申请日2012.07.30
公开(公告)日2012.10.24
IPC分类号C02F3/12; C02F3/34
摘要
本发明涉及一种用于污泥减量的复合微生物菌剂及其制备方法和应用，复合微生物菌剂是由含有脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌和酱油曲霉经发酵制成的液体菌剂。利用微生物菌群之间的互生作用，形成一个所需各种酶活性都很高的生物降解体系，能有效破坏和分解活性污泥中死亡或衰老的菌体，同时能够分解有机物，在不影响出水水质的情况下，通过对污泥的过程减量达到减少剩余污泥的发生量。使用该复合微生物菌剂在不需较大改变现行污水处理工艺的前提下，使污水处理过程中污泥减量率达到30%~70%。降低污泥处理的综合运行成本，在经济、环境和社会效益方面都有重大的意义。
权利要求书
1.一种用于污泥减量的复合微生物菌剂，其特征在于：复合微生物菌剂是含有脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌和酱油曲霉的液体菌剂。
2.根据权利要求1所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂，其特征在于：所述脱氮假单胞菌选自ATCC 13867、ATCC 15749、ATCC 19244或ATCC 21988中的一种或两种以上的组合;珊瑚诺卡氏菌选自CGMCC 4.1037、CGMCC 4.1038、ATCC 19148、ATCC 19070或ATCC 19071中的一种或两种以上的组合;产朊假丝酵母选自CGMCC 2.569、ATCC 8205、ATCC 9226、ATCC 9256或ATCC 9950中的一种或两种以上的组合;类球红细菌选自CGMCC 1.2174、CGMCC 1.2182或CGMCC 1.2183中的一种或两种以上的组合;酱油曲霉选自CGMCC 3.661、CGMCC 3.495或CGMCC 3.880中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂，其特征在于：所述复合微生物菌剂中所含的总活菌数大于或等于2.0×108cfu/mL;其中脱氮假单胞菌活菌数占总活菌数的10%~50%，珊瑚诺卡氏菌活菌数占总活菌数的10%~50%，产朊假丝酵母活菌数占总活菌数的10%~50%，类球红细菌活菌数占总活菌数的10%~50%，酱油曲霉活菌数占总活菌数的10%~50%。
4.一种权利要求1~3任一项所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤，
A、液体放大培养：分别将脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌、酱油曲霉经斜面活化，将活化后的菌体分别接种于各自相应的液体培养基中;
其中脱氮假单胞菌的培养温度为26~30℃，培养36~72小时，
珊瑚诺卡氏菌的培养温度为28~30℃，培养48~72小时，
产朊假丝酵母的培养温度为25~28℃，培养36~72小时，
类球红细菌的培养温度为30~35℃，培养48~72小时，
酱油曲霉的培养温度25~28℃，培养48~96小时;
B、混合接种和发酵：将经过液体扩大培养的脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌、酱油曲霉按1~5 : 1~5 : 1~5 : 1~5 : 1~5的比例接种到装有发酵培养基的发酵罐中，接种量为5~20%，培养温度为28~37℃，发酵过程中采用间歇搅拌，发酵周期15~30天，即得复合微生物菌剂。
5.根据权利要求4所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤B中的发酵培养基为按重量百分含量计的下列物质：食用糖5%~20%、食用酒精5%~20%、食用醋5%~20%、余量为水。
6.根据权利要求5所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述食用糖为饴糖、红糖或白糖中的一种。
7.根据权利要求5所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述的食用酒精为发酵酒精或白酒中的一种，食用酒精的酒精度数为30%~60%。
8.根据权利要求5所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述的食用醋为酿造的陈醋或白醋中的一种，食用醋的pH为3.0~5.0。
9.一种权利要求1~3任一项所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂在活性污泥法中的应用，其特征在于：复合微生物菌剂应用于污水处理的好氧工艺段，其具体方法为将复合微生物菌剂加入到含有活性污泥的曝气池、污泥浓缩池或二沉池中，复合微生物菌剂首次投加的重量与污水日处理水量的比例为1:1000~1:100000，根据周期运行情况，在每个周期结束后再补加首次投加量的10%~20%。
10.根据权利要求9所述的用于污泥减量的复合微生物菌剂在活性污泥法中的应用，其特征在于：所述将复合微生物菌剂加入到含有活性污泥的曝气池、污泥浓缩池或二沉池中是将复合微生物菌剂投放在曝气池的入口处、污泥浓缩池或二沉池的污泥回流管中。
说明书
用于污泥减量的复合微生物菌剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种应用于环保领域的微生物菌剂，尤其是一种用于污泥处理的微生物菌剂及其制备方法和应用技术。
背景技术
随着我国城镇及工业污水处理能力极大地提高，相应的污水处理过程中产生的剩余污泥量也日趋庞大，且每年10%~15%的速度递增，污泥污染日趋严重，污泥处理问题凸显。我国目前的污泥主要以堆肥、填埋和随意外运的形式处理，呈混乱状态，其比例大致为堆肥10%、填埋20%、随意外运简单填埋和堆放占70%。即使现行污水处理厂对污泥进行了浓缩处理，但由于技术和污泥脱水难度的限制往往达不到要求，含水率高达80%的湿污泥不但增加了运输难度，而且使运输路线周边的环境面临威胁，同时给后续的处置带来不便。如果不把处理污水过程中产生的剩余污泥处置好，其中所含病原微生物、重金属等污染物将转移到周围环境中造成二次污染。
人们对污泥处理问题的关注多集中在末端治理，很少对污泥发生量的过程控制加以研究。目前国内外研究的污泥减量技术主要有臭氧氧化技术，超声波破碎细胞技术，解偶联技术，酸碱溶解技术，但都存在成本高或技术瓶颈，没有形成一定的市场应用推广。目前污水处理厂庞大的产泥量与污泥处理技术不完善的矛盾已经凸显。如果不控制剩余污泥的产生量，使污泥从源头上减量，而是仅仅采取末端治理，则无论采取何种污泥处理或处置技术，都很难把污泥问题解决好。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种减少污水处理过程中剩余污泥量的复合微生物菌剂及其制备方法和应用。该复合微生物菌剂在不影响出水水质的情况下，从源头削减污泥量，使污水处理过程中剩余污泥的排放量大大减少。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
用于污泥减量的复合微生物菌剂是由微生物经发酵制成的液体菌剂，其中包含脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌和酱油曲霉。这五种菌种都是常规菌种，可以从中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)或美国菌种保藏中心(ATCC)购得。
脱氮假单胞菌(pseudomonas denitrificans)是属于假单胞菌属的细菌，优选菌种编号为ATCC 13867、ATCC 15749、ATCC 19244或ATCC 21988中的一种或两种以上的组合，其中脱氮假单胞菌活菌数占总活菌数的10%~50%较佳。
珊瑚诺卡氏菌(Nocardia corallina)是属于诺卡氏菌属的细菌，优选菌种编号为CGMCC 4.1037、CGMCC 4.1038、ATCC 19148、ATCC 19070或ATCC 19071中的一种或两种以上的组合，其中珊瑚诺卡氏菌活菌数占总活菌数的10%~50%较佳。
产朊假丝酵母(Candida utilis)是属于假丝酵母属的酵母菌，优选菌种编号为CGMCC 2.569、ATCC 8205、ATCC 9226、ATCC 9256或ATCC 9950中的一种或两种以上的组合，其中产朊假丝酵母活菌数占总活菌数的10%~50%较佳。
类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)是属于红细菌属的细菌，优选菌种编号为CGMCC 1.2174、CGMCC 1.2182或CGMCC 1.2183中的一种或两种以上的组合，其中类球红细菌活菌数占总活菌数的10%~50%较佳。
酱油曲霉(Aspergillus sojae)是属于曲霉属的丝状真菌，优选菌种编号为CGMCC 3.661、CGMCC 3.495或CGMCC 3.880中的一种或两种以上的组合，其中类球红细菌活菌数占总活菌数的10%~50%较佳。
复合微生物菌剂中所含的上述五种微生物的总活菌数大于或等于2.0×108cfu/mL。
用于污泥减量的复合微生物菌剂的制备方法，包括下述步骤：
A、液体放大培养：将脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌、酱油曲霉分别接入斜面培养基，使保藏的菌种活化，然后将活化后的菌种分别接种于各自相应的液体培养基中。
脱氮假单胞菌的液体培养基配方为(各成分按g/L计)：蔗糖40，玉米浆20，甜菜碱5，(NH4)2SO4 1，(NH4)2HPO4 2，MnSO4·H2O 0.8，CoC12·6H2O 0.02，MgO 0.3，5,6-二甲基苯并咪唑(DMBI) 0.01，ZnSO4·7H2O 0.01。调节培养基的pH7.2~7.4。培养温度为26~30℃，培养时间为36~72小时。
珊瑚诺卡氏菌的液体培养基配方(各成分按g/L计)：蛋白胨10，牛肉膏3，NaCl 5。调节培养基的pH 7.0。培养温度为28~30℃，培养时间为48~72小时。
产朊假丝酵母的液体培养基配方(各成分按g/L计)：麦芽汁12Brix，培养基的pH为自然pH。培养温度为25~28℃，培养时间为36~72小时。
类球红细菌的液体培养基配方(各成分按g/L计)：牛肉膏1.5，酵母膏1.5，胰蛋白胨5，葡萄糖1，NaCl 3.5，K2HPO4 4.8，KH2PO4 1.32，调节培养基的pH 7.2。培养温度为30~35℃，培养时间为48~72小时。
酱油曲霉的液体培养基配方(各成分按g/L计)：蔗糖30，NaNO3 3，MgSO4·7H2O 0.5，KCl 0.5，FeSO4·4H2O 0.01，K2HPO4 1，调节培养基的pH 6.0～6.5。培养温度25~28℃，培养时间为48~96小时。
B、混合接种和发酵：经过液体扩大培养的各菌种采用混合接种的方法，将脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌、酱油曲霉按比例为1~5 : 1~5 : 1~5 : 1~5 : 1~5接种到装有发酵培养基的发酵罐中，接种量为5~20%，培养温度为28~37℃，发酵过程中采用间歇搅拌即每隔1~2h启动一次搅拌装置，转速10~50r/min，每次搅拌5min，发酵15~30天，即得复合微生物的液体菌剂。
发酵培养基为按重量百分含量计的下列物质：食用糖5%~20%、食用酒精5%~20%、食用醋5%~20%、余量为水。其中食用糖为饴糖、红糖或白糖中的一种，食用酒精为发酵酒精或白酒中的一种，食用酒精的酒精度数为30%~60%。食用醋为酿造的陈醋或白醋中的一种，食用醋的pH为3.0~5.0。
复合微生物菌剂主要用于现有污水处理的好氧段中。可以将复合微生物菌剂加入到含有活性污泥的曝气池、污泥浓缩池或二沉池中，为了使复合微生物菌剂在系统中停留的时间相对长一些，更好地与原有污泥结合在一起，一般将复合微生物菌剂的投放处设在曝气池的入口处，污泥浓缩池或二沉池的污泥回流管中。根据进水COD和SS等参数，确定复合微生物菌剂首次投加量，即复合微生物菌剂首次投加量与污水日处理水量的比例(重量比)为1:1000~1:100000，根据周期运行情况(一般为30天左右)，在每个周期结束后再次补加首次投加量的10%~20%，在周期运行期间不需要投加复合微生物菌剂。剩余污泥减量率可以达到30~70%。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明针对现有污泥末端治理难的问题，提供一种用于污泥减量的高效复合微生物菌剂，对污泥发生量的过程进行控制。复合微生物菌剂中包含的五种微生物分属于细菌、酵母菌、霉菌菌属。各种微生物之间的互相共生，互相作用，共同生长，形成一个所需各种酶活性都很高的生物降解体系，能有效破坏和分解活性污泥中死亡或衰老的菌体等有机物质，抑制腐败生物的生长以及某些病原菌的生长，对原有系统中活性强的菌不构成威胁。在不影响出水水质的情况下，有效分解有机物，从源头减少剩余污泥的产生量。复合微生物菌剂中含有的类球红细菌既能在黑暗好氧或微好氧条件下生长，也能在光照厌氧条件下生长。它能通过光合作用，分解污水中氨氮和亚硝酸盐、农药、激素等有害物质。菌体富含蛋白质、维生素及多种生理活性物质，能提供珊瑚诺卡氏菌和酱油曲霉生长所需的营养物质。脱氮假单胞菌在某些情况下，以硝酸盐为替代的电子受体进行厌氧呼吸。它是VB12的生产菌， VB12 可用于环保中土壤和污水水常见污染物一一有机卤化物的脱卤。珊瑚诺卡氏菌对有机物有很强的降解能力，尤其在处理芳香烃废水方面效果显著。它可利用光合细菌生成的氮源作为基质促进其数目增加，抑制有害菌的生长，争夺有害菌增殖所需的营养物质，从而创造其它有益的微生物的生存环境。产朊假丝酵母对环境中的或光合细菌合成的有机物进行发酵分解，发酵产物中的生物活性物质能促进微生物生长，有利于维持和促进微生物系统稳定的共生增殖关系。酱油曲霉可产生多种酶类和多糖物质，在分解有机物方面效果显著。该复合微生物菌剂中的五种微生物相互配合，共同发挥对剩余污泥减量的功能。菌剂投加量小，使用方便，在不需较大改变现行污水处理工艺的前提下，达到对污泥的绝对减量，使污水处理过程中污泥减量率达到30%~70%。可大大降低污泥处理的综合运行成本，无论在经济、环境和社会效益方面都有重大的意义。
复合微生物菌剂的菌种和原料易得，所用发酵培养基采用食品级的原料，确保产品复合微生物菌剂无毒、无害。正常使用情况下不会危害人体健康。制备复合微生物菌剂的工艺简单。将脱氮假单胞菌、珊瑚诺卡氏菌、产朊假丝酵母、类球红细菌、酱油曲霉按比例为1~5 : 1~5 : 1~5 : 1~5 : 1~5进行混合培养，在该配比下，这五种菌群能更好的发挥相互之间的互生作用，有利于混合发酵过程中各自菌群的生长和繁殖。发酵培养基中只含有食用糖、食用酒精、食用醋和水，碳源十分丰富，有效促进菌体增殖。同时各微生物在其生长增殖过程中产生的有用物质及其分泌物，成为各自或相互生长的基质和原料，形成共生互生增殖关系。此外，发酵培养基中的pH较低，可有效抑制有害菌的生长，还可以有效的延长产品保存期。复合微生物菌剂采用适当的接种比例，独特的培养基及工艺进行发酵，使微生物之间形成一个复杂而稳定的微生态系统。