CN102807960A

CN102807960A - 一种耐碱性排硫硫杆菌及其应用

Info

Publication number: CN102807960A
Application number: CN2011101496231A
Authority: CN
Inventors: 邢建民; 宋子煜; ***; 王丹
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-12-05

Abstract

本发明涉及生物脱硫领域，具体地，本发明涉及一种耐碱性排硫硫杆菌及其应用。根据本发明的耐碱性排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus)，其保藏编号为CGMCC 4826。本发明所提供的耐碱性排硫硫杆菌，在碱性条件下(pH7～10)具有稳定的生物活性和脱硫活性，因此，对上述含硫化物富液具有良好的处理效果，可以用于沼气的生物脱硫，制备生物天然气。

Description

一种耐碱性排硫硫杆菌及其应用

技术领域

本发明涉及生物脱硫领域，具体地，本发明涉及一种耐碱性排硫硫杆菌及其应用。

背景技术

硫氧化菌是一类从硫化合物氧化中获取能量的微生物，在限制氧气的条件下，可以将硫化物选择性氧化为单质硫。基于硫氧化菌选择性氧化硫化物为单质硫的特性开发了生物脱硫技术，用于含硫化氢气体或含硫化物废水的脱硫。

有机废水、餐余垃圾、农业秸秆等有机废弃物经厌氧消化产生沼气，沼气的主要成分为甲烷，与天然气的主要成分相同，仅含量低于天然气标准。经过净化处理，沼气可制成生物天然气，气体质量达到或超过管道天然气标准。沼气含0.1-3％的硫化氢，硫化氢是一种剧毒、强腐蚀气体，天然气国家标准中对硫化氢含量有着严格要求，天然气国家标准《GB 17820-1999天然气》规定一类天然气的硫化氢含量不得高于6mg/m³。因此，沼气脱硫是沼气制取生物天然气的最关键工艺。传统沼气脱硫工艺，常以氧化铁法脱除硫化氢，不但存在吸附剂再生困难，而且存在产生硫化铁二次污染的问题。生物脱硫以硫氧化菌氧化硫化物，并以硫磺的形式回收硫，实现硫化物无害化和资源化处理，被认为沼气脱硫绿色清洁新工艺。

硫化氢是酸性气体，碱性溶液吸收容量大。硫化氢有强生物毒性，硫化物在水中会转化为硫化氢，转化率与溶液pH值有关。pH值越高，硫化氢转化率越低。当pH值高于10时，所有硫化物均以无生物毒性的电离状态存在。因此，生物脱硫最佳条件为碱性条件。然而，目前，生物脱硫常用硫氧化菌为脱氮硫杆菌和排硫硫杆菌等自养硫氧化菌，该类硫氧化菌均为中性细菌，最适生长条件为pH7.0左右，这与脱硫化氢工艺要求不相符。

发明内容

本发明的发明人为了解决上述问题提出并完成了本发明。

本发明的目的是提供一种耐碱性排硫硫杆菌。

本发明的再一目的是提供上述耐碱性排硫硫杆菌的应用。

根据本发明的耐碱性排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus)，其保藏编号为CGMCC4826。

本发明提供了上述耐碱性排硫硫杆菌的脱硫应用，优选由于沼气的生物脱硫，制备生物天然气。

本发明在硫酸盐反应器的出水中富集耐碱性硫氧化菌。经多次驯化，分离得到一株耐碱性硫氧化菌；在pH7.0-9.0的范围内，该菌株具有稳定的生物活性和脱硫活性；pH8.0的0.1M碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液可有效吸收沼气的硫化氢，形成含硫化物的富液。

本发明的排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus)属于硫杆菌属，是该属的模式菌株。最适生长pH范围为6.6-7.2，在pH4.5-7.8之间可生长。排硫硫杆菌是硫杆菌属中已知唯一一种严格自养好氧型中性菌。可利用硝酸盐和铵盐为氮源生长，能量获自一种或多种还原态的或部分还原的含硫化合物，包括各种硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、连多硫酸盐和亚硫酸盐等。在限制氧气的条件下，可将硫化物不完全氧化为单质硫，实现硫化物脱除和硫回收，因此可被用于硫化物和硫化氢无害化和资源化处理。

沼气中含有硫化氢，硫化氢是一种剧毒、腐蚀性、恶臭气体。以沼气制备生物天然气，必须脱除硫化氢。基于硫杆菌氧化硫化物的生物脱硫技术是一种清洁高效的脱硫化氢方法，但该工艺以碱性吸收液吸收硫化氢，以实现彻底脱除硫化氢。而现有的排硫硫杆菌虽具有高脱硫活性，但对碱性环境的耐受性差，制约了其在生物脱硫工艺中的应用。

本发明所提供的耐碱性排硫硫杆菌，在碱性条件下(pH7～10)具有稳定的生物活性和脱硫活性，因此，对上述含硫化物富液具有良好的处理效果，可以用于沼气的生物脱硫，制备生物天然气。

附图说明

图1为不同pH值下本发明的排硫硫杆菌的生长情况。

图2为不同pH值下本发明的排硫硫杆菌的脱硫活性。

排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus 916)保藏编号为CGMCC 4826，保藏日期为2011年5月3日，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，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，邮政编码：100101。

具体实施方式

实施例1排硫硫杆菌的分离纯化

富集培养基(g/L)：Na₂S₂O₃·5H₂O 10.0、NH₄Cl 0.1、NaHCO₃ 0.2、KH₂PO₄ 0.1，pH 8.0

筛选培养基(g/L)：Na₂S₂O₃·5H₂O 10.0、KNO₃ 0.1、0.2、KH₂PO₄ 0.1，0.1MNa₂CO₃/NaHCO₃，pH 8.0

样品取自硫酸盐还原反应器出水，出水中含有硫化物并暴露在空气中，适宜硫氧化菌生长。样品在30℃、175rpm条件下经5代富集培养，得到硫氧化菌富集培养物。硫氧化菌利用Na₂S₂O₃产生单质硫，脱硫活性越高，菌落越黄越大。因此，在平板固体筛选培养基上，分离筛选菌落大而黄的菌株，以得到高脱硫活性的菌株，该菌株为严格自养好氧菌。根据伯杰氏细菌鉴定手册第八版，经生理生化和形态学鉴定为排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus)。

实施例2不同pH值下排硫硫杆菌的生长情况

培养基(g/L)：Na₂S₂O₃·5H₂O 10.0、KNO₃ 0.1、0.2、KH₂PO₄ 0.1，0.1MNa₂CO₃/NaHCO₃缓冲液

调pH值至6.0、7.0、8.0、9.0

培养条件：30℃、175rpm，培养48小时

实验结果如图1所示，本发明所述耐碱性排硫硫杆菌菌株的最适生长pH值为7.0。但是，在pH 8.0条件下，平均细胞浓度为pH 7.0的94.2％。在pH 9.0条件下，平均细胞浓度为pH 7.0的72.6％。因此，该菌株具有良好的耐碱性。

实施例3不同pH值下排硫硫杆菌的脱硫活性

培养基(g/L)：KNO₃ 0.1、0.2、KH₂PO₄ 0.1，0.1MNa₂CO₃/NaHCO₃缓冲液，10mmol/LNa₂S·9H₂O，调pH值至6.0、7.0、8.0、9.0。

自接种时间起，每12小时补加10mmol/L Na₂S·9H₂O。

培养条件：30℃、175rpm，培养48小时。

实验结果如图2所示，本发明所述耐碱性排硫硫杆菌菌株最佳脱硫pH值为8.0。

实施例4沼气生物脱硫制取生物天然气

厌氧消化产生的沼气成分为：甲烷48.9-57.1％，二氧化碳32.1-36.3％，硫化氢0.1-0.2％，产气速率为1.6-2.1Nm³/d。

沼气生物脱硫设备由硫化氢吸收塔和气升式内循环生物脱硫反应器组成。

吸收液为0.1M Na₂CO₃/NaHCO₃缓冲液(2.862g/L Na₂CO₃，7.56g/L NaHCO₃)、0.1g/L KNO₃、0.2g/L KH₂PO₄，10％HCl调pH至8.0。

沼气经脱尘处理后，以4m/S的空速和0.2Mpa的压力进入硫化氢吸收塔，Na₂CO₃/NaHCO₃吸收液pH值为7.0-8.0，液气比为2-3L/m³。硫化氢吸收塔富液进入气升式内循环生物脱硫反应器，硫化物被排硫硫杆菌选择性氧化为单质硫。单质硫经生物脱硫处理的沼气，硫化氢脱除率达99.5％以上，硫回收率达90.1％以上，单质硫纯度达92.8％以上。

处理后的沼气主要成分为甲烷78.9-83.4％、二氧化碳15.7-19.3％，再经吸收法或气体膜分离法脱二氧化碳，可制得甲烷含量大于97％的生物天然气。

Claims

1.一种耐碱性排硫硫杆菌，其特征在于，其保藏编号为：CGMCC 4826。

2.权利要求1所述的耐碱性排硫硫杆菌在生物脱硫方面的应用。

3.权利要求1所述的耐碱性排硫硫杆菌在沼气脱硫方面的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，在沼气脱硫过程中，吸收液为0.1M Na₂CO₃/NaHCO₃缓冲液、0.1g/L KNO₃、0.2g/L KH₂PO₄，调pH至8.0。