(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210959817.6 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 成都润世动源科技有限公司 地址 610000 四川省成 都市高新区府 城大 道西段39 9号 (72)发明人 杨振东　胡程　詹雅智　 (74)专利代理 机构 四川雍和道知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 51348 专利代理师 刘宇辉 (51)Int.Cl. C12N 1/20(2006.01) C12N 1/02(2006.01) C02F 3/34(2006.01) C02F 103/10(2006.01) C12R 1/01(2006.01)C12R 1/07(2006.01) C12R 1/125(2006.01) C12R 1/13(2006.01) C12R 1/37(2006.01) C12R 1/38(2006.01) (54)发明名称 硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的生物氨 制剂使用方法 (57)摘要 本发明提供一种硫酸盐还原菌处理酸性矿 山废水的生物氨制剂使用方法， 包括如下步骤： 从尿液、 粪便中筛选了9种具有产氨功能的尿素 降解菌， 并以尿素为主要培养基质产生物氨， 用 于生物硫酸盐还原前的中和处理； 混合培养24小 时后的含氨基质pH达9 ‑9.5， 氨含量高达10g/L， 以提升pH， 相比无机碱对A MD的中和效率更高。 本 发明对生物氨重新定义， 不仅应包含氨降低AMD 酸性， 还含有大量生物质、 次级代谢产物， 作为碳 源可以进一步利用， 将AMD生物处理法与尿素废 水资源化有机结合， 绿色、 高效解决A MD极端环境 制约硫酸盐还原菌处理效能的技术问题。 生物氨 制剂在高效率、 低成本刺激硫酸盐还原菌代谢方 面优势突出。 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 CN 115261277 A 2022.11.01 CN 115261277 A 1.一种硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的生物氨制剂使用方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： 从尿液、 粪便 中筛选了9种具有产氨功能的尿素降解菌， 并以尿素为主要培养基质产生 物氨， 用于生物硫酸盐还原前的中和处 理； 混合培养24小时后的含氨基质pH达9 ‑9.5， 氨含量高达10g/L， 以提升pH， 相比无机碱对 AMD的中和效率更高； 在以尿素为唯一氮源的限制性代谢胁迫条件下， 产氨菌的隐秘基因簇编码信息被唤 醒， 细胞迅速增殖的同时还产生次级代谢产物； 生物氨基质中有机质总量高6000mg/L， 其遗传信息中对应于ureF基因的mRNA  paralog 框外AUG密码 子启动起始密码子， 合 成拟南芥脲酶和三种辅酶， 进而激活脲基乙醇酸裂解产 生长链烷基/ 脂酰－CoA次级代谢产物； 鸟氨酸－尿素循环补碳固定途径被激活， TMS非迭代结构域通过碳链延长和可变修饰 装配生产循环 代谢物， 实现胞内碳氮周转和重新分配， 进 而增加生物量积累； 生物氨基质中的有机组分在进入AMD后被酸解， 影响降酸过程并释放促生因子， 强化硫 酸盐还原菌生长代谢活性； 强酸能够通过支链断裂、 缩聚、 基团转移转等方式解聚有机质， 而生物氨基质中的中长 链次级代谢产物很被AMD酸 解转化为小分子物质； 细胞壁主要为肽聚糖和脂多糖， 结构相对简单而易被破坏， 在AMD极酸生态位中， 细胞 质发生质子梯度崩溃， 细胞中的脂类、 多糖以及蛋白质生 化异质释放脂肪酸、 寡糖、 多肽； 羧酸活化产生烯酰肉碱， 经脱氢 水合和硫醇化 直接参与微 生物的能量代谢； 不饱和烃能通过加富马酸盐、 羧化和厌氧羟基化等机制被激活， 作为微生物代谢的 电 子供体； 多肽亦可通过改变酶活和调节细胞外排泵等方式， 在微生物的能量传输和环境抗逆中 发挥重要作用。 2.根据权利要求1所述的硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的生物氨制剂使用方法， 其 特征在于： 所述 生产循环 代谢物包括醇类、 有机酸和烃类。 3.根据权利要求2所述的硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的生物氨制剂使用方法， 其 特征在于： 所述醇类包括癸醇、 十二烷醇， 所述有机酸包括肉豆 蔻酸、 脱氢枞酸等， 所述烃类 包括十八烃、 二十烃。 4.根据权利要求1所述的硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的生物氨制剂使用方法， 其 特征在于： 所述小分子物质包括短链醇、 羧 酸、 不饱和烃。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115261277 A 2硫酸盐还原菌处理酸性 矿山废水的生物氨制剂使用方 法 技术领域 [0001]本发明具体涉及一种硫酸盐还原菌处 理酸性矿山废水的生物 氨制剂使用方法。 背景技术 [0002]酸性矿山废水(Acid  mine drainage， AMD)是全球采矿业面临的最严峻的环境挑 战之一。 AMD是矿石开采过程中堆积的含硫废料(如废石、 尾矿、 低品位矿石等)， 在雨水、 自 然络合剂、 微生物的共同作用下被氧化分解的结果， 其特征为酸性强(pH＝0.5 ‑3.5)、 重金 属离子(如Zn、 Cu、 Pb、 Cd等)和硫酸根浓度高等。 即使在 矿山关闭后的几十年甚至几个世纪， AMD仍将保持活跃， 对附近地下水或土壤造成严重污染， 威胁周边环境安全和人类健康。 据 报道， 我国AMD年排放量超36亿吨， 占全国工业废水总排放量的10％， 而处理率却仅为 4.3％。 为应对AMD污染等矿业突出问题， 因此， 解决AMD污染问题， 实现矿业绿色发展， 是我 国生态文明建 设的迫切需求。 [0003]AMD的生物法处理技术具有化学试剂消耗小、 成本低、 环境友好等优点， 已受到国 内外广泛关注。 AMD的生物处理主要基于硫酸盐还原菌的群落活性， 在厌 氧条件下， 经ATP 磺 酰化酶、 APS还原酶和异种亚硫酸盐还原酶等一系 列相关酶的作用， 硫酸盐作为末端电子受 体还原为硫化氢(H2S)并产生碱度， 从而降低AMD酸性并硫化沉淀重金属[5 ]。 与化学氢氧化 物沉淀相比， 生物沉淀金属硫化物具有以下优势： 金属硫化物溶解度极低， 在较宽的pH值范 围内沉淀物具有高稳定性， 沉淀 分离更具选择性； 如果AMD中存在配合、 螯合态重金属， 硫酸 盐还原菌代谢能破坏其多齿配体结构， 使沉淀更具有效性。 然而， 硫酸盐还原菌与AMD极端 环境兼容性差， 难以保持个体和 群落水平的表型功能， 极大限制了其在AMD处理中的应用。 首先， 硫酸盐还原菌多Dsr ‑AB型异化还原细菌， 如Desulfovibrio、 Desulfobulbus、 Desulfobacter， 主要生存于偏中性的环境中(污泥、 湖泊沉积物等)， 仅在pH值为5 ‑8时表现 活性。 尽管在不同AMD生境中已分离出耐酸性的菌株， 如Thermocladium， C aldirvirga  等， 但在pH＜5.5时其功能仍被抑制。 在AMD极酸条件下， 硫酸盐还原菌胞外高浓度的H+增加细 胞压力使细胞代谢紊乱， SO42 ‑的细胞膜转运机制受阻； 胞内NADH或铁氧还原蛋白受破坏， 进而阻断SO42 ‑的介质活化途径， 甚至导致细胞裂解。 此外， AMD中缺乏微生物 生长发育所需 的营养物质， 如 有机碳， 其不仅为生物代谢和细胞 组装提供能量和原材料， 还与微生物群落 的协同互作密切相关(如生物膜形成、 细胞运动、 信号传导等)。 然而， 多数AMD中可利用有机 碳十分匮乏， 总含量低于10ppm， 导致硫酸盐还原菌群整体代谢负荷高、 功能衰退快。 因此， 要保证生物硫酸盐还原AMD 处理系统的稳定运行， 必须解决： (1)降低AMD酸性(pH至5以上) 以解除其对硫酸盐还原菌的逆境胁迫； (2)增加外源营养物质， 尤其是有机碳， 以支撑硫酸 盐还原菌的代谢增殖。 [0004]目前， 分析已有研究发现， 在AMD硫酸盐还原处理的前端结合中和法作为预处理工 艺， 是提升其pH值、 降低毒性最直接有效的方法： 添加中和试剂一定程度上对AMD进行了稀 释； 另一方面， 部分金属(如铁、 铝)在pH提升的过程中沉淀析出， 并吸附其他有毒金属或与 其发生共沉淀， 降低AMD毒性。 如果仅将pH定向提升至5， 不仅避免产生碱性废水， 且无两性说　明　书 1/7 页 3 CN 115261277 A 3