CN109777756A - 一种同步脱除硫化氢与氨气的菌剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同步脱除硫化氢与氨气的菌剂及应用，可用于废弃物资源化利用领域和环境保护领域。菌剂包括氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌。本发明通过脱硫脱氨复合菌剂的作用可将H2S的S2‑氧化为SO4 2‑；NH3与酸性培养基中的H+结合形成NH4 +。(NH4)2SO4是菌剂培养基主要成分之一，被复合菌剂用于生长繁殖所需，从而达到同步脱除H2S与NH3的目的。H2S脱除率可达99.2％～99.5％，NH3脱除率可达95.2％～99.4％且菌剂可重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步脱除硫化氢(H2S)与氨气(NH3)的菌剂及应用。具体的说是以氧化亚铁勾端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)和氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiooxidans)为原料同步脱除H2S与NH3的菌剂及应用，属于废物资源化技术领域和环境微生物领域。
背景技术
养殖废气和污水处理厂废气的主要成分是H2S与NH3，H2S与NH3会腐蚀生物粘膜，诱发呼吸***疾病，同时导致生物机体的免疫力下降；导致土壤超营养化，造成环境污染。
H2S与NH3处理方法有物理方法(物理吸收发、微波法、活性炭吸附法、膜分离法)、化学方法(克劳斯法、液相催化氧化法)和生物法。物理和化学方法存在能耗高、成本高，生物法出力效果差的问题。因此，养殖废气和污水处理厂废气的处理问题得到了高度重视。目前，生物法还处于发展阶段，具有成本低、污染少、运行条件稳定可控是其明显的优点，但是仍然存在H2S脱除率、NH3脱除率普遍偏低等问题。
黄钾铁矾(化学式为KFe3(SO4)2(OH)6)是一种应用广泛的材料。例如：可以作为研磨材料，加工后应用于研磨行业；又是一种赭黄色天然染料，应用于绘画和古代建筑、古代器物的修复；黄钾铁矾还广泛应用于冶炼锌、镍、钴等金属工业中除铁。
发明内容
鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种同步脱除H2S与NH3的菌剂及应用。本发明将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌两种微生物的混合并进行应用，克服了养殖场与污水处理厂的废气处理问题，并拓展了该菌剂的应用方向。该菌剂可以同步脱除H2S和NH3，H2S脱除率可达99.2％～99.5％，NH3脱除率可达95.2％～99.4％。具有H2S脱除率高、NH3脱除率高，并且对环境友好、没有二次污染产生、菌剂可重复利用等优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种同步脱除硫化氢(H2S)与氨气(NH3)的菌剂，包括氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌。
本发明的有益效果是：氧化亚铁钩端螺旋菌以氧化Fe2+、单质硫、还原性硫化物等低价态元素来获得自身细胞生长和代谢所需要的能量，以NH4+为氮源，以空气中的CO2为碳源。氧化硫硫杆菌以氧化单质硫或还原态的硫化物来获得自身细胞生长和代谢所需要的能量，以NH4+为氮源，以空气中CO2为碳源。在复合菌剂脱硫过程中氧化亚铁钩端螺旋菌将H2S氧化为单质硫，氧化硫硫杆菌将H2S或单质硫氧化为SO4 2-，而NH3则与培养基中H2SO4发生反应生成(NH4)2SO4，(NH4)2SO4被用于氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的生长和代谢所需。通过此复合菌剂，可以循环同步吸收H2S与NH3，且其产物单质硫易于回收利用，(NH4)2SO4是复合菌剂培养基的。本发明的菌剂采用氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌复配而成，具有H2S脱除率高、NH3脱除率高，并且对环境友好、没有二次污染产生、菌剂可重复利用等优点。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述氧化亚铁钩端螺旋菌选自保藏号为CCTCC AB 206158、CCTCC AB206159、CCTCC AB 206160、CCTCC AB 206161、CCTCC AB 206162、CCTCC AB 206163、CCTCCAB 206164、CCTCC AB 207036、CCTCC AB 207037、CCTCC AB 207038的菌株中的一种或几种。
采用上述方案的有益效果为：采用上述种类的氧化亚铁钩端螺旋菌可以进一步提高H2S脱除率和NH3脱除率。
进一步，氧化硫硫杆菌选自保藏号为CCTCC AB 206195、CCTCC AB 206196、CCTCCAB 206197的菌株中的一种或几种。
采用上述方案的有益效果为：采用上述种类的氧化硫硫杆菌可以进一步提高H2S脱除率和NH3脱除率。
优选的，氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量的比例为(1-3)：(3-1)。采用上述配比可以进一步提高H2S脱除率和NH3脱除率，H2S脱除率可达99.2％～99.5％，NH3脱除率可达95.2％～99.4％。进一步，氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量的比例为(35-45)：(55-65)。最优的，当氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量的比例为2：3时，H2S脱除率和NH3脱除率可以达到99％以上。
本发明还提供上述菌剂在脱硫和/或脱氨中的应用。具体的，上述菌剂在脱除H2S和/或NH3中的应用。
本发明所述菌剂可以用于养殖场、污水处理厂等场所(但不仅限于上述场所)的废气脱硫与脱氨处理。
本发明还提供上述菌剂在制备KFe3(SO4)2(OH)6、H3OFe3(SO4)2(OH)6和/或NH4Fe3(SO4)2(OH)6中的应用。
采用上述方案的有益效果为：
本发明所述菌剂在脱硫过程中氧化亚铁钩端螺旋菌将H2S氧化为单质硫，氧化硫硫杆菌将H2S或单质硫氧化为SO4 2-，而NH3则与培养基中H2SO4发生反应生成(NH4)2SO4，(NH4)2SO4被用于氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的生长和代谢所需。体系中多余的NH4+与SO4 2-则在氧化亚铁钩端螺旋菌的作用下生成黄钾铁矾(化学式为KFe3(SO4)2(OH)6)沉淀。黄钾铁矾具体反应式如下：
4Fe2++4H++O2→4Fe3++2H2O
Fe3++H2O→FeOH2++H+
FeOH2++H2O→Fe(OH)2 ++H+
2Fe3++2H2O→Fe2(OH)2 4++4H+
3Fe(OH)3+4SO4 2-+3Fe3++4H2O+2M+→2MFe3(SO4)2(OH)6+3H+
其中，M+可以是K+、H3O+或NH4+。
本发明还提供上述菌剂的制备方法，包括以下步骤：将氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌分别培养至对数期，得到氧化亚铁钩端螺旋菌菌液和氧化硫硫杆菌菌液，之后将对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌菌液和氧化硫硫杆菌菌液混合，制得菌剂。
采用上述方案的有益效果为：通过上述方法制备的菌剂具有H2S脱除率高、NH3脱除率高，并且对环境友好、没有二次污染产生、菌剂可重复利用等优点。
优选的，氧化亚铁钩端螺旋菌菌液和氧化硫硫杆菌菌液以体积比(1～3)：(3～1)混合，当采用上述比例时，H2S脱除率和NH3脱除率均可以达到92％以上。最优的，氧化亚铁钩端螺旋菌菌液和氧化硫硫杆菌菌液以体积比2：3混合，当采用上述比例时，H2S脱除率和NH3脱除率均可以达到99％以上。
进一步，氧化亚铁钩端螺旋菌菌液的接种比例为体积比5％～10％，氧化硫硫杆菌菌液的接种比例为体积比5％～10％，氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的培养温度为28～32℃。
具体的，氧化亚铁钩端螺旋菌培养基包含以下组分：0.24～0.30g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，30～50g/L的FeSO4·7H2O，pH为1.8～2.2，溶剂为水。
氧化硫硫杆菌培养基包含以下组分：0.24～0.30g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，5～10g/L的Na2S2O3，pH为2.0～3.0，溶剂为水。
采用上述方案的有益效果为：合适的接种比例有利于细菌的快速达到细菌生物活性最高的的对数期，避免细菌繁殖过慢或繁殖过度的问题；合适的发酵温度有利于菌体的生长，培养至对数期有利于提高菌液对废气的吸收效率。
一种含有上述菌剂的发酵液的制备方法，包括以下步骤：将菌剂接种到培养基中，发酵培养，得到含有上述菌剂的发酵液。
采用上述方案的有益效果为：通过上述方法制备的发酵液具有H2S脱除率高、NH3脱除率高，并且对环境友好、没有二次污染产生、菌剂可重复利用等优点。
进一步，菌剂的接种比例为体积比5％～10％，培养温度为28～32℃，培养至对数期。
用于菌剂接种的培养基包含以下组分：0.10～0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，10～30g/L的FeSO4·7H2O，1～5g/L的Na2S2O3，pH为1.8～2.2，溶剂为水。
采用上述方案的有益效果为：可以进一步提高H2S脱除率高、NH3脱除率高。
本发明还提供使用上述菌剂脱硫和/或脱氨的方法，包括以下步骤：(1)将菌剂接种到培养基中，发酵培养，得到含有上述菌剂的发酵液；(2)将含有H2S和/或NH3的废气通入上述菌剂的发酵液中，进行脱除H2S和/或NH3处理。
采用上述方案的有益效果为：采用上述方法具有H2S脱除率高、NH3脱除率高，并且对环境友好、没有二次污染产生、菌剂可重复利用等优点。
本发明还提供一种使用上述菌剂制备黄钾铁矾的方法，包括以下步骤：
(1)将菌剂接种到含有K2SO4的脱硫脱氨复合菌剂培养基中，发酵培养，得到发酵液和沉淀；
(2)将步骤(1)得到的沉淀用盐酸溶液浸泡，离心，之后收集沉淀；
(3)将步骤(2)收集的沉淀洗涤、过滤，将滤渣干燥，得到黄钾铁矾。
采用上述方案的有益效果为：采用上述方法制备黄钾铁矾具有环境友好，安全性高，无二次污染，成本低等优点。
具体的，菌剂的接种比例为体积比5％～10％，发酵培养的时间为48h，发酵培养温度为28～32℃，K2SO4的浓度为10g/L。
脱硫脱氨复合菌剂培养基的配方可以为：0.10～0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，10～30g/L的FeSO4·7H2O，1～5g/L的Na2S2O3，pH为1.8～2.2，溶剂为水。
采用上述方案的有益效果为：采用上述的培养条件和脱硫脱氨复合菌剂培养基配方有利于提高黄钾铁矾的产量。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供一种同步脱除H2S与NH3的复合菌剂，具体制备方法可以为：将氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌经过适应性培养，连续扩大培养后按氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌以对数期菌液体积比2:3的比例混合，得到混合菌剂(混合菌剂中菌体总浓度为1×107～8×107cells/ml)。
所述的氧化亚铁钩端螺旋菌可以选择下面10种保藏号的菌株中的一种或几种，10种保藏号的菌株分别为：CCTCC AB 206158、CCTCC AB 206159、CCTCC AB 206160、CCTCC AB206161、CCTCC AB 206162、CCTCC AB 206163、CCTCC AB 206164、CCTCC AB 207036、CCTCCAB 207037和CCTCC AB 207038。上述菌株均保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，公众均可以通过购买的方式获得上述菌株。
氧化硫硫杆菌可以选择下面3种保藏号的菌株中的一种或几种，3种保藏号的菌株分别为：CCTCC AB 206195、CCTCC AB 206196和CCTCC AB 206197。上述菌株均保藏在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，公众均可以通过购买的方式获得上述菌株。
本发明复合菌剂涉及的两种菌分别为氧化亚铁钩端螺旋菌、氧化硫硫杆菌。在制备上述菌剂时，涉及的培养基包括以下三种：
氧化亚铁钩端螺旋菌培养基包含以下组分：0.24～0.30g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KC l，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，30～50g/L的FeSO4·7H2O，pH为1.8～2.2，溶剂为水。
氧化硫硫杆菌培养基包含以下组分：0.24～0.30g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，5～10g/L的Na2S2O3，pH为2.0～3.0，溶剂为水。
脱硫脱氨复合菌剂培养基(简称为混合菌剂培养基)包含以下组分：0.10～0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，10～30g/L的FeSO4·7H2O，1～5g/L的Na2S2O3，pH为1.8～2.2，溶剂为水。
可以通过以下具体方法制备菌剂：
氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌活化培养：
氧化亚铁钩端螺旋菌的培养：将对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌以5％～10％(v/v)的接菌量分别接种于氧化亚铁钩端螺旋菌培养基中，28～32℃，100～120rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌菌液。采用对数期菌液活性最高，有利于下次接种；方便复合菌剂按比例配比。
氧化硫硫杆菌的培养：将对数期的氧化硫硫杆菌以5％～10％(v/v)的接菌量分别接种于氧化硫硫杆菌培养基中，28～32℃，100～120rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化硫硫杆菌菌液。对数期菌液活性最高，有利于下次接种；方便复合菌系按比例配比。
优化脱硫脱氨复合菌剂的配比：将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液分别按菌液体积比1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1比例混合配比，依次得到氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量比分别为1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1的菌剂，以5％～10％(v/v，即菌剂与培养基体积比)的接种量接种于3000ml的混合菌剂培养基中，28～32℃，100～120rpm摇床培养40h，得到发酵液。
检测复合菌剂的脱硫脱氨效果：以H2S与NH3为原料模拟废气，将模拟的废气通入发酵液中，通气速度为100～200ml/min，收集尾气，通气2小时后，收集并检测全部尾气中H2S与NH3含量，计算脱硫脱氨效果。优选出最优脱硫脱氨效果的复合菌剂比例。
收集复合菌剂的处理尾气产生的副产物，具体操作可以为：
复合菌剂吸收H2S与NH3后，当菌液培养约48小时后，会产生副产物沉淀，静置后沉降会位于容器的底部,将沉淀用1～1.5M的HCl室温浸泡10～12h后，经10000rpm离心10min，收集沉淀，真空干燥至恒重，得黄色KFe3(SO4)2(OH)6、H3OFe3(SO4)2(OH)6和NH4Fe3(SO4)2(OH)6固体混合物。
制备黄钾铁矾制备方法包括以下步骤：
(1)将复合菌剂以5％～10％(v/v)的接种量接种于3000ml脱硫脱氨复合菌剂培养基中，脱硫脱氨复合菌剂培养基添加有10g/L的K2SO4，100～120rpm，28～32℃培养48h后，亚铁氧化率达到80％～90％；(2)此时会产生的副产物沉淀，静置后会沉降在容器的底部，将产生的沉淀用1～1.5M的HCl室温浸泡10～12h后，经10000rpm离心10min，收集沉淀；(3)用蒸馏水或体积分数为5％～8％的稀盐酸洗涤，过滤，滤渣真空干燥至恒重，研磨后得黄钾铁矾粉末。
实施例1：制备氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌复合菌剂
氧化亚铁钩端螺旋菌的培养：将对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌以5％～10％(v/v)的接菌量分别接种于氧化亚铁钩端螺旋菌培养基中，28～32℃，100～120rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌菌液。
氧化亚铁钩端螺旋菌培养基包含以下组分：0.24～0.30g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，30～50g/L的FeSO4·7H2O，pH为1.8～2.2，溶剂为水。
氧化硫硫杆菌的培养：将对数期的氧化硫硫杆菌以5～10％(v/v)的接菌量分别接种于氧化硫硫杆菌培养基中，28～32℃，100～120rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化硫硫杆菌菌液。
氧化硫硫杆菌培养基包含以下组分：0.24～0.30g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，5～10g/L的Na2S2O3，pH为2.0～3.0，溶剂为水。
氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌菌剂配比：将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液分别按体积比1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1比例混合配比，依次得到氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量比分别为1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1的菌剂，将配比后的菌剂按5％～10％(v/v)的接种量接种于3000ml的混合菌剂培养基中，100～120rpm，28～32℃培养至对数期备用。
混合菌剂培养基包含以下组分：0.10～0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1～1.0g/L的KCl，0.50～5.0g/L的K2HPO4，0.50～5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.01～0.1g/L的Ca(NO3)2，10～30g/L的FeSO4·7H2O，1～5g/L的Na2S2O3，pH为1.8～2.2，溶剂为水。
实施例1A
氧化亚铁钩端螺旋菌的培养：
氧化亚铁钩端螺旋菌的保藏编号具体为CCTCC AB 206158。将氧化亚铁钩端螺旋菌以5％(v/v)的接菌量接种于氧化亚铁钩端螺旋菌培养基中，28℃，100rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌菌液。
氧化亚铁钩端螺旋菌培养基包含以下组分：0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1g/L的KCl，0.50g/L的K2HPO4，0.50g/L的MgSO4·7H2O，0.01g/L的Ca(NO3)2，30g/L的FeSO4·7H2O，pH为1.8，溶剂为水。
氧化硫硫杆菌的培养：
氧化硫硫杆菌的保藏编号具体为CCTCC AB 206195。将氧化硫硫杆菌以5％(v/v)的接菌量接种于氧化硫硫杆菌培养基中，28℃，100rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化硫硫杆菌菌液。
氧化硫硫杆菌培养基包含以下组分：0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1g/L的KCl，0.50g/L的K2HPO4，0.50g/L的MgSO4·7H2O，0.01g/L的Ca(NO3)2，5g/L的Na2S2O3，pH为2.0，溶剂为水。
氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌菌剂配比：将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液分别按体积比1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1比例混合配比，依次得到氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量比分别为1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1的菌剂，将配比后的菌剂按5％(v/v)的接种量接种于3000ml的混合菌剂培养基中，100rpm，28℃培养至对数期备用，得到含有复合菌剂的发酵液。
混合菌剂培养基包含以下组分：0.10g/L的(NH4)2SO4，0.1g/L的KCl，0.50g/L的K2HPO4，0.50g/L的MgSO4·7H2O，0.01g/L的Ca(NO3)2，10g/L的FeSO4·7H2O，1g/L的Na2S2O3，pH为1.8，溶剂为水。
实施例1B
氧化亚铁钩端螺旋菌的培养：
氧化亚铁钩端螺旋菌的保藏编号具体为CCTCC AB 206158、CCTCC AB 206159和CCTCC AB 206160，三种菌菌体数量等比混合。
将氧化亚铁钩端螺旋菌以10％(v/v)的接菌量接种于氧化亚铁钩端螺旋菌培养基中，30℃，110rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌菌液。
氧化亚铁钩端螺旋菌培养基包含以下组分：0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1g/L的KC l，0.50g/L的K2HPO4，0.50g/L的MgSO4·7H2O，0.01g/L的Ca(NO3)2，40g/L的FeSO4·7H2O，pH为2，溶剂为水。
氧化硫硫杆菌的培养：
氧化硫硫杆菌具体为CCTCC AB 206195和CCTCC AB 206196，两种菌菌体数量等比混合。
将氧化硫硫杆菌以10％(v/v)的接菌量接种于氧化硫硫杆菌培养基中，30℃，110rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化硫硫杆菌菌液。
氧化硫硫杆菌培养基包含以下组分：0.24g/L的(NH4)2SO4，0.1g/L的KCl，0.50g/L的K2HPO4，0.50g/L的MgSO4·7H2O，0.01g/L的Ca(NO3)2，8g/L的Na2S2O3，pH为2.4，溶剂为水。
氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌菌剂配比：将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液分别按体积比1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1，0:1比例混合配比，依次得到氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量比分别为1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1的菌剂，将配比后的菌剂按10％(v/v)的接种量接种于3000ml的混合菌剂培养基中，110rpm，30℃培养至对数期备用，得到含有复合菌剂的发酵液。
混合菌剂培养基包含以下组分：0.10g/L的(NH4)2SO4，0.1g/L的KCl，0.50g/L的K2HPO4，0.50g/L的MgSO4·7H2O，0.01g/L的Ca(NO3)2，30g/L的FeSO4·7H2O，5g/L的Na2S2O3，pH为2.2，溶剂为水。
实施例1C
氧化亚铁钩端螺旋菌的培养：
氧化亚铁钩端螺旋菌的保藏号具体为CCTCC AB 206164、CCTCC AB 207036、CCTCCAB 207037和CCTCC AB 207038，四种菌菌体数量等比混合。
将氧化亚铁钩端螺旋菌以10％(v/v)的接菌量接种于氧化亚铁钩端螺旋菌培养基中，32℃，120rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌菌液。
氧化亚铁钩端螺旋菌培养基包含以下组分：0.30g/L的(NH4)2SO4，1.0g/L的KCl，5.0g/L的K2HPO4，5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.1g/L的Ca(NO3)2，50g/L的FeSO4·7H2O，pH为2.2，溶剂为水。
氧化硫硫杆菌的培养：
氧化硫硫杆菌具体为CCTCC AB 206195、CCTCC AB 206196和CCTCC AB206197，三种菌菌体数量等比混合。将氧化硫硫杆菌以10％(v/v)的接菌量接种于氧化硫硫杆菌培养基中，32℃，120rpm的摇床中发酵培养。得到对数期的氧化硫硫杆菌菌液。
氧化硫硫杆菌培养基包含以下组分：0.30g/L的(NH4)2SO4，1.0g/L的KCl，5.0g/L的K2HPO4，5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.1g/L的Ca(NO3)2，10g/L的Na2S2O3，pH为3.0，溶剂为水。
氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌菌剂配比：将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液分别按体积比1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1比例混合配比，依次得到氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量比分别为1:0、1:1、1:2、2:3、3:2、2:1、0:1的菌剂，将配比后的菌剂按10％(v/v)的接种量接种于3000ml的混合菌剂培养基中，120rpm，32℃培养至对数期备用，得到含有复合菌剂的发酵液。
混合菌剂培养基包含以下组分：0.24g/L的(NH4)2SO4，1.0g/L的KCl，5.0g/L的K2HPO4，5.0g/L的MgSO4·7H2O，0.1g/L的Ca(NO3)2，30g/L的FeSO4·7H2O，5g/L的Na2S2O3，pH为2.2，溶剂为水。
实施例2：复合菌剂处理奶牛场、养鸡场的养殖废气效果检测
奶牛场、养鸡场的养殖废气主要成分H2S与NH3，每立方米含有0.0084～0.0088mg的H2S与2.015～2.025mg的NH3，实验室模拟养殖废气组分，以100～200ml/min的通气速度，分别通入实施例1制备的含有复合菌剂的发酵液中。复合菌剂中，氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的体积比分别为1:0，1:1，1:2，2:3，3:2，2:1，0:1。通气2小时后，收集并检测全部尾气中H2S与NH3含量。计算H2S与NH3的平均脱除率。平均脱除率如表1所示。
表1
实验中发现，单独的氧化亚铁钩端螺旋菌和单独氧化硫硫杆菌的脱除率均没有达到90％，且单独的氧化亚铁钩端螺旋菌以及单独的氧化硫硫杆菌不能长期使用。氧化亚铁钩端螺旋菌不能利用硫源；氧化硫硫杆菌在pH小于2的环境活性降低。
结果分析得出，采用氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌复合制备的菌剂，H2S平均脱除率和NH3平均脱除率均可达92％以上，当氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的体积比为2:3制备的复合菌剂脱除效果最佳，H2S平均脱除率达到99.5％，NH3平均脱除率可达99.4％。
实施例3：复合菌剂处理养猪厂的养殖废气效果检测
养猪厂的养殖废气主要成分H2S与NH3，每立方米含有0.0165～0.0175mg的H2S与0.5790～0.5800mg的NH3，实验室模拟养殖废气组分，以100～200ml/min的通气速度，分别通入3000ml含有复合菌剂的发酵液。复合菌剂中，氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌体积比分别为1:0，1:1，1:2，2:3，3:2，2:1，0:1的复合菌剂，3个平行。通气2小时后，检测不同养殖废气通入不同比例复合菌剂后尾气中H2S与NH3含量。计算H2S与NH3的平均脱除率。平均脱除率如表2所示。
表2
结果分析得出，采用氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌复合制备的菌剂，H2S平均脱除率和NH3平均脱除率均可达92％以上，当氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的体积比为2:3制备的复合菌剂脱除效果最佳，H2S平均脱除率达到99.5％，NH3平均脱除率可达98.2％。
实施例4：复合菌剂处理污水处理厂废气效果检测
在污水处理厂废气中，每立方米废气含有1.2～9.1mg的H2S与2.1～3.8mg的NH3，实验室模拟养殖废气组分，以100～200ml/min的通气速度，分别通入3000ml含有复合菌剂的发酵液。复合菌剂中，氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌比例为1:0，1:1，1:2，2:3，3:2，2:1，0:1的复合菌剂，3个平行。检测不同养殖废气通入不同比例复合菌剂后尾气中H2S与NH3含量。计算H2S与NH3的平均脱除率。平均脱除率如表3所示。
表3
结果分析得出，采用氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌复合制备的菌剂，H2S平均脱除率和NH3平均脱除率均可达92％以上，当氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的体积比为2:3时制备的复合菌剂脱除效果最佳，H2S平均脱除率达到99.4％，NH3平均脱除率可达95.2％。
实施例5复合菌剂脱硫脱氨后产物收集
实施例1A中将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比2:3混合制备成的复合菌剂吸收H2S与NH3，当发酵培养约48小时后，会产生沉淀，将沉淀用1～1.5M的HCl室温浸泡10～12h后，经10000rpm离心10min，收集沉淀，真空干燥至恒重，得到混合物，即黄色KFe3(SO4)2(OH)6、H3OFe3(SO4)2(OH)6和NH4Fe3(SO4)2(OH)6固体。
实施例6：用复合菌剂制备黄钾铁矾
实施例6A制备黄钾铁矾方法如下：
(1)将复合菌剂(该复合菌剂为实施例1A中将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比2:3混合制备成的复合菌剂)以10％(v/v)的接种量接种于3000ml脱硫脱氨复合菌剂培养基(该培养基添加有10g/L的K2SO4)，120rpm，30℃培养48h后，亚铁氧化率达到90％，此时有沉淀产生；
(2)将步骤(1)产生的沉淀用1M的HCl室温浸泡10h后，经10000rpm离心10min，收集沉淀；
(3)将步骤(2)收集的沉淀用蒸馏水或体积百分数5％的稀盐酸洗涤，过滤，滤渣真空干燥至恒重，研磨后得黄钾铁矾粉末(25.57g)。
实施例6B制备黄钾铁矾方法如下：
(1)将复合菌剂(该复合菌剂为实施例1B中将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比2:3混合制备成的复合菌剂)以5％(v/v)的接种量接种于3000ml脱硫脱氨复合菌剂培养基(该培养基添加有10g/L的K2SO4)，120rpm，30℃培养48h后，亚铁氧化率达到80％，此时有沉淀产生；
(2)将步骤(1)产生的沉淀(22.39g)用1M的HCl室温浸泡10h后，经10000rpm离心10min，收集沉淀；
(3)将步骤(2)收集的沉淀用蒸馏水或体积百分数为5％的稀盐酸洗涤，过滤，滤渣真空干燥至恒重，研磨后得黄钾铁矾粉末(21.92g)。
实施例6C制备黄钾铁矾方法如下：
(1)将复合菌剂(该复合菌剂为实施例1C中将氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比2:3混合制备成的复合菌剂)以10％(v/v)的接种量接种于3000ml脱硫脱氨复合菌剂培养基(该培养基添加有10g/L的K2SO4)，120rpm，32℃培养48h后，亚铁氧化率达到90％，此时有沉淀产生；
(2)将步骤(1)产生的沉淀用1.5M的HCl室温浸泡12h后，经10000rpm离心10min，收集沉淀；
(3)将步骤(2)收集的沉淀用蒸馏水或体积百分数8％的稀盐酸洗涤，过滤，滤渣真空干燥至恒重，研磨后得黄钾铁矾粉末(20.57g)。
对比例：
对比例1：在实施例1A(该实施例1A中，氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比2:3混合)的基础上，将氧化亚铁钩端螺旋菌替换为嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferriphilum)DSM-14647，其他均与实施1A相同，采用实施例2中的方法检测奶牛场、养鸡场的养殖废气效果。采用实施例6A的方法制备黄钾铁矾。
对比例2：在实施例1A(该实施例1A中，氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比2:3混合)的基础上，将氧化亚铁钩端螺旋菌替换为氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)29047，其他均与实施1A相同，采用实施例2中的方法检测奶牛场、养鸡场的养殖废气效果。采用实施例6A的方法制备黄钾铁矾。
对比例3：在实施例1A(该实施例1A中，氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比2:3混合)的基础上，将氧化硫硫杆菌替换为氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans BYM)CCTCC2018630，其他均与实施1A相同，采用实施例2中的方法检测奶牛场、养鸡场的养殖废气效果。采用实施例6A的方法制备黄钾铁矾。
对比例4：在实施例1A(该实施例1A中，氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌的对数期菌液按体积比为2:3混合)的基础上，将氧化硫硫杆菌替换为氧化硫硫杆菌Acidithiobacillus thiooxidans19377TM，其他均与实施1A相同，采用实施例2中的方法检测奶牛场、养鸡场的养殖废气效果。采用实施例6A的方法制备黄钾铁矾。
对比例中的菌株均保藏在DSMZ、CCTCC、ATCC等菌种保藏中心，可通过市购获得。
实验结果如表4所示。
表4
实验结果表明，选用氧化亚铁钩端螺旋菌与氧化硫硫杆菌复配具有H2S脱除率高、NH3脱除率高以及黄钾铁矾产量高等优点。当氧化亚铁钩端螺旋菌选自保藏号为CCTCC AB206158、CCTCC AB 206159、CCTCC AB 206160、CCTCC AB 206161、CCTCC AB 206162、CCTCCAB 206163、CCTCC AB 206164、CCTCC AB 207036、CCTCC AB 207037、CCTCC AB 207038的菌株中的一种或几种，氧化硫硫杆菌选自保藏号为CCTCC AB 206195、CCTCC AB 206196、CCTCC AB 206197的菌株中的一种或几种时，可以进一步提高H2S脱除率高、NH3脱除率高以及黄钾铁矾产量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种同步脱除硫化氢与氨气的菌剂，其特征在于，包括氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌。
2.根据权利要求1所述一种同步脱除H2S与NH3的菌剂，其特征在于，所述氧化亚铁钩端螺旋菌选自保藏号为CCTCC AB 206158、CCTCC AB 206159、CCTCC AB 206160、CCTCC AB206161、CCTCC AB 206162、CCTCC AB 206163、CCTCC AB 206164、CCTCC AB 207036、CCTCCAB 207037、CCTCC AB 207038的菌株中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述一种同步脱除硫化氢与氨气的菌剂，其特征在于，氧化硫硫杆菌选自保藏号为CCTCC AB 206195、CCTCC AB 206196、CCTCC AB 206197的菌株中的一种或几种。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种同步脱除硫化氢与氨气的菌剂，其特征在于，氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌的菌体数量比例为(35-45)：(55-65)。
5.权利要求1-4任一项所述菌剂在脱硫和/或脱氨中的应用。
6.权利要求1-4任一项所述菌剂在制备KFe3(SO4)2(OH)6、H3OFe3(SO4)2(OH)6和/或NH4Fe3(SO4)2(OH)6中的应用。
7.一种权利要求1-4任一项所述菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌分别培养至对数期，得到氧化亚铁钩端螺旋菌菌液和氧化硫硫杆菌菌液，之后将对数期的氧化亚铁钩端螺旋菌菌液和氧化硫硫杆菌菌液混合，制得菌剂。
8.一种权利要求1-4任一项所述菌剂的发酵液的制备方法，其特征在于，将菌剂接种到培养基中，发酵培养，得到菌剂的发酵液。
9.一种使用权利要求1-4任一项所述菌剂脱硫和/或脱氨的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将菌剂接种到培养基中，发酵培养，得到含有上述菌剂的发酵液；
(2)将含有H2S和/或NH3的废气通入菌剂的发酵液中，进行脱除H2S和/或NH3处理。
10.一种使用权利要求1-4任一项所述菌剂制备黄钾铁矾的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将菌剂接种到含有K2SO4的脱硫脱氨复合菌剂培养基中，发酵培养，得到发酵液和沉淀；
(2)将步骤(1)得到的沉淀用盐酸溶液浸泡，离心，之后收集沉淀；
(3)将步骤(2)收集的沉淀洗涤、过滤，将滤渣干燥，得到黄钾铁矾。
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|---|---|---|---|---|
| CN101956071A (zh) * | 2010-10-31 | 2011-01-26 | 中南大学 | 一种铜矿石的生物冶金浸矿微生物组合菌液及其回收金属铜的方法 |
| CN105542898A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-04 | 辽宁工程技术大学 | 一种煤粉生物氧化脱硫方法 |
Non-Patent Citations (1)
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| LEE EY ET AL.: "Simultaneous removal of H2S and NH3 in biofilter inoculated with Acidithiobacillus thiooxidans TAS", 《J BIOSCI BIOENG.》 * |
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