椒的毒害，有效地提高了植物修复效率，因此，植物-微生物联合修复技术成为研究热点。但是目前对于水体中Cr(Ⅵ)的净化处理效率低，净化效果差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用蜡状芽孢杆菌与李氏禾交互作用净化水体中铬的方法；所述方法通过改变李氏禾与蜡状芽孢杆菌体系根际环境变化确定影响铬富集的关键生理和生态因子，进而通过控制关键生理和生态因子，充分发挥蜡状芽孢杆菌与李氏禾二者的协同作用，为提高Cr(Ⅵ)污染水体的植物-微生物修复效率提供重要的理论参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用蜡状芽孢杆菌与李氏禾交互作用净化水体中铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将李氏禾置于培养液中培养12～18d后，向培养液中加入终浓度为8～12mg/L的六价铬进行胁迫培养8～12d获得预培养后的李氏禾；2)将所述预培养后的李氏禾置于六价铬初始浓度为8～12mg/L的含铬废水中，并向其中接入对数生长期的蜡状芽孢杆菌，形成联合处理体系，处理含铬废水；所述蜡状芽孢杆菌在联合处理体系中菌体的初始浓度为0.05～0.15g/L；所述联合处理的温度为32～42℃；所述联合处理体系的初始pH值为5～8；所述联合处理体系的溶解氧为2～6mg/L；所述联合处理含铬废水的时间≥8h。

【技术特征摘要】
1.一种利用蜡状芽孢杆菌与李氏禾交互作用净化水体中铬的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将李氏禾置于培养液中培养12～18d后，向培养液中加入终浓度为8～12mg/L的六价铬进行胁迫培养8～12d获得预培养后的李氏禾；2)将所述预培养后的李氏禾置于六价铬初始浓度为8～12mg/L的含铬废水中，并向其中接入对数生长期的蜡状芽孢杆菌，形成联合处理体系，处理含铬废水；所述蜡状芽孢杆菌在联合处理体系中菌体的初始浓度为0.05～0.15g/L；所述联合处理的温度为32～42℃；所述联合处理体系的初始pH值为5～8；所述联合处理体系的溶解氧为2～6mg/L；所述联合处理含铬废水的时间≥8h。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述联合处理体系中还包括氮肥、磷肥和钾肥中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氮肥为(NH4)2SO4、CO(NH2)2或Ca(NO3)2。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氮肥(NH4)2SO4在所述联合处理体系中的浓度为15～25mg/L。...

【专利技术属性】
技术研发人员：林华，满向甜，刘立恒，游少鸿，刘杰，林志毅，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45