[发明专利]一种以木薯渣为碳源制备耐酸和耐低温硫酸还原复合菌剂的方法及该菌剂的应用

说明书

本发明涉及一种以木薯渣为碳源制备耐酸和耐低温的硫酸还原复合菌剂的方法及其应用，以酸性矿山废水底泥或酸性矿山废水污染土壤为菌群来源，在pH3~5的酸性矿山废水中添加木薯渣和少量其他碳源作为驯化培养基，分别在2种不同温度下（10℃和25℃）下静置富集培养，同时获得2种硫酸还原菌菌群；将这2种硫酸还原菌菌群经液体发酵培养后，添加还原剂和吸附剂，真空干燥制成菌粉，按比例混合制成固体复合菌剂保存。该酸性硫酸还原复合菌剂具有低温、低pH环境下保持高活性的特性，且同时适应木薯渣型缓释碳源和其他类型碳源，施用于处理酸性矿山废水的硫酸还原菌反应器，可有效缩短驯化时间，提高低温环境运行时的运行效率和稳定性。

技术领域

本发明属于微生物的应用领域，具体涉及一种以木薯渣为碳源制备耐酸和耐低温的硫酸还原复合菌剂的方法及其应用。

背景技术

矿山环境与矿业生产及生态环境密切相关，矿山开采等一系列矿业活动对矿山环境及其周围生态系统带来了巨大的环境影响，矿山环境也成为了重要的生态环境污染源，严重影响矿区及周边动植物生长和居民的生命健康。

矿山开采过程中形成的尾矿、酸性矿山废水 (acid mine drainage，AMD)、AMD 底泥 (sediment) 和 AMD 生物膜 (biofilm) 等构成了多种多样的矿山酸性环境。矿产开发会产生尾矿、废石和冶炼废渣等主要固体废弃物，这些固体废弃物尤其是尾矿堆、废石堆或硫化物矿石（以黄铁矿 FeS₂为主）通常含有大量的金属硫化物，而这些金属硫化物随着开采活动的进行被暴露在空气中，就会立即在氧气-水-微生物相互作用下发生氧化反应生成大量的酸性矿山废水，酸性矿山废水中富含重金属和硫酸根，pH2～5，亟需处理。

目前国内外AMD的治理方法主要有中和法、硫化法、湿地法、渗透反应墙、微生物处理法等。

1. 中和法：中和法是向 AMD 中投入中和剂或碱性废水形成难溶的固体，从而提高 pH 和去除重金属。常用的中和剂有石灰、石灰石等，虽然目前中和方法得到不断改进，处理效果明显，是我们国家处理AMD的主流工艺。但是中和法产生了大量的固体废弃物难以处理，且产生的沉淀不稳定容易导致二次污染，有较大的环境隐患，此外，该方法需要大量石灰，石灰开采中进一步产生粉尘等环境危害，因此该方法已不适应日益严格的环保需求，亟需升级改造。

2. 硫化法：硫化法是指向 AMD 中加入硫化剂，使 AMD 中的金属离子形成硫化物沉淀而被除去。通常使用的硫化剂有硫化钠、硫化铵等，该方法金属去除率高，泥渣中金属品位高，但沉淀剂价格昂贵且产生的硫化氢有恶臭，管理不当会对人体和环境有害。

3. 人工湿地法：人工湿地法是利用由人工基质和重金属耐性水生植物（如香蒲、芦苇等）组成的生态系统处理AMD。虽然人工湿地法具有建设和运行费用低，易于管理等优点，但占地面地大，对 AMD 的处理效果不佳且周期长。

4. 微生物处理法：微生物处理法是利用硫酸盐还原菌（Sulfate-ReducingBacteria, SRB）在厌氧条件下还原过程产生的 S2- 与重金属结合形成金属硫化物（MS）沉淀，去除 AMD 中的重金属离子，同时生成的碱度可以提高废水 pH 值。该方法具有节约中和剂、无二次污染、可回收金属的特点，有很大应用前景(Johnson, 2013)。但各种生物因子、非生物因子（pH、溶解氧、温度、有机物、硫化物、重金属等）的改变都直接影响SRB的生长和代谢活性。由于缺乏合适SRB菌剂和合理工艺，现有SRB反应器尚存在启动慢、低温环境反应效率低、添加碳源费用昂贵等问题，严重限制了SRB反应器的实际应用。SRB反应器的运行问题，主要是SRB反应器中SRB菌群单一对低温和廉价缓释碳源降解慢导致。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种以木薯渣为碳源制备耐酸和耐低温的硫酸还原复合菌剂的方法及其应用，该方法利用廉价缓释固体碳源-木薯渣，制备得到适应低温环境耐酸的硫酸还原复合菌剂，该复合菌剂在SRB反应器中使用可以克服现有SRB反应器存在的启动慢、低温环境反应效率低、添加碳源费用昂贵等缺点。