一种嗜酸微生物复合菌剂及其制备方法和在处理废覆铜板浮选残渣中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环保领域中固体废物无害化生物处理技术领域，具体涉及一种可用于 废覆铜板渣无害化处理的微生物菌剂及其应用方法。
【背景技术】
[0002] 据中国电子材料行业协会覆铜板材料分会和Prismark公司统计，覆铜板产业已 成为亚洲产业，尤其是在中国。2005年我国的覆铜板制造总量已超出了 2亿m2,此后始终 高居世界第一。到了 2010年我国的覆铜板制造总量已达到3. 99亿m2,大约占全球覆铜板 制造总量的80%。然而，按照覆铜板制造和加工成印刷电路板过程中约20%材料废品率计 算，将伴随年产量约为〇. 8亿m2覆铜板边角料（废覆铜板）的产生。
[0003] 废覆铜板中含铜量不一，质量分数低的约为15%，高的可彡70%，因而其资源化 再生价值极高，可作为一种重要的铜回收"城市矿产资源"。鉴于废覆铜板中金属回收的重 要价值，目前主要通过拆解、破碎、摇床分选等一系列技术流程获得废覆铜板中的铜粉。但 是，浮选后产生大量的残渣，仅广东清远地区每年的产生量就多达4万吨。该部分残渣中残 留0.5% -1%左右金属铜，与我国的铜矿平均品位0.8%相近，达到了开发利用的程度。此 外，若将该部分废覆铜板浮选残渣随意堆放不仅占用大量的土地，而且浮选残渣中余留的 金属铜及大量的树脂、纤维及溴代阻燃剂等有害物质可通过多种方式加速释放到环境中， 将对人类生存环境和健康构成严重的危害。鉴于废覆铜板浮选残渣量大、成分复杂、有色金 属及非金属材料的显著经济效益，以及潜在的环境危害，对废覆铜板浮选残渣的回收方法 及工艺技术开展研究，以实现该类固体废物的"资源化、减量化、无害化"，最终实现环境与 经济发展的"共赢"将具有重要意义。然而，目前对于该类废覆铜板残渣资源再生化研究报 道甚少。
[0004]目前，针对各种电子废物的处理的方法主要有化学冶金、火法冶炼、电解、燃烧、热 解、超临界流体及机械-物理等。这些方法都是以分离提取贵金属为目的而建立，但并不能 有效分离低品位固废（如废覆铜板浮选残渣中铜含量不超过1%)中的有毒金属组分，而且 消耗大量的酸及能源，还易造成其他有毒有害物质的挥发、扩散，形成二次污染。
[0005]生物浸提法作为近年来在生物冶金的基础上发展起来的资源化利用新技术，在废 印刷线路板、废旧电池、城市污泥等资源化处理中逐渐受到关注。生物冶金（Bioleaching) 是利用微生物的氧化、酸溶、代谢产物螯合等作用使矿物中的金属溶解，从而达到浸提金属 目的的技术。生物冶金技术具有成本低、环境友好，对物料组成没有严格限制，尤其适合复 杂、低品位矿石等特点。该技术目前主要应用于Cu、Co、Ni、Zn、U等难溶金属硫化物（或其 氧化物）的浸出，或用以去除阻碍与金属接触的表面杂质。生物浸提法由于其独特的优势， 已逐步改进甚至取代传统化学浸出法，为不同来源的难处理含重金属固体废物提供了新的 无害化处理途径。
[0006]目前，生物浸提法处理废印刷线路板、废旧电池、城市污泥等固体废物主要集中于 常温培养的嗜酸氧化亚铁硫杆菌或嗜酸氧化硫硫杆菌，如CN102560114A和CN102363890A号中国专利文献等，因而获得的菌株及其组成的群落结构和功能相对简单，不利于高温或 低温环境下固体废物无害化的高效处理。鉴于废覆铜板渣组成复杂性和所残留金属铜、非 金属（如树脂、纤维及溴代阻燃剂等）等有害物质的高毒性，以及生物法浸提废覆铜板渣的 微生物种群结构及其功能应用的局限性，研究筛选获得具有性能优良的菌株及其复合组成 的功能菌群，并将其应用于废覆铜板渣中高效浸提金属铜，将具有重要意义。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是，克服以上【背景技术】中提到的不足和缺陷，提供一 种配方简单、经济性好、适应性强且高效的嗜酸微生物复合菌剂，还相应提供一种前述嗜酸 微生物复合菌剂的制备方法和高效浸提废覆铜板渣中金属铜的应用方法。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种嗜酸微生物复合菌剂，所述 嗜酸微生物复合菌剂的群落组成包含嗜热嗜酸铁质菌（Ferroplasmathermophilum)菌株、 嗜铁钩端螺旋杆菌（Leptospirillumferriphilum)菌株、嗜酸硫化杆菌（sulfobacillus thermosulfidooxidans)菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌（Acidithiobacillusferrivorans)菌 株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillusferrooxidans)菌株。本发明的嗜酸微生 物复合菌剂为具有适应宽温度范围（10°C-50°C)且耐受废覆铜板渣成分复杂、高毒性的铁 /硫氧化的化能自养或兼性自养的细/古菌特征的复合菌群。
[0009] 上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜热嗜酸铁质菌菌株为保藏号 CCTCCM2015014的嗜热嗜酸铁质菌菌株，其命名为嗜热嗜酸铁质菌CS32(Ferroplasma thermophilumCS32)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心（简称 CCTCC，地址位于中国湖北武汉的武汉大学校内）。该嗜热嗜酸铁质菌菌株能够以亚铁和有 机物酵母粉兼性自养，生长温度范围为20°C~55°C，最适合生长温度约为45°C，生长pH值 范围0. 5-2. 0,最适pH值约1. 0,是中等高温浸出环境下的耐受重金属和有机物毒性的优势 古菌。
[0010] 上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜铁钩端螺旋杆菌菌株为 保藏号CCTCCM2015015的嗜铁钩端螺旋杆菌菌株，其命名为嗜铁钩端螺旋杆菌 CS54(LeptospirillumferriphilumCS54)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养 物保藏中心。该嗜铁钩端螺旋杆菌菌株以亚铁为唯一能源进行化能自养，生长温度范围为 10°(：~50°(：，最适合生长温度为35°(：~40°(：，生长口11范围1.0~2.8，最适合生长口11为 1. 2~2. 2,是中等高温浸出环境下的优势铁氧化菌种。
[0011] 上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜酸硫化杆菌菌株为保藏号 CCTCCM2015011的嗜酸硫化杆菌菌株，其命名为嗜酸硫化杆菌CS17(sulfobacillus thermosulfidooxidansCS17)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。 该嗜酸硫化杆菌菌株能够氧化亚铁或还原态的硫，生长温度范围为15°C~50°C，最适温度 为45°C~55°C，生长pH值范围1. 0~2. 8,最适合生长pH值为2. 0,是中高温浸出环境下 的优势铁/硫氧化兼性自养菌种。
[0012] 上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的耐冷嗜酸铁氧化菌菌株为 保藏号CCTCCM2015013的耐冷嗜酸铁氧化菌菌株，其命名为耐冷嗜酸铁氧化菌 CS31(AcidithiobacillusferrivoransCS31)，其于 2015 年 1月 5 日被保藏于中国典型培 养物保藏中心。该耐冷嗜酸铁氧化菌菌株能够以亚铁或还原态硫氧化为能源化能自养，生 长温度范围为l〇°C~35°C，最适合生长温度为15°C~20°C，生长pH值范围2. 0~3. 5,最 适合生长pH值为2. 0,是低温浸出环境下的优势铁氧化菌种。
[0013] 上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株为 保藏号CCTCCM2015016的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株，其命名为嗜酸氧化亚铁硫杆菌 CS78(AcidithiobacillusferrooxidansCS78)，其于2015年1月 5 日被保藏于中国典型 培养物保藏中心。该嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株能够以亚铁或还原态硫为能源化能自养，生 长温度范围为l〇°C~50°C，最适合生长温度为30°C~35°C，生长pH值范围1. 3~4. 5,最 适合生长pH值为2. 0~2. 5,是常温浸出环境下的优势铁/硫氧化菌种。
[0014] 作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的嗜酸微生物复合菌剂的制备方 法，依次包括菌剂比例复配、温度梯度复培和耐受废覆铜板渣驯化多个步骤；
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