申请日2015.10.16
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C12N1/20; C02F3/34; C12R1/225; C12R1/125; C12R1/245; C12R1/07
摘要
一种生活污水处理GS菌剂及其应用，属于生物技术领域。其由以下重量份的成分构成：芽孢杆菌3～9份、乳酸菌24～48份和硝化细菌12～24份，所述的芽孢杆菌由甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌构成，所述的乳酸菌由干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌构成。本发明在通过菌株的鉴定及安全性分析，对芽孢杆菌、乳酸菌和硝化细菌进行合理配伍得到一种生活污水处理GS菌剂。通过该GS菌剂对生活污水处理，COD、NH4-N去除率均达到90%以上。
权利要求书
1.一种生活污水处理GS菌剂，其特征在于由以下重量份的成分构成：芽孢杆菌3～9份、乳酸菌24～48份和硝化细菌12～24份，所述的芽孢杆菌由甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌构成，所述的乳酸菌由干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌构成。
2.如权利要求1所述的一种生活污水处理GS菌剂，其特征在于由以下重量份的成分构成：芽孢杆菌6～9份、乳酸菌24～36份和硝化细菌18～24份。
3.如权利要求1或2所述的一种生活污水处理GS菌剂，其特征在于所述的芽孢杆菌由甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌按重量比1:1:1混合构成，所述的乳酸菌由干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌按重量比1:1混合构成。
4.如权利要求1所述的GS菌剂在处理生活污水中的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于将生活污水处理GS菌剂按1‰的接种量添加于生活污水中，间歇曝气，3天后COD、NH4-N去除率均达到90%以上。
说明书
一种生活污水处理GS菌剂及其应用
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种生活污水处理GS菌剂及其应用。
背景技术
水是地球上所有生物的必须物质，与人类生活息息相关。但随着社会、经济的迅速发展，城市化进程加快，每天都会有大量的工业污水和生活污水产生，水污染问题已成为人们关注的焦点，城市污水处理率已成为一个地区文明与否及其文明程度的一个重要标志。生活污水主要包括糖类、淀粉、油脂蛋白和尿素这些无毒有机化合物，主要造成河道、湖泊等的富营养污染。近几年，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河等七大水系均受到不同程度的污染，全国富营养化湖泊占50%以上，水体污染形势日趋严峻。
污水的治理方法主要有物理法、化学法和生物法。物理法(主要为沉淀法)处理一般只能除约25-30%的BOD5，胶体和溶解性的有机物无法去除。化学法利用人工合成的有机高分子絮凝，投药量大，且容易造成二次污染。生物法处理技术中，微生物修复占主导地位，是利用微生物分解氧化有机物的功能，创造一种可控制的环境，使微生物大量生长繁殖，提高其分解氧化效率的一种废水处理方法，包括自然和人为控制条件下的污染物降级或无害化过程。近年来，国内外专家学者纷纷开展微生物治理污水的研究，旨在开发快速、有效的微生物菌种，用于水体环境污染的治理。中国科学研究院微生物所(刘志培等，2007)研究了一种南极微球菌在低温污水处理中的应用，在10-15℃下，可有效去除污水中的淀粉、蛋白、脂肪和BOD、COD等，体现了低温污水中的应用价值。成都闿阳科技(邓悄，2014)公开了利用价格便宜的食品发酵微生物(乳酸菌、纳豆菌和酵母菌)和污泥自身微生物，改善生活污水水质的研究，但水质净化效果并没有数据报道。哈尔滨工业大学(杨基先等，2013)提出将假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌作为污水复合菌剂，对环境适应能力强，适用于北方地区微生物强化污水处理。山东华亚环保科技有限公司(牟军平等，2013)公开了生活污水处理菌剂，包括聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、二氧化硅和复合微生物组成，其中微生物包括铜绿假单胞菌、蜡样芽胞杆菌、解脂假丝酵母、硝化细菌、脱氮副球菌、枯草芽孢杆菌。报道显示牟军平等微生物结合化学法除污，对水悬浮物、BOD去除率、COD去除率均为98%以上，但菌剂配方中铜绿假单胞菌、蜡样芽胞杆菌为致病菌，存在一定的风险性。另有适应北方低温环境的空腔诺卡氏菌生物载体在生活污水处理中的应用，适应含盐废水污染的耐盐净污菌在含盐加工废水或海水利用后废水等处理等报道。
目前应用于污水处理的微生物类型很多，包括为真菌、细菌、放线菌、光和细菌等各种类型。筛选高效、安全、无毒的微生物用于水污染行业，是社会可持续发展的根本需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种生活污水处理GS菌剂及其应用的技术方案。
所述的一种生活污水处理GS菌剂，其特征在于由以下重量份的成分构成：芽孢杆菌3～9份、乳酸菌24～48份和硝化细菌12～24份，所述的芽孢杆菌由甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌构成，所述的乳酸菌由干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌构成。
所述的一种生活污水处理GS菌剂，其特征在于由以下重量份的成分构成：芽孢杆菌6～9份、乳酸菌24～36份和硝化细菌18～24份。
所述的一种生活污水处理GS菌剂，其特征在于所述的芽孢杆菌由甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌按重量比1:1:1混合构成，所述的乳酸菌由干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌按重量比1:1混合构成。
所述的GS菌剂在处理生活污水中的应用。
所述的应用，其特征在于将生活污水处理GS菌剂按1‰的接种量添加于生活污水中，间歇曝气，3天后COD、NH4-N去除率均达到90%以上。
本发明在通过菌株的鉴定及安全性分析，对芽孢杆菌、乳酸菌和硝化细菌进行合理配伍得到一种生活污水处理GS菌剂。通过该GS菌剂对生活污水处理，COD、NH4-N去除率均达到90%以上。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明。本发明中涉及的份数均为重量份。
1实验方法
1.1菌的培养与制备
将三种芽孢杆菌、两种乳酸菌、一种硝化细菌等菌种分别接种到液体培养基中，液体培养基配方如下所列，均121℃下灭菌20min。
甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌等芽孢杆菌培养基：麸皮2%，玉米粉1%，(NH4)2SO40.2%，MgSO40.05%，KH2PO40.3%，以水配制。
干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌等乳酸菌培养基：淀粉1%，葡萄糖0.5%，MgSO40.2%，K2HPO40.3%，KH2PO40.4%，酵母粉0.05%，以水配制。
硝化细菌培养基：(NH4)2SO40.2%，NaNO30.1%，MgSO40.05%，NaCO30.1%，FeSO40.04%，K2HPO40.05%，以水配制。
将不同菌株分别按1%接种于液体培养基，37℃摇床培养30-36h，摇床转速为120r/min，使菌株处于生长对数后期，收集菌液，5000r/min离心10分钟，弃上清，取沉淀，加入20%无菌甘油，混合均匀后冻干。其中硝化细菌培养温度为40℃，其他操作同其它菌。
1.2组合配比方法
根据甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌、硝化细菌的各自生长特性和功能特性，如芽孢杆菌类生长迅速，乳酸菌和硝化细菌生长较慢;又如硝化细菌去氨氮能力强，同类别的菌营养需求比较接近等特点，将甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌归为一类，称为芽孢杆菌类，三者的重量比为1:1:1;将干酪乳杆菌和类布氏乳杆菌归为一类，称为乳酸菌类，两者重量比为1:1;硝化细菌单独归为一类。设置三类菌的不同浓度来进行混配，取不同组合物以1‰接种量添加于自制生活污水中，间歇曝气，常温下处理，3天后测定组合物处理后生活污水的化学需氧量COD和氨氮(NH4+-N)，考察去污效果。实验配比以设计正交L9(34)进行，每组用5L生活污水曝气处理。组合菌剂命名为GS菌剂。
表1GS菌剂配比试验L9(34)的因素水平表
1.3自制生活污水
将家用餐厨垃圾(由洗米、洗菜、洗鱼等混合污水、鱼汁及鱼体、肉汁、各种蔬菜混合配制)混合磨浆后，将其放置几天发出恶臭后调整COD为500mg/L左右即得，实测原始COD为582mg/L，氨氮NH4+-N为228.3mg/L。
1.4除污除臭功能测定方法
COD测定法：重铬酸钾法，采用多参数水质测定仪(型号：5B-3B，厂家：兰州连华环保科技有限公司)测定。
氨氮测定：纳氏试剂分光光度法。原理为：碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化介物，此颜色在较宽的波长410-425nm内具强烈吸收。
2实验结果：
按照表1试验因素水平的组合进行实验，实验结果如下表2。
表2L9(34)正交设计结果
表3方差分析表
F1-0.05(2,2)=19.00
根据菌株的特性，以COD去除率为指标，利用芽孢杆菌类、乳酸菌类和硝化细菌3个因素做L9(34)正交试验。实验结果见表2。从表2提取正交试验结果直观分析表可知，影响COD去除率各因素主次关系为：硝化细菌>芽孢杆菌类>乳酸菌类，得出生活污水处理的最佳菌株组合为C3A2B2，即硝化细菌24份，芽孢杆菌类6份，乳酸菌类36份。
以上极差分析为直观结果，为了了解实验误差以及因素的显著水平，后续进行了方差分析。从表3方差分析表看硝化细菌对生活污水COD去除率的影响为显著水平，芽孢杆菌类和乳酸菌类对COD去除率的影响不显著。结合直观结果，选择最佳工艺参数为C3A2B2，即硝化细菌24份，芽孢杆菌类6份，乳酸菌类36份，在理论最佳工艺基础上进行了验证性试验，在此组合下处理生活污水3天，COD去除率为94%。
表4L9(34)正交设计结果
表5方差分析表
F1-0.05(2,2)=19.00
根据菌株的特性，以NH4+-N去除率为指标，利用芽孢杆菌类、乳酸菌类和硝化细菌3个因素做L9(34)正交试验。实验结果见表4。从表2提取正交试验结果直观分析表可知，影响NH4+-N去除率各因素主次关系为：硝化细菌>芽孢杆菌类>乳酸菌类，得出生活污水处理的最佳菌株组合为C3A3B1，即硝化细菌24份，芽孢杆菌类9份，乳酸菌类24份。
以上极差分析为直观结果，为了了解实验误差以及因素的显著水平，后续进行了方差分析。从表5方差分析看硝化细菌和芽孢杆菌类对生活污水NH4+-N去除率的影响为显著水平，乳酸菌类对NH4+-N去除率的影响不显著。结合直观结果，选择最佳工艺参数为C3A3B1，即硝化细菌24份，芽孢杆菌类9份，乳酸菌类24份，在理论最佳工艺基础上进行了验证性试验，在此组合下处理生活污水3天，NH4+-N去除率达97%。
实施例1：
按照芽孢杆菌、乳酸菌和硝化细菌三类菌的培养基分别配制培养基，并于121℃下灭菌20min，冷却后分别在相应培养基中接种甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、干酪乳杆菌、类布氏乳杆菌和硝化细菌，将接种后的液体培养基除硝化细菌培养温度为40℃外，其他菌于37℃摇床培养30-36h，摇床转速为120r/min，使菌株处于生长对数后期，收集菌液，5000r/min离心10分钟，弃上清，取沉淀，加入20%无菌甘油，混合均匀后冻干。
将甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌三者按1:1:1比例混合作为芽孢杆菌类，干酪乳杆菌与类布氏乳杆菌按1:1比例混合作为乳酸菌类。取硝化细菌24份，芽孢杆菌类9份，乳酸菌类24份混合均匀，以1‰接种量添加于5L自制生活污水中(COD：582mg/L，NH4+-N：228.3mg/L)，间歇曝气，常温下处理，3天后测定生活污水的化学需氧量COD和氨氮(NH4+-N)，分别为56.4mg/L和5.25mg/L，相应COD和氨氮去除率分别为90%和97%。
实施例2：
按照芽孢杆菌、乳酸菌和硝化细菌三类菌的培养基分别配制培养基，并于121℃下灭菌20min，冷却后分别在相应培养基中接种甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、干酪乳杆菌、类布氏乳杆菌和硝化细菌，将接种后的液体培养基除硝化细菌培养温度为40℃外，其他菌于37℃摇床培养30-36h，摇床转速为120r/min，使菌株处于生长对数后期，收集菌液，5000r/min离心10分钟，弃上清，取沉淀，加入20%无菌甘油，混合均匀后冻干。
将甲基营养性芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌三者按1:1:1比例混合作为芽孢杆菌类，干酪乳杆菌与类布氏乳杆菌按1:1比例混合作为乳酸菌类。取硝化细菌24份，芽孢杆菌类6份，乳酸菌类36份混合均匀，以1‰接种量添加于5L自制生活污水中(COD：582mg/L，NH4+-N：228.3mg/L)，间歇曝气，常温下处理，3天后测定生活污水的化学需氧量COD和氨氮(NH4+-N)，分别为30.7mg/L和14.25mg/L，相应COD和氨氮去除率分别为94%和93%。