申请日2016.04.29
公开(公告)日2016.08.31
IPC分类号C12N1/20; C12N1/14; C02F3/34; C12R1/38; C12R1/125; C12R1/225; C12R1/05; C12R1/685; C02F101/30; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种微生物制剂，所述微生物制剂中含有施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌、黑曲霉。本发明还公开了所述的微生物制剂的制备方法以及采用微生物制剂强化水处理生化效果的方法。本发明的微生物制剂中的施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌、黑曲霉能够在污水处理系统中形成优势菌群，强化污水中的COD等的处理效果，特别是在与苯胺降解菌、好氧反硝化菌配合后，能够迅速在印染污水处理系统中形成优势，从而迅速、有针对性的降解印染污水COD、苯胺、色度、总氮，强化印染污水处理效果。
权利要求书
1.一种微生物制剂，其特征在于：所述微生物制剂中含有以下微生物菌种：施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌和黑曲霉。
2.根据权利要求1所述的微生物制剂，其特征在于：所述微生物制剂中还含有苯胺降解菌、好氧反硝化菌中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的微生物制剂，其特征在于：所述施氏假单胞菌为施氏假单胞菌(Pseudomonas stuzeri)CICC NO.10430;所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CICC NO.10732;所述乳酸杆菌为乳酸杆菌(Lactobacillus sp.)CICC NO.21007;所述黑曲霉为黑曲霉(Aspergillus niger)ATCC NO.6275;所述粪产碱杆菌为粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)ATCCNO.31555;所述苯胺降解菌为苯胺降解菌(Saccharomyces sp.)CICC NO.1977;所述好氧反硝化菌为好氧反硝化菌(Paracoccus pantotrophus)ATCC NO.35512。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的微生物制剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将各微生物菌种分别在培养基中单独培养，然后将各微生物菌种的培养物混合，得菌种混合物;所述微生物菌种包括施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌和黑曲霉;
2)将步骤1)得到的菌种混合物与微生物载体和酶制剂混合，其后喷撒微生物发酵营养液，进行发酵培养，得发酵产物;
3)将步骤2)得到的发酵产物真空冷冻干燥后，即得所述微生物制剂。
5.根据权利要求4所述的微生物制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，按重量份计，各菌种的培养物混合时的用量分别为：施氏假单胞菌培养物10～20份、枯草芽孢杆菌培养物20～30份、乳酸杆菌培养物20～30份、粪产碱杆菌培养物10～20份、黑曲霉培养物10～20份;
进一步地，所述微生物菌种还包括苯胺降解菌和好氧反硝化菌中的至少一种;各菌种的培养物混合时，苯胺降解菌培养物的用量为0～10份，好氧反硝化菌培养物的用量为0～10份。
6.根据权利要求4所述的微生物制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，微生物载体包含30～40份的次粉、20～30份豆粕、30～50份麦麸。
7.根据权利要求4所述的微生物制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，酶制剂包含占菌种混合物和微生物载体总质量1%-2%的α-淀粉酶、1%-2%的β-葡萄糖酶、1%-2%的葡萄糖淀粉酶、1%-2%的脂肪酶、2%-5%的纤维素酶、2%～4%的蛋白酶。
8.根据权利要求4所述的微生物制剂的制备方法，其特征在于：所述微生物发酵营养液的制备方法为：将5～10份牛奶粉、10～20份葡萄糖、2～5份碳酸氢钠、2～5份碳酸镁、1～2份氯化钠、1～2份磷酸二氢钾、1～2份硝酸钠、1～2份氯化铵、0～2份苯胺、0～1份硝酸钾、0.5～1份硫酸锌、0.1～0.2份硫酸铜、投入65～80份清水中混合，搅拌均匀，形成所述微生物发酵营养液。
9.一种采用微生物制剂强化水处理生化效果的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将权利要求1～3中任一项所述的微生物制剂与尿素、红糖、清水、需处理的污水按照重量比5～10：0.1～0.2：0.5～1.0：70～80：10～20进行混合，采用曝气方式进行供氧，控制混合液DO在3～5mg/L，直至混合液pH降低2～3，激活完成，得微生物制剂激活溶液;
2)根据所需处理污水的性质，向水中添加步骤1)得到的微生物制剂激活溶液。
10.根据权利要求9所述的采用微生物制剂强化水处理生化效果的方法，其特征在于：所述微生物制剂用在污水生化系统污泥驯化阶段，所述步骤2)中，按照每克COD投加微生物制剂100mg，或者每克苯胺投加微生物制剂25g，或者每克总氮投加微生物制剂5g的比例向污水中投加微生物制剂激活溶液;或
所述微生物制剂用在印染污水生化系统运行阶段，所述步骤2)中，按照每克COD投加微生物制剂20mg，或者每克苯胺投加微生物制剂5g，或者每克总氮投加微生物制剂1g的比例向污水中投加微生物制剂激活溶液。
说明书
一种采用微生物制剂强化水处理生化效果的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种采用特制的微生物制剂强化污水生化处理效果的方法。
背景技术
生物(生化)处理是生活污水以及有机工业污水如印染污水、造纸污水、石油化工污水、食品加工污水等此类污水处理的主导技术，作为一种经济、有效、运行稳定的处理技术，在去除污水中COD(有机物)、氮、磷等方面发挥着重要的作用。生物处理其实质是利用各种微生物的新陈代谢，氧化、分解、转化污水中的污染物，使污水中溶解性大分子有机物、不溶性有机物转化为可溶性小分子有机物、最终变成CO2、H2O、CH4、N2等，达到净化水质的目的。
因此，污水生物处理的核心是培养驯化出适合需要处理的污水特点的优势微生物菌群，并保持与污染物浓度、性质相适应的微生物量和活性，使优势微生物菌群处于最佳的降解活性，充分发挥其降解功能，最大限度的提高系统的生物处理能力和处理效率。另外，在污水的处理过程中，酶的作用也不容忽视，它直接参与了微生物分解转化有机物的过程，酶及其活性甚至决定了其分解转化的速率。在有机物的好氧生化处理过程中，固体或不溶性有机物先被微生物所吸附，后在微生物分泌的外酶作用下，分解成溶解性物质，而后再渗入微生物细胞内，在内酶作用下，一部分被氧化分解成简单无机物，另一部分合成新的细胞物质。在有机物的厌氧处理过程中，水中不溶性有机物(主要成分为脂肪、蛋白质和多糖类)也是首先在细菌胞外酶的催化作用下分别水解为长链脂肪酸、氨基酸和可溶性糖类，而后才能被厌氧微生物作为碳源和能源。
目前污水的生物处理过程，仍然存在诸多缺陷，影响了污水生化处理效率的进一步提高，例如在各种污水生物处理中，普遍采用自然污泥培养驯化微生物，虽然工艺成熟，但其存在着针对性和适应性较差，培养驯化周期长等问题;工业污水生化处理系统抗冲击性较差，对进水水量、污染物浓度以及温度、pH等要求高，在进水情况、温度发生变化时，运行不稳定甚至造成系统崩溃;一些工业污水中有毒有害物质和高含盐量会抑制微生物的生长甚至造成微生物失活，微生物培养驯化困难，COD等处理效率低下。另外，随着国家污染物排放标准的日益严格，一些工业污水中含有的特殊的污染物在当前生化工艺中去除效率较低，难以达到排放标准：如印花污水中含有大量尿素，废水中总氮高达70～100mg/L甚至以上，而污水排放标准要求15mg/L以下，现有印染污水处理常用的生化工艺难以承受如此高的氮负荷;一些印染污水中含有大量偶氮染料，此类污染物经厌氧后形成的苯胺类浓度达6-10mg/L，排放标准要求1mg/L甚至不得检出，但是现有好氧生化过程对其处理效率不佳。
发明内容
一方面，本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种微生物制剂，本发明的微生物制剂中的施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌、黑曲霉能够在污水处理系统中形成优势菌群，强化污水中的COD、色度等的处理效果，特别是在与苯胺降解菌、好氧反硝化菌配合后，能够迅速在印染污水处理系统中形成优势，从而迅速、有针对性的降解印染污水COD、苯胺、色度、总氮，强化印染污水处理效果。
本发明采用的技术方案为：一种微生物制剂，所述微生物制剂中含有以下微生物菌种：施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌和黑曲霉。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述微生物制剂还可包括对于某类特殊污染物有降解作用的菌类，如对苯胺、总氮有降解作用的菌类，如苯胺降解菌、好氧反硝化菌中的至少一种。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述施氏假单胞菌为施氏假单胞菌(Pseudomonas stuzeri)CICC NO.10430;所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CICC NO.10732;所述乳酸杆菌为乳酸杆菌(Lactobacillus sp.)CICC NO.21007;所述黑曲霉为黑曲霉(Aspergillus niger)ATCC NO.6275;所述粪产碱杆菌为粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)ATCC NO.31555;所述苯胺降解菌为苯胺降解菌(Saccharomyces sp.)CICC NO.1977;所述好氧反硝化菌为好氧反硝化菌(Paracoccus pantotrophus)ATCC 35512。
另一方面，本发明还提供了所述的微生物制剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将各微生物菌种分别在培养基中单独培养，然后将各微生物菌种的培养物混合，得菌种混合物;所述微生物菌种包括施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌和黑曲霉;
2)将步骤1)得到的菌种混合物与微生物载体和酶制剂混合，其后喷撒微生物发酵营养液，进行发酵培养，得发酵产物;
3)将步骤2)得到的发酵产物真空冷冻干燥后，即得所述微生物制剂。
本发明所述的菌种均可以从CGMCC、CCTCC以及美国模式培养物集存库(ATCC)等商业途径购买得到。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤1)中，按重量份计，各菌种的培养物混合时的用量分别为：施氏假单胞菌培养物10～20份、枯草芽孢杆菌培养物20～30份、乳酸杆菌培养物20～30份、粪产碱杆菌培养物10～20份、黑曲霉培养物10～20份。
进一步地，所述微生物菌种还包括苯胺降解菌和好氧反硝化菌;各菌种的培养物混合时，苯胺降解菌培养物的用量为0～10份，好氧反硝化菌培养物的用量为0～10份。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤1)通过以下步骤实施：
11)将施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌、黑曲霉、苯胺降解菌、好氧反硝化菌分别扩大培养，得到扩大培养的菌液;
12)将重量为培养基5-10%的扩大培养的菌液分别接入培养基中进行单独发酵培养，得到施氏假单胞菌培养物、枯草芽孢杆菌培养物、乳酸杆菌培养物、粪产碱杆菌培养物、黑曲霉培养物、苯胺降解菌培养物、好氧反硝化菌培养物。
13)按照施氏假单胞菌培养物10～20份、枯草芽孢杆菌培养物20～30份、乳酸杆菌培养物20～30份、粪产碱杆菌培养物10～20份、黑曲霉培养物10～20份、苯胺降解菌培养物0～10份、好氧反硝化菌培养物0～15份的重量比例，将各菌种培养物进行混合。更优选地，所述步骤13)为：按照施氏假单胞菌培养物10～20份、枯草芽孢杆菌培养物20～30份、乳酸杆菌培养物20～30份、粪产碱杆菌培养物10～20份、黑曲霉培养物10～20份、苯胺降解菌培养物0.1～10份、好氧反硝化菌培养物0.1～15份的重量比例，将各菌种培养物进行混合。以上份数均为重量份。
本发明的各菌种的扩大培养均为本领域的常规培养方式，也可以参照文献中记载的培养方式获得。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤2)中，微生物载体包含30～40份的次粉、20～30份豆粕、30～50份麦麸。以上份数均为重量份。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤2)中，酶制剂包含占菌种混合物和微生物载体总质量1%-2%的α-淀粉酶、1%-2%的β-葡萄糖酶、1%-2%的葡萄糖淀粉酶、1%-2%的脂肪酶、2%-5%的纤维素酶、2%～4%的蛋白酶。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述微生物发酵营养液的制备方法为：将5～10份牛奶粉、10～20份葡萄糖、2～5份碳酸氢钠、2～5份碳酸镁、1～2份氯化钠、1～2份磷酸二氢钾、1～2份硝酸钠、1～2份氯化铵、0～2份苯胺、0～1份硝酸钾、0.5～1份硫酸锌、0.1～0.2份硫酸铜、投入65～80份清水中混合，搅拌均匀，形成所述微生物发酵营养液。以上份数均为重量份。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤2)中，菌种混合物与微生物载体按照质量比1：1进行混合。
所述酶制剂的用量为菌种混合物与微生物载体总质量的1%-2%。
所述发酵营养液的用量为菌种混合物与微生物载体总质量的20-40%，更优选为30%。
所述发酵营养液每隔两个小时喷撒，共喷撒5-8次，每次喷撒用量为菌种混合物和微生物载体总质量的4-7%，而后继续培养36～54h，保持发酵温度25～35℃，发酵过程中采用机械搅拌或通入过滤后的空气进行供氧。每次喷撒用量更有选为菌种混合物和微生物载体总质量的5%。
所述步骤1)具体为：将购买或自行培养的施氏假单胞菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪产碱杆菌、黑曲霉、苯胺降解菌、好氧反硝化菌分别在培养基中单独培养，得到施氏假单胞菌培养物、枯草芽孢杆菌培养物、乳酸杆菌培养物、粪产碱杆菌培养物、黑曲霉菌培养物、苯胺降解菌培养物、好氧反硝化菌培养物，混合后形成菌种混合物。
所述步骤2)具体为：将菌种混合物与微生物载体按照质量比1：1进行混合，同时加入占菌种混合物和微生物载体总质量1%-2%的α-淀粉酶、1%-2%的β-葡萄糖酶、1%-2%的葡萄糖淀粉酶、1%-2%的脂肪酶、2%-5%的纤维素酶、2%～4%的蛋白酶。混合均匀后每隔两个小时喷撒占菌种混合物和微生物载体总质量5%的发酵营养液，进行发酵培养，共喷洒6次，而后继续培养36～54h，保持发酵温度25～35℃，发酵过程中采用机械搅拌或通入过滤后的空气进行供氧。
所述步骤3)具体为：将步骤2)得到的发酵产物在低于4℃下进行真空冷冻干燥，而后粉碎成100目的粉剂，即得到所述微生物制剂。
又一方面，本发明还提供了一种采用微生物制剂强化水处理生化效果的方法，包括以下步骤：
1)将所述的微生物制剂与尿素、红糖、清水、需处理的污水按照重量比5～10：0.1～0.2：0.5～1.0：70～80：10～20进行混合，采用曝气方式进行供氧，控制混合液DO在3～5mg/L，直至混合液pH降低2～3，激活完成，得微生物制剂激活溶液;
2)根据所需处理污水的性质，向水中添加步骤1)得到的微生物制剂激活溶液。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述微生物制剂用在污水生化系统污泥驯化阶段，所述步骤2)中，按照每克COD投加微生物制剂100mg，或者每克苯胺投加微生物制剂25g，或者每克总氮投加微生物制剂5g的比例向污水中投加微生物制剂激活溶液;或
所述微生物制剂用在印染污水生化系统运行阶段，所述步骤2)中，按照每克COD投加微生物制剂20mg，或者每克苯胺投加微生物制剂5g，或者每克总氮投加微生物制剂1g的比例向污水中投加微生物制剂激活溶液。
投加位置为其好氧生化系统进水口。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明所述的微生物制剂，将各种在污水生化处理过程中能形成优势菌群的菌种，结合印染污水处理难点选择添加苯胺降解菌、好氧反硝化菌，配制成高效生物制剂，各微生物之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，生物量大，繁殖快。能够迅速在印染污水处理系统中形成优势，从而迅速、有针对性的降解印染污水COD、苯胺、色度、总氮，强化印染污水处理效果。
2、本发明所述的微生物制剂采用次粉、豆粕、麦麸等作为微生物固定化载体，其比表面积大，而且具有抗拉强度大、分布均匀、比表面积大，使用寿命长等特点，能够显著提高微生物的附着量，同时其中的营养物质能够在投加初期为微生物提供丰富的易摄取的营养，促使优势微生物快速增殖。
3、本发明所述微生物制剂在发酵过程中有选择性地加入α-淀粉酶、β-葡萄糖酶、葡萄糖淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、蛋白酶等酶类，能够催化基质载体中细胞壁的分解破除和非淀粉多糖(NSP)的水解，有助于微生物快速分解利用发酵基质中的营养物质,促进微生物生长繁殖;同时外源酶的加入有助于改善微生物内源酶的活性,补充内源酶的不足，促进各种有效酶类的分泌和释放，使得微生物制剂中除含有大量有益微生物外，还复合了各种有效酶类。这些酶类在投入印染污水生化处理系统后，还有助于催化被微生物吸附于胞外的有机污染成分的水解和转化，利于微生物摄取，加快微生物繁殖速度，提高污染物质的降解速率。