一株嗜盐嗜碱性硫氧化菌及其在气体生物脱硫-硫回收中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境生物技术领域，具体涉及一株嗜盐嗜碱性硫氧化菌及其在气体生物脱硫-硫回收中的应用。
【背景技术】
[0002]生物脱硫及硫回收是指利用硫氧化菌将硫化物氧化为单质硫并回收的方法。与物理化学脱硫方法，具有工艺简单、能耗低、无催化剂消耗、无二次污染等优点，尤其是生物硫磺在水中分散性好，不易造成设备管道堵塞，运行维护简单、成本低。更重要的是，生物硫氧化产单质硫反应产碱(如反应式I所示)，所产生碱可用于硫化氢吸收(如反应式2所示)，硫化氢吸收消耗的碱可以在生物产单质硫过程中完全再生。理论上可实现碱和水的零消耗，显著降低试剂和水消耗量、废水排放量。
[0003]2HS>02 — 20r+2S° (I)
[0004]H2S+0!T — HS>H20 (2)
[0005]基于生物硫氧化产单质硫原理开发出多种生物脱硫及硫回收技术，用于处理含硫化物废水和含硫化氢气体。然而，这些技术存在一个问题，生物脱硫的pH值和盐度都不高，限制了生物硫氧化产单质硫的应用。申请号为CN200910162259.5的中国专利申请公布了一种沼气生物脱硫工艺，生物脱硫细菌吸收液的pH为7.5?8.0。申请号为CN201210075244.7的中国专利申请公布了一种沼气生物脱硫方法，使用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌，吸收液呈酸性，PH1.5?2.5。但是使用该方法进行脱硫，近中性、酸性吸收液对硫化氢吸收效率较低，硫化氢脱除率仅为96%，出口硫化氢含量仍有200ppm，仅能达到了三类管道天然气标准。公开号为CN201023019Y的中国专利申请公布了一种沼气脱硫装置，也存在此类问题，硫化氢脱除率仅为95%。
[0006]生物脱硫pH值和盐度不高造成沼气、天然气等含硫化氢燃气生物脱硫处理能耗较高。为了避免燃气与空气混合，硫化氢吸收和生物脱硫氧化分别在两个独立的反应器或格室中进行。如PCT申请W096/30110公布的含硫化氢气体生物脱硫方法所述，吸收液在生物脱硫反应器和吸收塔之间循环，吸收贫液的pH为8.0?9.5。吸收液容量较低，循环流量大，能耗高。尤其在处理高压天然气上，吸收塔压力为2?4Mpa，生物脱硫反应器为常压容器，设备间循环能耗高，动力成本占运行处理成本的比例大，严重影响生物脱硫经济性，制约了气体生物脱硫及硫回收方法的推广应用。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一株用于生物脱硫及硫回收的嗜盐嗜碱性多能硫碱弧菌，本发明的另一目的是提供利用上述嗜盐嗜碱性多能硫碱弧菌进行含硫化氢气体脱硫及硫回收。
[0008]本发明提供的嗜盐嗜碱性多能硫碱弧菌为多能硫碱弧菌(Th1alkalivibr1versutus)D301,所述多能硫碱弧菌D301已于2013年11月25日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所，100101)，其简称为CGMCC，保藏编号为CGMCC8497。
[0009]本发明的多能硫碱弧菌自内蒙古鄂尔多斯地区盐碱湖沉积物中分离得到，具有在高盐高碱条件下氧化硫化物产单质硫的特性。该菌属化能自养微生物，细胞能量来自于硫氧化产生的化学能，碳源来自于固定二氧化碳，可在0.5?4.0M Na+、pH9.0?12.0的高盐高碱条件下生长。
[0010]本发明还提供了所述多能硫碱弧菌的培养方法，所述方法包括在硫代硫酸钠培养基上进行菌的培养。
[0011]优选的，所述培养基还包括:0.5 ?4.0M NaClU0g/L NaHC03、5g/L KN03、2g/LΚΗ2Ρ04、0.lg/L FeCl3、0.0lg/L MnCl20
[0012]优选的，所述培养基的pH值为9.0?12.0，钠离子浓度为0.5?4.0M。
[0013]所述多能硫碱弧菌可以用于气体生物脱硫-硫回收工艺。
[0014]本发明还提供了一种利用所述多能硫碱弧菌进行单质硫回收的方法，包括:
[0015]I)以碱液洗脱含硫化氢气体，形成吸收富液；
[0016]2)使用多能硫碱弧菌处理吸收富液，将硫化物氧化为单质硫。
[0017]优选的，步骤I)中所述碱液的pH为10.0?12.0，所述碱液中Na+浓度为2.0?4.0M0
[0018]优选的，所述吸收富液的pH为9.0?11.0，所述碱液中Na+浓度为2.0?4.0M。
[0019]更优选的，所述吸收富液中S2_的浓度为2，000?3，000mg/L。
[0020]更优选的，所述方法中还包括通过调节曝气量控制氧化还原电位为-200 ?-300mV。
[0021]优选的，所述方法还进一步包括如下步骤:
[0022]3)调节回收过单质硫的碱液的pH为10.0?12.0,并将其用于步骤I)硫化氢气体的洗脱。本步骤可以实现对于脱除硫之后的碱液的循环利用。优选的，本步骤使用NaHCO3/Na2CO3PH缓冲体系调节pH至10.0?12.0。
[0023]利用上述方法可以实现硫化物脱除率达到100%，单质硫生成率大于90%，碱再生率大于80% ;以碱(NaOH)调节pH值至10.0?12.0，可以使碱液再循环用于含硫化氢气体碱洗。
[0024]本发明的嗜盐嗜碱性多能硫碱弧菌Th1alkalivibr1 versutus D301能在高盐高碱条件下氧化硫化物产单质硫，显著地提高了吸收液的吸收速率和容量，吸收液循环次数减少，大幅降低能耗，减少处理成本。
【附图说明】
[0025]图1、不同pH值下多能硫碱弧菌平均脱硫率和平均单质硫生成率。
[0026]图2、不同Na+浓度下多能硫碱弧菌平均脱硫率和平均单质硫生成率。
[0027]图3、不同S2_浓度下多能硫碱弧菌平均脱硫率和平均单质硫生成率。
[0028]图4、多能硫碱弧菌用于含硫化氢气体处理的平均脱硫率和平均单质硫生成率。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
[0030]实施例1:硫氧化菌Th1alkalivibr1 versutus CGMCC8497的筛选分离及其硫氧化产单质硫性能
[0031]采集内蒙古鄂尔多斯地区盐碱湖底泥，取Ig样品置于10ml 10g/L硫代硫酸钠培养基中，培养基其他成分如下:0.5 ?4.0M NaClUOg/L NaHC03、5g/L KN03、2g/L KH2PO4'0.lg/L FeCl3、0.0lg/L MnCl2, IM NaOH 调 pH 值至 10。30°C、180rpm 摇床振荡培养 48h，取1ml悬浊液接种于10ml上述硫代硫酸钠培养基，继续在30°C、180rpm摇床上培养48h。将上述富集培养液进行平板分离，再挑选单菌落接入硫代硫酸钠培养基中复筛。
[0032]经反复分离纯化得到一株硫氧化菌D301，菌落呈浅黄色，圆形边缘整齐，表面干燥。革兰氏染色呈阴性，菌体形态为弧菌。16S rDNA序列分析表明与Th1alkalivibr1versutus DSM13738 同源性为 99%,硫氧化菌 D301 鉴定为一株 Th1alkalivibr1Versutus0
[0033]将培养基中的硫代硫酸