申请日2018.08.31
公开(公告)日2018.12.28
IPC分类号C12N1/00; C02F11/04; C02F3/28
摘要
本发明涉及瘤胃微生物在污水与污泥厌氧生物处理中的用途，属于污水处理技术领域。本发明提供的瘤胃微生物培养物的制备方法包括以下步骤：将瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种接种于发酵培养基中，进行发酵培养，待菌落总数不低于1亿cfu/g且原虫数量不低于0.1亿/g时，得到瘤胃微生物培养物。本发明所述瘤胃微生物培养物含微生物种类繁多，具有繁殖迅速、降解力强等特点，本发明所述瘤胃微生物培养物在污水或污泥处理过程中能够强化微生物相，丰富厌氧生物处理中微生物的多样性和数量，大大提高厌氧生物处理的效率和作用。
权利要求书
1.一种瘤胃微生物培养物，其特征在于，所述瘤胃微生物培养物的制备方法包括以下步骤：
将瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种接种于发酵培养基中，进行发酵培养，待菌落总数不低于1亿cfu/g且原虫数量不低于0.1亿/g时，得到瘤胃微生物培养物。
2.根据权利要求1所述的瘤胃微生物培养物，其特征在于，所述瘤胃内容物包括瘤胃的半消化食物、瘤胃液。
3.根据权利要求1所述的瘤胃微生物培养物，其特征在于，所述接种时，瘤胃内容物或瘤胃微生物与发酵培养基的质量比为1:(50～100)。
4.根据权利要求1所述的瘤胃微生物培养物，其特征在于，所述发酵培养基包括以下质量百分含量的组分：2%的酵母膏、2%的尿素、3%的磷酸二氢铵、0.5%的维生素C、2.5%的葡萄糖、6%的羧甲基纤维素钠、34%的草粉和50%的水。
5.根据权利要求1所述的瘤胃微生物培养物，其特征在于，所述发酵培养的温度为30～38℃。
6.根据权利要求1或5所述的瘤胃微生物培养物，其特征在于，所述发酵培养在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为5～15r/min。
7.一种瘤胃微生物培养物的制备方法，包括以下步骤：
将瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种接种于发酵培养基中，进行发酵培养，待菌落总数不低于1亿cfu/g且原虫数量不低于0.1亿/g时，得到瘤胃微生物培养物。
8.权利要求1～6任一项所述瘤胃微生物培养物或权利要求7所述制备方法得到的瘤胃微生物培养物在污水或污泥厌氧生物处理中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述瘤胃微生物培养物在污水中的添加质量不低于污水质量的0.02%。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述瘤胃微生物培养物在污泥中的添加体积不低于污泥体积的0.1%。
说明书
瘤胃微生物在污水与污泥厌氧生物处理中的用途
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种瘤胃微生物培养物及其制备方法和应用。
背景技术
污水处理领域广泛采用各种生物处理技术，因为其能够使污水中的污染物经微生物的降解而得到净化，但某些污水因其可生化性差，一般的生物处理难以甚至不能使其中的污染物降解。可生化性差的污水除了受到抑制因子的影响而使微生物不能正常发挥作用之外，还存在其中的污染物为分子量较大而降解慢的有机物，再或自然界本身不存在的合成有机物等原因。
厌氧生物处理能够在一定程度上解决污水可生化性差的问题，厌氧生物处理的目的是利用厌氧微生物对污水中的污染物进行降解，其具有能耗低、微生物多样性大、降解有机物能力强等特点，适合处理高浓度有机废水及污水处理厂剩余污泥。但目前的厌氧生物处理技术普遍存在微生物增殖缓慢、启动时间长、对环境因素(温度、pH、ORP等)敏感等缺点;同时其处理能力有限，容易产生二次污染，大多需与其他技术手段配合应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种瘤胃微生物培养物及其制备方法和应用。本发明所述瘤胃微生物培养物含微生物种类繁多，具有繁殖迅速、降解力强等特点，本发明所述瘤胃微生物培养物在污水或污泥处理过程中能够强化微生物相，丰富厌氧生物处理中微生物的多样性和数量，大大提高厌氧生物处理的效率和作用。
本发明提供了一种瘤胃微生物培养物，所述瘤胃微生物培养物的制备方法包括以下步骤：
将瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种接种于发酵培养基中，进行发酵培养，待菌落总数不低于1亿cfu/g且原虫数量不低于0.1亿/g时，得到瘤胃微生物培养物。
优选的是，所述瘤胃内容物包括瘤胃的半消化食物、瘤胃液。
优选的是，所述接种时，瘤胃内容物或瘤胃微生物与发酵培养基的质量比为1:(50～100)。
优选的是，所述发酵培养基包括以下质量百分含量的组分：2%的酵母膏、2%的尿素、3%的磷酸二氢铵、0.5%的维生素C、2.5%的葡萄糖、6%的羧甲基纤维素钠、34%的草粉和50%的水。
优选的是，所述发酵培养的温度为30～38℃。
优选的是，所述发酵培养在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为5～15r/min。
本发明还提供了一种瘤胃微生物培养物的制备方法，包括以下步骤：
将瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种接种于发酵培养基中，进行发酵培养，待菌落总数不低于1亿cfu/g且原虫数量不低于0.1亿/g时，得到瘤胃微生物培养物。
本发明还提供了上述技术方案所述瘤胃微生物培养物或上述技术方案所述制备方法得到的瘤胃微生物培养物在污水或污泥厌氧生物处理中的应用。
优选的是，所述瘤胃微生物培养物在污水中的添加质量不低于污水质量的0.02%。
优选的是，所述瘤胃微生物培养物在污泥中的添加体积不低于污泥体积的0.1%。
本发明提供了一种瘤胃微生物培养物。本发明所述瘤胃微生物培养物含微生物种类繁多，具有繁殖迅速、降解力强等特点，本发明所述瘤胃微生物培养物在污水或污泥处理过程中能够强化微生物相，丰富厌氧生物处理中微生物的多样性和数量，大大提高厌氧生物处理的效率和作用。具体地，本发明所述瘤胃微生物培养物在污水或污泥处理过程中：一、启动快、处理效率高：瘤胃微生物繁殖迅速，降解、同化有机物的效率高，其弥补了厌氧生物处理设施普遍存在的启动慢、水力停留时间长等等缺点;二、对纤维素和难降解有机物优势明显：瘤胃微生物对纤维素、半纤维素等大分子碳水化合物的降解能力极强;此外，由于其微生物多样性大，其对合成染料、合成洗涤剂及多环芳烃类化合物等难降解有机物的降解效果亦优于一般厌氧生物处理设施中的微生物群落;故其应用于造纸废水、印染废水及某些精细化工废水等方面优势明显;三、微生物群落自控性强，污泥产率低且易于脱水：瘤胃微生物群落中含有能够在厌氧环境中生存的纤毛虫、鞭毛虫等原生动物，这是在一般厌氧生物处理设施中所没有的;这些原生动物能够吞噬细菌或真菌细胞及有机质颗粒，从而调控微生物数量，令微生物群落始终处于繁殖状态而加强其对污染物的同化，并且避免其老化及产物累积;同时，原生动物的吞噬、消化作用能够有效降解细菌细胞壁及其他复杂大分子有机物，从而使污泥沉降性能、脱水性能得到明显改善，故其应用于污泥厌氧消化方面优势明显。试验结果表明，本发明所述瘤胃微生物培养物在污泥处理过程中，固体降解率为常规方法的3.5倍;本发明所述瘤胃微生物培养物在UASB反应器启动试验过程中，启动时间缩短50%。
具体实施方式
本发明提供了一种瘤胃微生物培养物，所述瘤胃微生物培养物的制备方法包括以下步骤：
将瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种接种于发酵培养基中，进行发酵培养，待菌落总数不低于1亿cfu/g且原虫数量不低于0.1亿/g时，得到瘤胃微生物培养物。
在本发明中，所述瘤胃优选包括牛、羊的瘤胃。在本发明中，所述瘤胃内容物优选包括瘤胃的半消化食物、瘤胃液。本发明所述瘤胃内容物或瘤胃微生物中微生物多样性大，对有机物尤其是纤维素等分子量较大的难降解有机物的降解能力很强。本发明对所述瘤胃内容物的来源没有特殊的限定，优选采用常规市售来自屠宰场的瘤胃内容物即可。在本发明中，所述瘤胃微生物菌种优选经微生物学技术手段分离培养得到，本发明对所述微生物学技术手段没有特殊的限定，采用常规菌种分离方法即可。本发明得到的瘤胃微生物培养物也可替代瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种进行接种，用于瘤胃微生物培养物的扩大培养。在本发明中，所述接种时，瘤胃内容物或瘤胃微生物与发酵培养基的质量比为1:(50～100)，更优选为1：(60～85)。在本发明中，所述发酵培养的温度为30～38℃，更优选为32～36℃。在本发明中，所述发酵培养在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为5～15r/min，更优选为8～10r/min。
在本发明中，所述发酵培养基优选包括以下质量百分含量的组分：2%的酵母膏、2%的尿素、3%的磷酸二氢铵、0.5%的维生素C、2.5%的葡萄糖、6%的羧甲基纤维素钠、34%的草粉和50%的水。本发明所述培养基组分根据瘤胃微生物的营养特性与反刍动物食性而拟定，其能够使瘤胃微生物迅速增殖，并且使降解有机物能力较强的微生物成为优势菌群。
在本发明中，所述瘤胃微生物培养物的储存条件优选为：装于密封容器中，4～8℃冷藏。
本发明还提供了一种瘤胃微生物培养物的制备方法，包括以下步骤：
将瘤胃内容物或瘤胃微生物菌种接种于发酵培养基中，进行发酵培养，待菌落总数不低于1亿cfu/g且原虫数量不低于0.1亿/g时，得到瘤胃微生物培养物。
本发明所述制备方法的进一步限定如上文所述。
本发明还提供了上述技术方案所述瘤胃微生物培养物或上述技术方案所述制备方法得到的瘤胃微生物培养物在污水或污泥厌氧生物处理中的应用。在本发明所述应用中，所述污水厌氧生物处理过程中使用的设备优选包括厌氧污水处理设施，所述厌氧污水处理设置包括常规的采用厌氧环境的污水处理池、反应器等设施。在本发明所述应用中，所述污泥厌氧污水处理过程中使用的设备优选包括污泥厌氧消化设施，所述污泥厌氧消化设施优选包括常规的、提供污泥厌氧消化过程的消化池、消化罐等。本发明在所述应用中优选向厌氧污水处理设施或污泥厌氧消化设施中投加瘤胃微生物扩增培养物。在本发明中，所述瘤胃微生物培养物在污水中的添加质量优选不低于污水质量的0.02%，更优选为污水质量的0.02%～0.1%，当所述污水为流动状态时，所述瘤胃微生物的添加量优选为日进污水量的0.02%～0.1%。在本发明中，所述瘤胃微生物培养物在污泥中的添加体积优选不低于污泥体积的0.1%，更优选为污泥体积的0.1%～1%。
下面结合具体实施例对本发明所述的瘤胃微生物在污水与污泥厌氧生物处理中的用途做进一步详细的介绍，本发明的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
制备5kg瘤胃微生物培养物
按如下重量配比称取4.9kg原料并均匀混合以配制培养基：2%酵母膏、2%尿素、3%磷酸二氢铵、0.5%维生素C、2.5%葡萄糖、6%羧甲基纤维素钠、34%草粉、50%水。
将以上配制好的培养基平均分装到若干个三角烧瓶中，放置于厌氧操作箱中备用。由于大部分杂菌在该培养基中的繁殖速率远小于瘤胃微生物，故该培养基无需灭菌处理。
取100g瘤胃内容物，在厌氧操作箱中平均接种入装有上述培养基的三角烧瓶中，用塑料膜封口。所述瘤胃内容物来源于屠宰场。
将上述接种完毕并封口的三角烧瓶取出置于恒温振荡培养箱中，设定温度35℃，设定转速10r/min，培养48h。
取样测定微生物指标符合菌落总数不低于1亿cfu/g，原虫数量不低于0.1亿/g即制成5kg瘤胃微生物培养物。
将培养完成的瘤胃微生物培养物装入合适容积的塑料桶中并盖紧密封，4～8℃冷藏备用。
实施例2
制备1t瘤胃微生物扩增培养物
按如下重量配比称取9.8kg原料并均匀混合以配制培养基：2%酵母膏、2%尿素、3%磷酸二氢铵、0.5%维生素C、2.5%葡萄糖、6%羧甲基纤维素钠、34%草粉、50%水。
将以上配制好的培养基平均分装到若干个三角烧瓶中，放置于厌氧操作箱中备用。由于大部分杂菌在该培养基中的繁殖速率远小于瘤胃微生物，故该培养基无需灭菌处理。
取200g瘤胃内容物，在厌氧操作箱中平均接种入装有上述培养基的三角烧瓶中，用塑料膜封口。所述瘤胃内容物来源于屠宰场。
将上述接种完毕并封口的三角烧瓶取出置于恒温振荡培养箱中，设定温度35℃，设定振荡转速10r/min，培养48h制成10kg瘤胃微生物扩增培养物备用。
按如下重量配比称取990kg原料并均匀混合以配制培养基：2%酵母膏、2%尿素、3%磷酸二氢铵、0.5%维生素C、2.5%葡萄糖、6%羧甲基纤维素钠、34%草粉、50%水。
将以上配制好的培养基投入合适容积的发酵罐中，并通入氮气除氧。
将上述备用的10kg瘤胃微生物扩增培养物投入上述发酵罐中，设定温度32℃，设定搅拌转速5r/min，培养48h。
取样测定微生物指标符合菌落总数不低于1亿cfu/g，原虫数量不低于0.1亿/g即制成1t瘤胃微生物扩增培养物。
将培养完成的瘤胃微生物扩增培养物装入合适容积的塑料桶中并盖紧密封，4～8℃冷藏备用。
实施例3
应用于污泥厌氧消化中试装置
向容积为100L、污泥来源为市政污泥的污泥厌氧消化中试装置中投加0.5L上述瘤胃微生物扩增培养物进行中温消化试验，经10d消化处理，其固体降解率达35%，而对照组仅为10%。
实施例4
应用于UASB反应器启动试验
向容积为40L、污水来源为市政污水的UASB中试装置中每日投加20mL上述瘤胃微生物扩增培养物并开启内回流进行启动试验，其COD去除率达80%所花费时间为18日，而对照组为36日。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。