申请日2017.03.22
公开(公告)日2017.08.22
IPC分类号C02F3/12; C02F3/34; C12N1/20; C12R1/11; C12R1/125; C12R1/39
摘要
本发明提供了一种改善废水好氧生化系统内磷素营养不足的方法，所述方法包含两个步骤，步骤一：菌剂的制备;步骤二：菌剂在废水好氧系统中使用。本发明还提供一种微生物菌剂及其在印染厂、造纸厂废水好氧生化系统内的应用。本发明不同于传统投加磷素的方法，能大大降低生化系统内磷的积累，减少运营成本，操作简单、成本低廉、效果突出。
权利要求书
1.一种改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
一、微生物菌剂的制备
(1)置于冰箱冷冻保存的微生物菌种;
(2)菌种活化：首先将(1)所述菌种划线于LB培养基，将划线后平板置于恒温培养箱25-40℃培养20-30小时;
(3)斜面培养：将步骤(2)活化后的培养皿上的菌落划线于茄子瓶斜面，将划线后茄子瓶置于恒温培养箱25-40℃培养20-30小时;
(4)种子液培养：按种子液1%-5%的量使用无菌水，用此无菌水冲洗步骤(3)中的500mL茄子瓶斜面，每只茄子瓶使用150mL-250mL无菌水，将冲洗下的菌液接种于种子罐，通气体积比为1:1，培养15-20小时，培养温度25-40℃;种子培养基为：葡萄糖1-15g/L，玉米粉5-15g/L,豆粕粉10-30g/L，硫酸镁0.1-1g/L，硫酸锰0.1-1g/L,磷酸二氢钾0.1g-1/L，磷酸氢二钾0.1-1g/L。
(5)发酵培养：将步骤(4)培养结束的种子液按4-6%的量通过无菌管道接种于发酵罐中的发酵培养基上，通气体积比为1:1，在25-40℃温度下培养24-48小时后形成发酵液;所述发酵培养基为：葡萄糖1-15g/L，玉米粉5-15g/L,豆粕粉10-30g/L，硫酸镁0.1-1g/L，硫酸锰0.1-1g/L,磷酸二氢钾0.1g-1g/L，磷酸氢二钾0.1-1g/L;所述发酵液中所含的菌落总数≥8×109cfu/mL;
(6)混合与吸附、干燥及粉碎：所述混合与吸附为步骤(5)发酵结束后，发酵液通过无菌管道泵入混合罐中，接种至1-5倍重量灭菌后的麸皮，边注入发酵液边转动混合罐，混合30分钟;在接种前，麸皮先加入混合罐，110-125℃蒸汽灭菌30-80min，冷却至45℃以下后备用;所述干燥：混合吸附结束后，将物料装入干燥盘中，装料厚度为2-3厘米厚，将装料盘推入干燥间，50±2℃干燥24-48小时;所述粉碎：干燥结束，将产品粉碎，粉碎要求细度达到60-80目后包装入库，得到所述微生物菌剂;
二、所述步骤一制备的微生物菌剂在废水处理中使用
将所述微生物菌剂投入废水处理好氧生化系统的入水口，所述微生物菌剂随污水流入好氧池，伴随好氧系统曝气装置不断曝气，所述菌剂与污水、污泥充分混合;其特征在于，每天按1000立方废水中投加5公斤上述菌剂，连续投加两个星期，通过分析好氧出水中总磷、正磷酸盐含量、好氧出水COD以及氨氮浓度来说明本方法使用效果。
2.根据权利要求1所述的方法中微生物菌剂的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)置于冰箱冷冻保存的微生物菌种;
(2)菌种活化：首先将(1)中所述菌株划线于LB培养基，将划线后平板置于恒温培 养箱25-40℃培养20-30小时;
(3)斜面培养：将步骤(2)活化后的培养皿上的菌落划线于茄子瓶斜面，将划线后茄子瓶置于恒温培养箱25-40℃培养20-30小时;
(4)种子液培养：按种子液1%-5%的量使用无菌水，用此无菌水冲洗步骤(3)中的500mL茄子瓶斜面，每只茄子瓶使用150mL-250mL无菌水，将冲洗下的菌液接种于种子罐，通气体积比为1:1，培养15-20小时，培养温度25-40℃;种子培养基为：葡萄糖1-15g/L，玉米粉5-15g/L,豆粕粉10-30g/L，硫酸镁0.1-1g/L，硫酸锰0.1-1g/L,磷酸二氢钾0.1g-1/L，磷酸氢二钾0.1-1g/L。
(5)发酵培养：将步骤(4)培养结束的种子液按4-6%的量通过无菌管道接种于发酵罐中的发酵培养基上，通气体(空气)积比为1:1，在25-40℃温度下培养24-48小时后形成发酵液;所述发酵培养基为：葡萄糖1-15g/L，玉米粉5-15g/L,豆粕粉10-30g/L，硫酸镁0.1-1g/L，硫酸锰0.1-1g/L,磷酸二氢钾0.1g-1g/L，磷酸氢二钾0.1-1g/L;所述发酵液中菌落总数≥8×109cfu/mL;
(6)混合与吸附、干燥及粉碎：所述混合与吸附为步骤(5)发酵结束后，发酵液通过无菌管道泵入混合罐中，接种至1-5倍重量灭菌后的麸皮，边注入发酵液边转动混合罐，混合30分钟;在接种前，麸皮先加入混合罐，110-125℃蒸汽灭菌-30-80min，冷却至45℃以下后备用;所述干燥：混合吸附结束后，将物料装入干燥盘中，装料厚度为2-3厘米厚，将装料盘推入干燥间，50±2℃干燥24-48小时;所述粉碎：干燥结束，将产品粉碎，粉碎要求细度达到60-80目后包装入库，得到所述微生物菌剂。
3.由权利要求2所述的制备工艺得到的微生物菌剂，其特征在于，所述发酵液和麸皮重量比为1:2，所述微生物菌剂的有效菌数为30-40亿/克。
4.由权利要求1所述改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法得到的微生物菌剂，其特征在于，所述发酵液和麸皮重量比为1:2，所述微生物菌剂的有效菌数为30-40亿/克。
5.根据权利要求1所述改善废水好氧系统磷素营养不足的方法，其特征在于，所述微生物菌剂在印染厂的废水好氧生化系统中的应用。
6.根据权利要求2所述的微生物菌剂的制备工艺，其特征在于，所述微生物菌剂在造纸厂的废水好氧生化系统中的应用。
7.根据权利要求3或4所述的微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌剂在印染厂的废水好氧生化系统中的应用。
8.根据权利要求2所述的微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌剂在造纸厂的废水好氧生化系统中的应用。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微生物菌株为巨大芽孢杆菌(Bacillus megasterium)枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)中的任意一种。
10.根据权利要求3-8任一所述微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌株为巨大芽孢杆菌(Bacillus megasterium)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)中的任意一种。
说明书
一种改善废水处理好氧系统磷营养不足的方法及其产物及应用
技术领域
本发明涉及水处理领域，属于生物增效废水处理技术，特别涉及一种改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法，提高了废水中可被微生物利用的正磷酸盐含量，促进生化系统活性污泥的处理废水的能力。
背景技术
磷在一切生物遗传信息载体、生物膜以及生物能量转换和贮存物质(ATP)等的组成中不可缺少，磷也是一切生物的重要营养元素，它不仅是生物细胞中的重要组成部分，而且在遗传物质的组成和能量的贮存中都需要磷，所以，它是一切生物物质中的核心元素。然而，在很多工业废水如造纸废水、印染废水、制药废水等中，以可溶性磷酸盐形式存在的生物可利用的磷元素却十分稀缺。
磷在污泥和水体中以含磷有机物(肌醇类、核酸、卵磷脂、磷蛋白及植酸)、无机磷化合物(例如磷酸钙、磷酸钠、磷酸镁和磷灰石矿石)及还原态磷化氢(PH3)三种状态存在。大多数微生物不能直接利用含磷有机物和不溶性的磷酸盐，必须经过微生物分解转化为溶解性的磷酸盐才能被吸收利用，例如某些化能自养菌，如硝化单胞菌和硫杆菌能分别产生硝酸和硫酸，从而使不溶性的磷酸盐释放出可溶性的磷酸根;某些异氧微生物可产生有机酸、磷脂酶、核酸酶、植酸酶等，将不溶性的磷酸盐和含磷有机物转化成可溶性的磷酸盐。
本发明的技术机理在于利用有机磷降解菌将污水和污泥中的有机磷转化成可供微生物直接利用的可溶性的磷酸盐，这些可溶性的磷酸盐又被污泥和污水的微生物利用，促进了磷营养不足的好氧系统内的微生物的生长和繁殖，改善了磷营养不足的好氧系统的微生态环境。
现行采用解决废水系统磷不足的方法通常是直接投加磷营养剂，如磷酸或者磷酸盐。这样做会带来许多的不良影响，如：引起管道结垢或腐蚀设备;污泥中无机物含量高，影响污泥沉降性或增加剩余污泥量;出水的磷含量超标，增加了新的污染，而且浪费磷元素。
因此，针对现行技术中存在的问题，本发明提供了一种新的技术方案，该方案利用率高、运行方便、不增加污染、成本低。
发明内容
本发明的目的之一是提供了一种改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法。
本发明的目的之二是提供了一种微生物菌剂的制备工艺。
本发明的目的之三提供了上述微生物菌剂在磷营养不足的废水处理中的应用，改善废水 好氧系统中有效磷营养，促进好氧系统中微生物菌群的新陈代谢和生长繁殖，加快其生化反应进行，并能提高废水好氧系统处理废水的能力。
本发明通过如下技术方案实现：
本发明中菌种来源如下：
巨大芽孢杆菌(Bacillus megasterium)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为AS1.234。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为AS1.2172。
荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)，购于中国普通微生物菌种保藏中心，编号为AS1.6279。
本发明公开了改善废水好氧生化系统磷素营养不足的方法，该方法包括以下步骤：
一、微生物菌剂的制备
所述微生物菌剂的制备方法如下所述：
生产微生物菌剂的工艺为：甘油管—斜面—种子罐—发酵罐—混合、吸附—干燥—粉碎—包装。
所述菌剂的制备具体可采用如下步骤：
1.菌种活化：首先将置于冰箱冷冻保存的微生物菌种甘油管划线于LB培养基平板进行菌种活化，将划线后的平板置于恒温培养箱25-40℃培养20-30小时。
2.斜面培养：将上述活化后的培养皿上的菌落划线于事先准备好的茄子瓶斜面，斜面置于恒温培养箱25-40℃培养20-30小时。
3.种子液培养：按种子液体积的1%-5%的量使用无菌水，用此无菌水冲洗刻度为500mL茄子瓶的斜面，每只茄子瓶使用150mL-250mL无菌水，将冲洗下的菌液用火焰接种法接种至种子罐，种子罐装液量为30-40L,种子培养基为：葡萄糖1-15g g/L，玉米粉1-15g/L,豆粕粉10-30g/L，硫酸镁0.1-1g/L，硫酸锰0.1-1g/L,磷酸二氢钾0.1g-1g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，通气体积比为0.1-1。通气体积比为1:1，培养温度37℃，培养15-20小时。
4.发酵培养：上述培养结束的种子液按4-6%的量通过无菌管道接种于发酵罐中的发酵培养基上，通气体(空气)积比为1:1，在25-40℃温度下培养24-48小时后形成发酵液;发酵培养基为：葡萄糖1-15g/L，玉米粉5-15g/L，豆粕粉10-30g/L，硫酸镁0.1-1g/L，硫酸锰0.1-1g/L,磷酸二氢钾0.1g-1g/L，磷酸氢二钾0.1-1g/L，通气量为1:1，培养温度25-40℃，培养24-4848小时，取样测发酵液中总菌数，菌落总数测定采用稀释平板计数法。发酵液中 菌落总数≥8×109cfu/mL。
5、混合吸附：发酵结束后，发酵液通过无菌管道泵入混合罐中，接种至1-5倍重量灭菌后的麸皮，边注入发酵液边转动混合罐，混合30分钟。在接种前，麸皮先加入混合罐，110-125℃蒸汽灭菌60min,冷却至45℃以下后备用。
6、干燥：混合吸附结束后，将物料装入干燥盘中，装料厚度在2-3厘米厚，将装料盘推入干燥间，50±2℃干燥24-48小时。
7、粉碎及包装：干燥结束将产品粉碎，包装入库。粉碎要求细度达到60-80目，采用的粉碎设备为刀式粉碎机。
二、制备的微生物菌剂在废水处理中使用
本发明提供的一微生物菌剂在污水处理中的使用方法，其非常方便，选择好氧生化系统的污水进口处为菌剂投放点，按每1000立方污水投加5公斤菌剂，即使用剂量为菌株浓度为1.5×104CFU/mL-2.0×104CFU/mL，随污水一起流入好氧池中，不断曝气后最终菌剂和污水及污泥充分混合。
本发明还提供了上述方法中微生物菌剂的制备工艺。
本发明提供的一种微生物菌剂，由含有上述发酵液和吸附剂麸皮制成，所述发酵液和麸皮重量比为1:2，即每50L菌液加入100公斤的麸皮。所述微生物菌剂的有效菌数为30-40亿/克。
本发明还提供了此种微生物菌剂在印染厂的好氧系统中的应用。
本发明还提供了此种微生物菌剂在在造纸厂的好氧系统中的应用。
本发明的作用机理是：
利用有机磷降解菌将污水和污泥中的有机磷转化成可供微生物直接利用的可溶性的磷酸盐，这些可溶性的磷酸盐又被污泥和污水的微生物利用，促进了磷营养不足的好氧系统内的微生物菌群的生长和繁殖，改善了磷营养不足的好氧系统的微生态环境。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.技术先进：利用微生物技术解决了废水处理系统缺乏磷营养的问题，促进了磷在废水系统的循环利用，提高了生化系统处理污水能力。
2.经济节能：使用简单，无基建，无动力消耗，投入小，成本低廉。
3.安全可靠：利用并强化污染物降解的自然规律，不在治污的同时增加其他污染形式，对环境和设备造成无不利影响。