申请日2018.12.07
公开(公告)日2019.02.22
IPC分类号C12N1/20; C12N1/12; C02F3/32; C02F3/34; C12R1/125; C12R1/07; C12R1/10; C12R1/89
摘要
本发明介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂、制备方法及使用方法，复合生物菌剂包括如下体积份数的组分：硝化细菌20份～50份，反硝化细菌20份～50份，藻类10份～30份，该复合生物菌剂的制备方法包括如下步骤：硝化细菌发酵液制备、反硝化细菌发酵液制备、藻液制备、复合生物菌剂制备，该复合生物菌剂的使用方法为将复合生物菌剂直接投放至治理水体中，无需进行活化或其他步骤，投放量为1～2L/m3。本发明介绍的用于污水处理的复合生物菌剂，能够在低溶氧水体中保持对氨氮的较高处理活性，同时还能够消减水体中的磷，达到对水体的高效净化作用，其制备方法和使用方法简单，适用于大量推广。
权利要求书
1.一种用于污水处理的复合生物菌剂，其特征在于，包括如下体积份数的组分：硝化细菌20份～50份，反硝化细菌20份～50份，藻类10份～30份。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的复合生物菌剂，其特征在于，所述反硝化细菌包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。
3.根据权利要求1所述的用于污水处理的复合生物菌剂，其特征在于，所述藻类包括小球藻、栅藻、丝藻、轮藻中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理的复合生物菌剂，其特征在于，所述复合生物菌剂中，所述硝化细菌的菌体密度为3.58～6.25×1010CFU/mL，所述反硝化细菌的菌体密度为7.25～9.98×109CFU/mL，所述藻类细胞浓度为2.55～4.25×107个/mL。
5.权利要求1～4任一所述的用于污水处理的复合生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备硝化细菌发酵液，将市售硝化细菌的菌株在固体培养基上进行划线培养，得到活化菌;挑选单菌落的活化菌接种至液体培养基中进行扩大培养，得到种子菌;将种子菌接种至发酵罐中进行培养，发酵温度37℃，发酵时间48h，得到菌体密度为7.34～9.59×1010CFU/mL的硝化细菌发酵液;
(2)制备反硝化细菌发酵液，将枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的菌株在固体培养基上进行划线培养，得到活化菌;挑选单菌落的活化菌接种至液体培养基中进行扩大培养，得到种子菌;将种子菌接种至发酵罐中进行培养，发酵温度37℃，发酵时间48h，得到菌体密度为1.67～2.59×1010CFU/mL的反硝化细菌发酵液，其中所述枯草芽孢杆菌的菌体密度为7.17～8.60×109CFU/mL，所述短小芽孢杆菌的菌体密度为4.37～6.45×109CFU/mL，所述地衣芽孢杆菌的菌体密度为6.58～7.39×109CFU/mL;
(3)制备藻液，将市售的绿藻接入BG-11培养基中，温度25℃，光照强度6000Lux，培养时间7d，光照周期为：光照时间14h，黑暗时间10h，制得细胞密度为1.47～2.36×109个/mL的藻液;
(4)制备复合生物菌剂，将步骤(1)所得的硝化细菌发酵液、步骤(2)所得的反硝化细菌发酵液、步骤(3)所得的藻液按照体积份数量取后混合制成复合生物菌剂。
6.根据权利要求5所述的用于污水处理的复合生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的所述固体培养基配方包括如下重量百分比的组分：亚硝酸钠0.05%～0.15%，硫酸镁0.002%～0.004%，硫酸锰0.0005%～0.0015%，磷酸氢二钾0.05%～0.1%，无水碳酸钠0.05%～0.15%，磷酸二氢钠0.02%～0.03%，琼脂1%～1.5%，余量为水;所述步骤(1)中的所述固体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min;
所述步骤(1)中的所述液体培养基配方包括如下重量百分比的组分：亚硝酸钠0.05%～0.15%，硫酸镁0.002%～0.004%，硫酸锰0.0005%～0.0015%，磷酸氢二钾0.05%～0.1%，无水碳酸钠0.05%～0.15%，磷酸二氢钠0.02%～0.03%，余量为水;所述步骤(1)中的所述液体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min。
7.根据权利要求5所述的用于污水处理的复合生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述固体培养基配方包括如下重量百分比的组分：氯化钠0.05%～0.15%，酵母粉0.02%～0.03%，蛋白胨0.05%～0.15%，琼脂1%～1.5%，余量为水;所述步骤(2)中的所述固体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min;
所述步骤(2)中的所述液体培养基配方包括如下重量百分比的组分：氯化钠0.05%～0.15%，酵母粉0.02%～0.03%，蛋白胨0.05%～0.15%，余量为水;所述步骤(2)中的所述液体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min。
8.根据权利要求5所述的用于污水处理的复合生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的BG-11培养基包括如下重量百分比的组分：硝酸钠0.01%～0.02%，磷酸氢二钾0.0003%～0.0005%，七水硫酸锰0.005%～0.01%，七水氯化钙0.0003%～0.0004%，碳酸钠0.0001%～0.0003%，柠檬酸0.00005%～0.00007%，柠檬酸铁铵0.00005%～0.00007%，EDTA 0.000005%～0.000015%，微量元素A50.08%～0.12%，氨苄青霉素0.003%～0.008%，余量为水。
9.根据权利要求8所述的用于污水处理的复合生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述微量元素A5包括如下重量百分比的组分：硼酸0.02%～0.03%，七水硫酸锌0.002%～0.003%，钼酸钠0.003%～0.005%，五水硫酸铜0.0007%～0.0009%，六水硝酸钴0.0004%～0.0006%，余量为水。
10.权利要求1～9任一所述的用于污水处理的复合生物菌剂的使用方法，其特征在于，将所述复合生物菌剂直接投放至治理水体中，投放量为1～2L/m3。
说明书
一种用于污水处理的复合生物菌剂、制备方法及使用方法
技术领域
本发明涉及水环境治理技术领域，具体涉及一种用于污水处理的复合生物菌剂、制备方法及使用方法。
背景技术
水资源作为自然资源的重要组成部分，不仅是人类赖以生存的基础资源，更是社会发展的经济性资源，同时还是支撑生态环境系统循环运转必不可少的生态资源，是人类自身及自然、社会可持续发展的最重要的基础物质之一。随着人口的增加、经济的高速发展和人民生活水平的提高，我国污水排放总量不断增加。由于生活污水、工业废水及雨水夹带的污染物质引发的黑臭水体已成为中国水环境污染的重灾区。
由于历史原因，我国黑臭水体存量巨大，水体污染成因较多，这些水体中氨氮和总磷含量较高，水体溶氧低，过多的氮、磷引起水体富营养化，危害水生生物，给人类健康带来威胁。目前，水体脱氮除磷的方法主要有物理法、化学法和生物法。物理法和化学法存在着运行成本高，治理不彻底，二次污染等问题，在实际应用中受到较多限制。生物法脱氮除磷具有高效低成本，无污染，治理彻底等优点，得到国际认可，成为近年来主要的治理方法。生物除磷利用藻细胞自身生长繁殖需求主动吸收水体磷以转变成自身物质而达到降解水体中磷的作用，生物除氮利用微生物的硝化、反硝化作用将氨氮、有机氮等转化为氮气，从而去除水体中的氨氮，生物除磷除氮是一种清洁、能耗低、无二次污染的方法。
在实际应用中，硝化过程需耗用大量的氧，研究表明水体溶氧低于0.5mg/L时，硝化作用完全停止，因而利用生物硝化作用降解水体氨氮在应用中受到一定限制;此外，氨氮污染和磷污染常常共存于一个体系中，需要同时对两种污染物进行处理。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂，能够在低溶氧水体中保持对氨氮的较高处理活性，同时还能够消减水体中的磷，达到对水体的高效净化作用，本发明还介绍了该复合生物菌剂的制备方法和使用方法。
为实现上述发明的目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于污水处理的复合生物菌剂，包括如下体积份数的组分：硝化细菌20份～50份，反硝化细菌20份～50份，藻类10份～30份。
作为优选的，反硝化细菌包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌的保藏编号为ATCC 35021，短小芽孢杆菌的保藏编号为ATCC 19646，地衣芽孢杆菌的保藏编号为ATCC 53757。
作为优选的，藻类包括小球藻、栅藻、丝藻、轮藻中的一种或几种。
作为优选的，复合生物菌剂中，硝化细菌的菌体密度为3.58～6.25×1010CFU/mL，反硝化细菌的菌体密度为7.25～9.98×109CFU/mL，藻类细胞浓度为2.55～4.25×107个/mL。
一种用于污水处理的复合生物菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硝化细菌发酵液，将市售硝化细菌的菌株在固体培养基上进行划线培养，得到活化菌;挑选单菌落的活化菌接种至液体培养基中进行扩大培养，得到种子菌;将种子菌接种至发酵罐中进行培养，发酵温度37℃，发酵时间48h，得到菌体密度为7.34～9.59×1010CFU/mL的硝化细菌发酵液;
(2)制备反硝化细菌发酵液，将枯草芽孢杆菌ATCC 35021，短小芽孢杆菌ATCC19646和地衣芽孢杆菌ATCC 53757的菌株在固体培养基上进行划线培养，得到活化菌;挑选单菌落的活化菌接种至液体培养基中进行扩大培养，得到种子菌;将种子菌接种至发酵罐中进行培养，发酵温度37℃，发酵时间48h，得到菌体密度为1.67～2.59×1010CFU/mL的反硝化细菌发酵液，其中枯草芽孢杆菌的菌体密度为7.17～8.60×109CFU/mL，短小芽孢杆菌的菌体密度为4.37～6.45×109CFU/mL，地衣芽孢杆菌的菌体密度为6.58～7.39×109CFU/mL;
(3)制备藻液，将市售的绿藻接入BG-11培养基中，温度25℃，光照强度6000Lux，培养时间7d，光照周期为：光照时间14h，黑暗时间10h，制得细胞密度为1.47～2.36×109个/mL的藻液;
(4)制备复合生物菌剂，将步骤(1)所得的硝化细菌发酵液、步骤(2)所得的反硝化细菌发酵液、步骤(3)所得的藻液按照体积份数量取后混合制成复合生物菌剂。
作为优选的，步骤(1)中的固体培养基配方包括如下重量百分比的组分：亚硝酸钠0.05%～0.15%，硫酸镁0.002%～0.004%，硫酸锰0.0005%～0.0015%，磷酸氢二钾0.05%～0.1%，无水碳酸钠0.05%～0.15%，磷酸二氢钠0.02%～0.03%，琼脂1%～1.5%，余量为水;步骤(1)中的固体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min。
步骤(1)中的液体培养基配方包括如下重量百分比的组分：亚硝酸钠0.05%～0.15%，硫酸镁0.002%～0.004%，硫酸锰0.0005%～0.0015%，磷酸氢二钾0.05%～0.1%，无水碳酸钠0.05%～0.15%，磷酸二氢钠0.02%～0.03%，余量为水;步骤(1)中的液体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min。
作为优选的，步骤(2)中的固体培养基配方包括如下重量百分比的组分：氯化钠0.05%～0.15%，酵母粉0.02%～0.03%，蛋白胨0.05%～0.15%，琼脂1%～1.5%，余量为水;步骤(2)中的固体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min。
步骤(2)中的液体培养基配方包括如下重量百分比的组分：氯化钠0.05%～0.15%，酵母粉0.02%～0.03%，蛋白胨0.05%～0.15%，余量为水;步骤(2)中的液体培养基的pH值为7.0～7.5，且在121℃灭菌30min。
作为优选的，步骤(3)中的BG-11培养基包括如下重量百分比的组分：硝酸钠0.01%～0.02%，磷酸氢二钾0.0003%～0.0005%，七水硫酸锰0.005%～0.01%，七水氯化钙0.0003%～0.0004%，碳酸钠0.0001%～0.0003%，柠檬酸0.00005%～0.00007%，柠檬酸铁铵0.00005%～0.00007%，EDTA 0.000005%～0.000015%，微量元素A5 0.08%～0.12%，氨苄青霉素0.003%～0.008%，余量为水。
作为优选的，微量元素A5包括如下重量百分比的组分：硼酸0.02%～0.03%，七水硫酸锌0.002%～0.003%，钼酸钠0.003%～0.005%，五水硫酸铜0.0007%～0.0009%，六水硝酸钴0.0004%～0.0006%，余量为水。
一种用于污水处理的复合生物菌剂的使用方法为:将复合生物菌剂直接投放至治理水体中，投放量为1～2L/m3。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)作用效果强，本发明的复合生物菌剂中含有用于降解氨氮的硝化细菌和反硝化细菌，还含有用于降解磷和氮的藻类，能够达到除磷和除氮双重功效，同时藻类的光合作用释放的氧气能够被硝化细菌利用，使得硝化细菌即使在低溶氧的水体中，也能具有较高的活性，增加硝化细菌的繁殖速率，提高硝化细菌降解水体中氨氮的速度和能力;
(2)使用方法简单，本发明的复合生物菌剂，使用时只需将复合菌剂撒入水中即可，无需活化，也不需要额外的物理增氧设备，也没有化学药剂中存在二次污染等问题，投入水体后能够较快的形成稳定的菌群，并抑制有害微生物的繁殖，从而达到净化水质的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进行进一步的阐述。
实施例一
本实施例介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂，包括如下体积份数的组分：硝化细菌40份，反硝化细菌40份，丝藻20份，其中硝化细菌包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。
本实施例的用于污水处理的复合生物菌剂中，硝化细菌菌体密度为5.34×1010CFU/mL，反硝化细菌菌体密度为9.34×109CFU/mL，丝藻细胞浓度为3.18×107个/mL。
实施例二
本实施例介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂，包括如下体积份数的组分：硝化细菌50份，反硝化细菌40份，小球藻10份，其中硝化细菌包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。
本实施例的用于污水处理的复合生物菌剂中，硝化细菌菌体密度为6.25×1010CFU/mL，反硝化细菌菌体密度为9.34×109CFU/mL，小球藻细胞浓度为2.55×107个/mL。
实施例三
本实施例介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂，包括如下体积份数的组分：硝化细菌20份，反硝化细菌50份，栅藻30份，其中硝化细菌包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。
本实施例的用于污水处理的复合生物菌剂中，硝化细菌菌体密度为3.58×1010CFU/mL，反硝化细菌菌体密度为9.98×109CFU/mL，栅藻细胞浓度为4.25×107个/mL。
实施例四
本实施例介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂，包括如下体积份数的组分：硝化细菌50份，反硝化细菌30份，小球藻20份，其中硝化细菌包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。
本实施例的用于污水处理的复合生物菌剂中，硝化细菌菌体密度为6.25×1010CFU/mL，反硝化细菌菌体密度为8.29×109CFU/mL，小球藻细胞浓度为3.18×107个/mL。
实施例五
本实施例介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硝化细菌发酵液，将市售硝化细菌的菌株在固体培养基上进行划线培养，得到活化菌;挑选单菌落的活化菌接种至500mL液体培养基中进行扩大培养，得到种子菌;将种子菌接种至5L发酵罐中进行培养，发酵温度37℃，发酵时间48h，得到菌体密度为7.34～9.59×1010CFU/mL的硝化细菌发酵液;
(2)制备反硝化细菌发酵液，将枯草芽孢杆菌ATCC 35021，短小芽孢杆菌ATCC19646和地衣芽孢杆菌ATCC 53757的菌株在固体培养基上进行划线培养，得到活化菌;挑选单菌落的活化菌接种至500mL液体培养基中进行扩大培养，得到种子菌;将种子菌接种至5L发酵罐中进行培养，发酵温度37℃，发酵时间48h，得到菌体密度为1.67～2.59×1010CFU/mL的反硝化细菌发酵液,其中，枯草芽孢杆菌的菌体密度为7.17～8.60×109CFU/mL，短小芽孢杆菌的菌体密度为4.37～6.45×109CFU/mL和地衣芽孢杆菌的菌体密度为6.58～7.39×109CFU/mL;
(3)制备藻液，将市售的绿藻接入5L BG-11培养基中，温度25℃，光照强度6000Lux，光照周期14h：10h(光照：黑暗)，培养时间7d，制得细胞密度为1.47～2.36×109个/mL藻液;
(4)制备复合生物菌剂
将步骤(1)所得的硝化细菌发酵液、步骤(2)所得的反硝化细菌发酵液、步骤(3)所得的藻液按照40:40:20的体积比量取后混合制成实施例一的复合生物菌剂;
将步骤(1)所得的硝化细菌发酵液、步骤(2)所得的反硝化细菌发酵液、步骤(3)所得的藻液按照50:40:10的体积比量取后混合制成实施例二的复合生物菌剂;
将步骤(1)所得的硝化细菌发酵液、步骤(2)所得的反硝化细菌发酵液、步骤(3)所得的藻液按照20:50:30的体积比量取后混合制成实施例三的复合生物菌剂;
将步骤(1)所得的硝化细菌发酵液、步骤(2)所得的反硝化细菌发酵液、步骤(3)所得的藻液按照50:30:20的体积比量取后混合制成实施例四的复合生物菌剂。
本实施例中，步骤(1)的固体培养基配方包括如下重量百分比的组分：亚硝酸钠0.1%，硫酸镁0.003%，硫酸锰0.001%，磷酸氢二钾0.075%，无水碳酸钠0.1%，磷酸二氢钠0.025%，琼脂1.5%，步骤(1)中的固体培养基的pH值为7.0，且在121℃灭菌30min;
步骤(1)的液体培养基配方包括如下重量百分比的组分：亚硝酸钠0.1%，硫酸镁0.003%，硫酸锰0.001%，磷酸氢二钾0.075%，无水碳酸钠0.1%，磷酸二氢钠0.025%，步骤(1)中的液体培养基的pH值为7.0，且在121℃灭菌30min;
步骤(2)中的固体培养基配方包括如下重量百分比的组分：氯化钠0.1%，酵母粉0.025%，蛋白胨0.1%，琼脂1%1.5%，余量为水;步骤(2)中的固体培养基的pH值为7.0，且在121℃灭菌30min。
步骤(2)中的液体培养基配方包括如下重量百分比的组分：氯化钠0.1%，酵母粉0.025%，蛋白胨0.1%，余量为水;步骤(2)中的液体培养基的pH值为7.0，且在121℃灭菌30min。
步骤(3)中的BG-11培养基包括如下重量百分比的组分：硝酸钠0.015%，磷酸氢二钾0.0004%，七水硫酸锰0.0075%，七水氯化钙0.00036%，碳酸钠0.0002%，柠檬酸0.00006%，柠檬酸铁铵0.00006%，EDTA 0.00001%，微量元素A5 0.1%，氨苄青霉素0.005%，余量为水;
其中微量元素A5包括如下重量百分比的组分：硼酸0.0268%，七水硫酸锌0.00222%，钼酸钠0.0039%，五水硫酸铜0.00079%，六水硝酸钴0.00049%，余量为水。
实施例五
本实施例介绍了一种用于污水处理的复合生物菌剂的使用方法，将实施例一、实施例二、实施例三、实施例四任意一个实施例列举的复合生物菌剂直接投放至治理水体中，无需进行活化、无需进行曝气，投放量为1～2L/m3。