土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法。首先从稀土浸矿场地采集土壤样品和淋出液样品，然后从其中分离、富集、筛选出土著硫酸盐还原菌菌群和土著脱氮菌菌群，再利用硫酸盐还原菌菌群对酸性稀土浸矿场地残留铵盐淋出液进行预处理使其pH升高，最后用土著脱氮菌菌群对预处理后的淋出液进行再处理，最终实现了淋出液的达标排放。本发明专利技术使用的硫酸盐还原菌菌群和脱氮菌菌群均来源于稀土浸矿场地，对稀土浸矿场地残留铵盐淋出液适应性强，整个方法具有工艺简单、生产成本低、环境友好等优点，尤其适用于稀土浸矿场地残留铵盐淋出液的大规模脱氮处理。

Method of removing ammonia nitrogen from residual ammonium leaching solution of rare earth leaching site by indigenous sulfate reducing bacteria and indigenous denitrifier

【技术实现步骤摘要】
土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法
本专利技术涉及环境微生物和污水处理
，具体涉及一种利用土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法。
技术介绍
离子型稀土矿是我国稀土矿产业体系之一，该稀土矿富含中重稀土，广泛应用于国防、电子、航天、能源、交通等众多行业，是我国重要战略性资源。几十年来，离子型稀土矿开采工艺已从池浸、堆浸发展到原地浸取。原地浸取工艺不开挖表土、不破坏植被，通过在山体表面布设注液井，将硫酸铵溶液作为浸取剂注入到矿体中，稀土离子与铵根离子发生离子交换反应后经收液工程汇集至水冶车间，再通过添加碳酸氢铵等试剂进行沉淀富集，最终得到碳酸盐稀土产品。该工艺在一定程度上减少了离子型稀土矿开采过程中对环境的破坏，但在整个开采过程中使用了大量铵盐，使得稀土浸矿场地残留有大量铵盐。通过注入清水或其它洗脱剂进行淋洗，借助原地浸出工艺的注液系统和收液系统可以收集残留铵盐淋出液，便于集中处理。不同于其他行业的氨氮废水，稀土浸矿场地残留铵盐淋出液具有如下特征：①pH呈酸性，约在4-6之间；②碳氮比低；③淋出液氨氮浓度值差异大(低则50mg/L，高可达1000mg/L)；④含有大量硫酸根离子及少量金属离子(以铝、铁、硅、钙、铅等为主)。目前，氨氮废水处理工艺方法较多、工艺也较为成熟，主要应用在生活污水、工业废水等领域，尚没有在稀土矿山应用的先例。其中，生物法在氨氮废水的处理中以工艺简单、处理效果好、成本低等因素占有独特优势。自然界中有许多具有特殊功能的微生物菌种，如脱氮菌是生物法脱氮工艺的基础。硫酸盐还原菌也是自然界中大量存在的一类具有特殊功能的微生物，它能将环境中的SO42-还原成S2-，同时产生碱使水体酸碱度达到自身生长所需的适宜pH(7-8)。利用硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水能节约大量的碱，从而节约成本，因此其在酸性矿山废水的治理中有较为广泛的应用。稀土浸矿场地富含硫酸盐和氨氮，是天然的硫酸盐还原菌和脱氮菌生存场所，从中富集筛选出的土著硫酸盐还原菌和土著脱氮菌对稀土浸矿场地残留铵盐淋出液具有较好的适应性和耐受性，是生物法治理稀土浸矿场地酸性氨氮废水的最佳菌种来源。目前硫酸盐还原菌、脱氮菌用于处理酸性废水和生物法脱氮的研究报道较为多见，但两者联合用于酸性稀土浸矿场地残留铵盐淋出液的研究尚未有相关报道。本专利技术通过土著硫酸盐还原菌的代谢作用调节酸性稀土浸矿场地残留铵盐淋出液的pH至适宜水平，再利用土著脱氮菌高效脱除其中的氨氮，最终实现了淋出液氨氮的达标排放。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法。该方法利用土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合处理稀土浸矿场地酸性氨氮废水，具有菌群适应性好、产碱量高、脱氮能力强效率高、工艺简单、生产成本低以及环境友好等诸多优点。该方法具体步骤如下：(a)采集稀土浸矿场地的土壤样品和淋出液样品，经过分离、富集分别得到土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液、土著脱氮菌菌群富集培养液，对这两种富集培养液进行筛选，分别得到土著硫酸盐还原菌菌群和土著脱氮菌菌群；(b)利用土著硫酸盐还原菌菌群对酸性稀土浸矿场地残留铵盐淋出液进行预处理，提高其pH至适宜水平，得到处理后的淋出液；(c)将土著脱氮菌菌群接种到预处理后的淋出液中，添加脱氮培养基进行培养，待氨氮含量达标即可排放。进一步的，步骤(a)中样品采集方法具体如下：从稀土浸矿场地随机选择至少3个点取样，每个点采集100-200g土壤样品；从稀土浸矿场地的集液池、集液沟中随机选择至少3个点取样，每个点采集100-200mL淋出液样品；将采集到的土壤样品和淋出液样品置于0-4℃环境中保存备用。进一步的，步骤(a)从土壤样品中分离、富集土著硫酸盐还原菌的方法具体如下：按照200-500g:1L的比例，将采集来的土壤样品与无菌水混合并恒温振荡培养(温度为28-30℃，振荡时间20-30min，转速150-170r/min)，静置一段时间(10-15min)后取上清液，得到土壤样品初始菌悬液；接着按照1:2-3的体积比，将土壤样品初始菌悬液与硫酸盐还原菌富集培养基混合并恒温厌氧培养(培养温度30-38℃，培养时间3-5天)，得到第一次富集的土壤硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的土壤硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合再次进行恒温厌氧培养，得到第二次富集的土壤硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合进行第三次恒温厌氧培养；重复上述厌氧培养过程3-5次，得到土壤土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液。进一步的，步骤(a)从淋出液样品中分离、富集土著硫酸盐还原菌的方法具体如下：按照1:2-3的体积比，将采集的淋出液样品与硫酸盐还原菌富集培养基混合并恒温厌氧培养(培养温度30-38℃，培养时间3-5天)，得到第一次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合再次进行恒温厌氧培养，得到第二次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合进行第三次恒温厌氧培养；重复上述厌氧培养过程3-5次，得到淋出液土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液。进一步的，所述硫酸盐还原菌富集培养基按照重量份数计的配方为：蛋白胨8-12份，牛肉膏4-6份，NaCl4-6份，FeSO4·7H2O0.45-0.6份，蒸馏水1000份，pH值6.2-6.5。进一步的，步骤(a)中土著硫酸盐还原菌菌群筛选方法具体如下：按照1:3-6的体积比，将土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌功能筛选培养基混合恒温厌氧培养(培养温度30-38℃，培养时间3-5天)，得到第一次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群；按照1:4-8的体积比，在同样的培养条件下将第一次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群与硫酸盐还原菌功能筛选培养基混合恒温厌氧培养，得到第二次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群；按照1:5-10的体积比，在同样的培养条件下将第二次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群与硫酸盐还原菌功能筛选培养基混合恒温厌氧培养；重复上述筛选培养3-5次，得到土著硫酸盐还原菌菌群。进一步的，所述土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液选自土壤土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液、淋出液土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液中的至少一种，或者两者以任意比例混合形成的混合物。进一步的，所述硫酸盐还原菌功能筛选培养基按照重量份数计的配方为：KH2PO40.4-0.6份，NH4Cl0.8-1.2份，MgSO4·7H2O0.05-0.08份，Na2SO42.5-4.5份，CaCl20.06-0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法，其特征在于包括以下步骤：(a)采集稀土浸矿场地土壤样品和淋出液样品，经过分离、富集分别得到土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液、土著脱氮菌菌群富集培养液，对两种富集培养液进行筛选，分别得到土著硫酸盐还原菌菌群和土著脱氮菌菌群；(b)利用土著硫酸盐还原菌菌群对酸性稀土浸矿场地残留铵盐淋出液进行预处理使其pH升高，得到处理后的淋出液；(c)将土著脱氮菌菌群接种到预处理后的淋出液中，添加脱氮培养基培养即可。/n

【技术特征摘要】
1.土著硫酸盐还原菌、土著脱氮菌联合脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮的方法，其特征在于包括以下步骤：(a)采集稀土浸矿场地土壤样品和淋出液样品，经过分离、富集分别得到土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液、土著脱氮菌菌群富集培养液，对两种富集培养液进行筛选，分别得到土著硫酸盐还原菌菌群和土著脱氮菌菌群；(b)利用土著硫酸盐还原菌菌群对酸性稀土浸矿场地残留铵盐淋出液进行预处理使其pH升高，得到处理后的淋出液；(c)将土著脱氮菌菌群接种到预处理后的淋出液中，添加脱氮培养基培养即可。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)从土壤样品中分离、富集土著硫酸盐还原菌的方法具体如下：按照200-500g:1L的比例，将采集来的土壤样品与无菌水混合并恒温振荡培养，静置后取上清液，得到土壤样品初始菌悬液；接着按照1:2-3的体积比，将土壤样品初始菌悬液与硫酸盐还原菌富集培养基混合并恒温厌氧培养，得到第一次富集的土壤硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的土壤硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合再次进行恒温厌氧培养，得到第二次富集的土壤硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合进行第三次恒温厌氧培养；重复上述厌氧培养过程3-5次，得到土壤土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液；所述硫酸盐还原菌富集培养基按照重量份数计的配方为：蛋白胨8-12份，牛肉膏4-6份，NaCl4-6份，FeSO4·7H2O0.45-0.6份，蒸馏水1000份，pH值6.2-6.5。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)从淋出液样品中分离、富集土著硫酸盐还原菌的方法具体如下：按照1:2-3的体积比，将采集的淋出液样品与硫酸盐还原菌富集培养基混合并恒温厌氧培养，得到第一次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合再次进行恒温厌氧培养，得到第二次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液；按照1:4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的淋出液硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌富集培养基混合进行第三次恒温厌氧培养；重复上述厌氧培养过程3-5次，得到淋出液土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液；所述硫酸盐还原菌富集培养基按照重量份数计的配方为：蛋白胨8-12份，牛肉膏4-6份，NaCl4-6份，FeSO4·7H2O0.45-0.6份，蒸馏水1000份，pH值6.2-6.5。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)中土著硫酸盐还原菌菌群筛选方法具体如下：按照1:3-6的体积比，将土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液与硫酸盐还原菌功能筛选培养基混合并恒温厌氧培养，得到第一次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群；按照1:4-8的体积比，在同样的培养条件下将第一次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群与硫酸盐还原菌功能筛选培养基混合恒温厌氧培养，得到第二次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群；按照1:5-10的体积比，在同样的培养条件下将第二次筛选的土著硫酸盐还原菌菌群与硫酸盐还原菌功能筛选培养基混合恒温厌氧培养；重复上述筛选培养3-5次，得到土著硫酸盐还原菌菌群；所述土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液选自土壤土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液、淋出液土著硫酸盐还原菌菌群富集培养液中的至少一种，或者两者以任意比例混合形成的混合物；所述硫酸盐还原菌功能筛选培养基按照重量份数计的配方为：KH2PO40.4-0.6份，NH4Cl0.8-1.2份，MgSO4·7H2O0.05-0.08份，Na2SO42.5-4.5份，CaCl20.06-0.1份，FeSO4·7H2O0.008-0.012份，柠檬酸钠0.25-0.35份，乳酸钠3.5-4份，酵母浸粉1-1.2份，蒸馏水1000份，pH值6.2-6.5。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)从土壤样品中分离、富集土著脱氮菌的方法具体如下：按照200-500g:1L的比例，将采集来的土壤样品与无菌水混合并恒温振荡培养，静置取上清液，得到土壤样品初始菌悬液；接着按照1:2-3的体积比，将土壤样品初始菌悬液与脱氮富集培养基混合恒温培养，得到第一次富集的土壤脱氮菌菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的土壤脱氮菌菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合再次进行恒温培养，得到第二次富集的土壤脱氮菌菌群富集培养液；按照1:4-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖春桥，章鹏，池汝安，胡锦刚，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42