申請日2016.04.29
公開(公告)日2016.08.31
IPC分類號C12N1/20; C12N1/14; C02F3/34; C12R1/38; C12R1/125; C12R1/225; C12R1/05; C12R1/685; C02F101/30; C02F101/16
摘要
本發(fā)明公開了一種微生物制劑，所述微生物制劑中含有施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌、黑曲霉。本發(fā)明還公開了所述的微生物制劑的制備方法以及采用微生物制劑強化水處理生化效果的方法。本發(fā)明的微生物制劑中的施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌、黑曲霉能夠在污水處理系統(tǒng)中形成優(yōu)勢菌群，強化污水中的COD等的處理效果，特別是在與苯胺降解菌、好氧反硝化菌配合后，能夠迅速在印染污水處理系統(tǒng)中形成優(yōu)勢，從而迅速、有針對性的降解印染污水COD、苯胺、色度、總氮，強化印染污水處理效果。
權(quán)利要求書
1.一種微生物制劑，其特征在于：所述微生物制劑中含有以下微生物菌種：施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌和黑曲霉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物制劑，其特征在于：所述微生物制劑中還含有苯胺降解菌、好氧反硝化菌中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微生物制劑，其特征在于：所述施氏假單胞菌為施氏假單胞菌(Pseudomonas stuzeri)CICC NO.10430;所述枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)CICC NO.10732;所述乳酸桿菌為乳酸桿菌(Lactobacillus sp.)CICC NO.21007;所述黑曲霉為黑曲霉(Aspergillus niger)ATCC NO.6275;所述糞產(chǎn)堿桿菌為糞產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenes faecalis)ATCCNO.31555;所述苯胺降解菌為苯胺降解菌(Saccharomyces sp.)CICC NO.1977;所述好氧反硝化菌為好氧反硝化菌(Paracoccus pantotrophus)ATCC NO.35512。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的微生物制劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
1)將各微生物菌種分別在培養(yǎng)基中單獨培養(yǎng)，然后將各微生物菌種的培養(yǎng)物混合，得菌種混合物;所述微生物菌種包括施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌和黑曲霉;
2)將步驟1)得到的菌種混合物與微生物載體和酶制劑混合，其后噴撒微生物發(fā)酵營養(yǎng)液，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得發(fā)酵產(chǎn)物;
3)將步驟2)得到的發(fā)酵產(chǎn)物真空冷凍干燥后，即得所述微生物制劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微生物制劑的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中，按重量份計，各菌種的培養(yǎng)物混合時的用量分別為：施氏假單胞菌培養(yǎng)物10～20份、枯草芽孢桿菌培養(yǎng)物20～30份、乳酸桿菌培養(yǎng)物20～30份、糞產(chǎn)堿桿菌培養(yǎng)物10～20份、黑曲霉培養(yǎng)物10～20份;
進(jìn)一步地，所述微生物菌種還包括苯胺降解菌和好氧反硝化菌中的至少一種;各菌種的培養(yǎng)物混合時，苯胺降解菌培養(yǎng)物的用量為0～10份，好氧反硝化菌培養(yǎng)物的用量為0～10份。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微生物制劑的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，微生物載體包含30～40份的次粉、20～30份豆粕、30～50份麥麩。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微生物制劑的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中，酶制劑包含占菌種混合物和微生物載體總質(zhì)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%的纖維素酶、2%～4%的蛋白酶。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微生物制劑的制備方法，其特征在于：所述微生物發(fā)酵營養(yǎng)液的制備方法為：將5～10份牛奶粉、10～20份葡萄糖、2～5份碳酸氫鈉、2～5份碳酸鎂、1～2份氯化鈉、1～2份磷酸二氫鉀、1～2份硝酸鈉、1～2份氯化銨、0～2份苯胺、0～1份硝酸鉀、0.5～1份硫酸鋅、0.1～0.2份硫酸銅、投入65～80份清水中混合，攪拌均勻，形成所述微生物發(fā)酵營養(yǎng)液。
9.一種采用微生物制劑強化水處理生化效果的方法，其特征在于：包括以下步驟：
1)將權(quán)利要求1～3中任一項所述的微生物制劑與尿素、紅糖、清水、需處理的污水按照重量比5～10：0.1～0.2：0.5～1.0：70～80：10～20進(jìn)行混合，采用曝氣方式進(jìn)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，得微生物制劑激活溶液;
2)根據(jù)所需處理污水的性質(zhì)，向水中添加步驟1)得到的微生物制劑激活溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采用微生物制劑強化水處理生化效果的方法，其特征在于：所述微生物制劑用在污水生化系統(tǒng)污泥馴化階段，所述步驟2)中，按照每克COD投加微生物制劑100mg，或者每克苯胺投加微生物制劑25g，或者每克總氮投加微生物制劑5g的比例向污水中投加微生物制劑激活溶液;或
所述微生物制劑用在印染污水生化系統(tǒng)運行階段，所述步驟2)中，按照每克COD投加微生物制劑20mg，或者每克苯胺投加微生物制劑5g，或者每克總氮投加微生物制劑1g的比例向污水中投加微生物制劑激活溶液。
說明書
一種采用微生物制劑強化水處理生化效果的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用特制的微生物制劑強化污水生化處理效果的方法。
背景技術(shù)
生物(生化)處理是生活污水以及有機工業(yè)污水如印染污水、造紙污水、石油化工污水、食品加工污水等此類污水處理的主導(dǎo)技術(shù)，作為一種經(jīng)濟、有效、運行穩(wěn)定的處理技術(shù)，在去除污水中COD(有機物)、氮、磷等方面發(fā)揮著重要的作用。生物處理其實質(zhì)是利用各種微生物的新陳代謝，氧化、分解、轉(zhuǎn)化污水中的污染物，使污水中溶解性大分子有機物、不溶性有機物轉(zhuǎn)化為可溶性小分子有機物、最終變成CO2、H2O、CH4、N2等，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
因此，污水生物處理的核心是培養(yǎng)馴化出適合需要處理的污水特點的優(yōu)勢微生物菌群，并保持與污染物濃度、性質(zhì)相適應(yīng)的微生物量和活性，使優(yōu)勢微生物菌群處于最佳的降解活性，充分發(fā)揮其降解功能，最大限度的提高系統(tǒng)的生物處理能力和處理效率。另外，在污水的處理過程中，酶的作用也不容忽視，它直接參與了微生物分解轉(zhuǎn)化有機物的過程，酶及其活性甚至決定了其分解轉(zhuǎn)化的速率。在有機物的好氧生化處理過程中，固體或不溶性有機物先被微生物所吸附，后在微生物分泌的外酶作用下，分解成溶解性物質(zhì)，而后再滲入微生物細(xì)胞內(nèi)，在內(nèi)酶作用下，一部分被氧化分解成簡單無機物，另一部分合成新的細(xì)胞物質(zhì)。在有機物的厭氧處理過程中，水中不溶性有機物(主要成分為脂肪、蛋白質(zhì)和多糖類)也是首先在細(xì)菌胞外酶的催化作用下分別水解為長鏈脂肪酸、氨基酸和可溶性糖類，而后才能被厭氧微生物作為碳源和能源。
目前污水的生物處理過程，仍然存在諸多缺陷，影響了污水生化處理效率的進(jìn)一步提高，例如在各種污水生物處理中，普遍采用自然污泥培養(yǎng)馴化微生物，雖然工藝成熟，但其存在著針對性和適應(yīng)性較差，培養(yǎng)馴化周期長等問題;工業(yè)污水生化處理系統(tǒng)抗沖擊性較差，對進(jìn)水水量、污染物濃度以及溫度、pH等要求高，在進(jìn)水情況、溫度發(fā)生變化時，運行不穩(wěn)定甚至造成系統(tǒng)崩潰;一些工業(yè)污水中有毒有害物質(zhì)和高含鹽量會抑制微生物的生長甚至造成微生物失活，微生物培養(yǎng)馴化困難，COD等處理效率低下。另外，隨著國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，一些工業(yè)污水中含有的特殊的污染物在當(dāng)前生化工藝中去除效率較低，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)：如印花污水中含有大量尿素，廢水中總氮高達(dá)70～100mg/L甚至以上，而污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求15mg/L以下，現(xiàn)有印染污水處理常用的生化工藝難以承受如此高的氮負(fù)荷;一些印染污水中含有大量偶氮染料，此類污染物經(jīng)厭氧后形成的苯胺類濃度達(dá)6-10mg/L，排放標(biāo)準(zhǔn)要求1mg/L甚至不得檢出，但是現(xiàn)有好氧生化過程對其處理效率不佳。
發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供了一種微生物制劑，本發(fā)明的微生物制劑中的施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌、黑曲霉能夠在污水處理系統(tǒng)中形成優(yōu)勢菌群，強化污水中的COD、色度等的處理效果，特別是在與苯胺降解菌、好氧反硝化菌配合后，能夠迅速在印染污水處理系統(tǒng)中形成優(yōu)勢，從而迅速、有針對性的降解印染污水COD、苯胺、色度、總氮，強化印染污水處理效果。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種微生物制劑，所述微生物制劑中含有以下微生物菌種：施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌和黑曲霉。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微生物制劑還可包括對于某類特殊污染物有降解作用的菌類，如對苯胺、總氮有降解作用的菌類，如苯胺降解菌、好氧反硝化菌中的至少一種。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述施氏假單胞菌為施氏假單胞菌(Pseudomonas stuzeri)CICC NO.10430;所述枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)CICC NO.10732;所述乳酸桿菌為乳酸桿菌(Lactobacillus sp.)CICC NO.21007;所述黑曲霉為黑曲霉(Aspergillus niger)ATCC NO.6275;所述糞產(chǎn)堿桿菌為糞產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenes faecalis)ATCC NO.31555;所述苯胺降解菌為苯胺降解菌(Saccharomyces sp.)CICC NO.1977;所述好氧反硝化菌為好氧反硝化菌(Paracoccus pantotrophus)ATCC 35512。
另一方面，本發(fā)明還提供了所述的微生物制劑的制備方法，包括以下步驟：
1)將各微生物菌種分別在培養(yǎng)基中單獨培養(yǎng)，然后將各微生物菌種的培養(yǎng)物混合，得菌種混合物;所述微生物菌種包括施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌和黑曲霉;
2)將步驟1)得到的菌種混合物與微生物載體和酶制劑混合，其后噴撒微生物發(fā)酵營養(yǎng)液，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得發(fā)酵產(chǎn)物;
3)將步驟2)得到的發(fā)酵產(chǎn)物真空冷凍干燥后，即得所述微生物制劑。
本發(fā)明所述的菌種均可以從CGMCC、CCTCC以及美國模式培養(yǎng)物集存庫(ATCC)等商業(yè)途徑購買得到。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟1)中，按重量份計，各菌種的培養(yǎng)物混合時的用量分別為：施氏假單胞菌培養(yǎng)物10～20份、枯草芽孢桿菌培養(yǎng)物20～30份、乳酸桿菌培養(yǎng)物20～30份、糞產(chǎn)堿桿菌培養(yǎng)物10～20份、黑曲霉培養(yǎng)物10～20份。
進(jìn)一步地，所述微生物菌種還包括苯胺降解菌和好氧反硝化菌;各菌種的培養(yǎng)物混合時，苯胺降解菌培養(yǎng)物的用量為0～10份，好氧反硝化菌培養(yǎng)物的用量為0～10份。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟1)通過以下步驟實施：
11)將施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌、黑曲霉、苯胺降解菌、好氧反硝化菌分別擴大培養(yǎng)，得到擴大培養(yǎng)的菌液;
12)將重量為培養(yǎng)基5-10%的擴大培養(yǎng)的菌液分別接入培養(yǎng)基中進(jìn)行單獨發(fā)酵培養(yǎng)，得到施氏假單胞菌培養(yǎng)物、枯草芽孢桿菌培養(yǎng)物、乳酸桿菌培養(yǎng)物、糞產(chǎn)堿桿菌培養(yǎng)物、黑曲霉培養(yǎng)物、苯胺降解菌培養(yǎng)物、好氧反硝化菌培養(yǎng)物。
13)按照施氏假單胞菌培養(yǎng)物10～20份、枯草芽孢桿菌培養(yǎng)物20～30份、乳酸桿菌培養(yǎng)物20～30份、糞產(chǎn)堿桿菌培養(yǎng)物10～20份、黑曲霉培養(yǎng)物10～20份、苯胺降解菌培養(yǎng)物0～10份、好氧反硝化菌培養(yǎng)物0～15份的重量比例，將各菌種培養(yǎng)物進(jìn)行混合。更優(yōu)選地，所述步驟13)為：按照施氏假單胞菌培養(yǎng)物10～20份、枯草芽孢桿菌培養(yǎng)物20～30份、乳酸桿菌培養(yǎng)物20～30份、糞產(chǎn)堿桿菌培養(yǎng)物10～20份、黑曲霉培養(yǎng)物10～20份、苯胺降解菌培養(yǎng)物0.1～10份、好氧反硝化菌培養(yǎng)物0.1～15份的重量比例，將各菌種培養(yǎng)物進(jìn)行混合。以上份數(shù)均為重量份。
本發(fā)明的各菌種的擴大培養(yǎng)均為本領(lǐng)域的常規(guī)培養(yǎng)方式，也可以參照文獻(xiàn)中記載的培養(yǎng)方式獲得。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2)中，微生物載體包含30～40份的次粉、20～30份豆粕、30～50份麥麩。以上份數(shù)均為重量份。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2)中，酶制劑包含占菌種混合物和微生物載體總質(zhì)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%的纖維素酶、2%～4%的蛋白酶。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微生物發(fā)酵營養(yǎng)液的制備方法為：將5～10份牛奶粉、10～20份葡萄糖、2～5份碳酸氫鈉、2～5份碳酸鎂、1～2份氯化鈉、1～2份磷酸二氫鉀、1～2份硝酸鈉、1～2份氯化銨、0～2份苯胺、0～1份硝酸鉀、0.5～1份硫酸鋅、0.1～0.2份硫酸銅、投入65～80份清水中混合，攪拌均勻，形成所述微生物發(fā)酵營養(yǎng)液。以上份數(shù)均為重量份。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2)中，菌種混合物與微生物載體按照質(zhì)量比1：1進(jìn)行混合。
所述酶制劑的用量為菌種混合物與微生物載體總質(zhì)量的1%-2%。
所述發(fā)酵營養(yǎng)液的用量為菌種混合物與微生物載體總質(zhì)量的20-40%，更優(yōu)選為30%。
所述發(fā)酵營養(yǎng)液每隔兩個小時噴撒，共噴撒5-8次，每次噴撒用量為菌種混合物和微生物載體總質(zhì)量的4-7%，而后繼續(xù)培養(yǎng)36～54h，保持發(fā)酵溫度25～35℃，發(fā)酵過程中采用機械攪拌或通入過濾后的空氣進(jìn)行供氧。每次噴撒用量更有選為菌種混合物和微生物載體總質(zhì)量的5%。
所述步驟1)具體為：將購買或自行培養(yǎng)的施氏假單胞菌、枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌、糞產(chǎn)堿桿菌、黑曲霉、苯胺降解菌、好氧反硝化菌分別在培養(yǎng)基中單獨培養(yǎng)，得到施氏假單胞菌培養(yǎng)物、枯草芽孢桿菌培養(yǎng)物、乳酸桿菌培養(yǎng)物、糞產(chǎn)堿桿菌培養(yǎng)物、黑曲霉菌培養(yǎng)物、苯胺降解菌培養(yǎng)物、好氧反硝化菌培養(yǎng)物，混合后形成菌種混合物。
所述步驟2)具體為：將菌種混合物與微生物載體按照質(zhì)量比1：1進(jìn)行混合，同時加入占菌種混合物和微生物載體總質(zhì)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%的纖維素酶、2%～4%的蛋白酶。混合均勻后每隔兩個小時噴撒占菌種混合物和微生物載體總質(zhì)量5%的發(fā)酵營養(yǎng)液，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，共噴灑6次，而后繼續(xù)培養(yǎng)36～54h，保持發(fā)酵溫度25～35℃，發(fā)酵過程中采用機械攪拌或通入過濾后的空氣進(jìn)行供氧。
所述步驟3)具體為：將步驟2)得到的發(fā)酵產(chǎn)物在低于4℃下進(jìn)行真空冷凍干燥，而后粉碎成100目的粉劑，即得到所述微生物制劑。
又一方面，本發(fā)明還提供了一種采用微生物制劑強化水處理生化效果的方法，包括以下步驟：
1)將所述的微生物制劑與尿素、紅糖、清水、需處理的污水按照重量比5～10：0.1～0.2：0.5～1.0：70～80：10～20進(jìn)行混合，采用曝氣方式進(jìn)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，得微生物制劑激活溶液;
2)根據(jù)所需處理污水的性質(zhì)，向水中添加步驟1)得到的微生物制劑激活溶液。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微生物制劑用在污水生化系統(tǒng)污泥馴化階段，所述步驟2)中，按照每克COD投加微生物制劑100mg，或者每克苯胺投加微生物制劑25g，或者每克總氮投加微生物制劑5g的比例向污水中投加微生物制劑激活溶液;或
所述微生物制劑用在印染污水生化系統(tǒng)運行階段，所述步驟2)中，按照每克COD投加微生物制劑20mg，或者每克苯胺投加微生物制劑5g，或者每克總氮投加微生物制劑1g的比例向污水中投加微生物制劑激活溶液。
投加位置為其好氧生化系統(tǒng)進(jìn)水口。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
1、本發(fā)明所述的微生物制劑，將各種在污水生化處理過程中能形成優(yōu)勢菌群的菌種，結(jié)合印染污水處理難點選擇添加苯胺降解菌、好氧反硝化菌，配制成高效生物制劑，各微生物之間合理配伍，共生協(xié)調(diào)，互不拮抗，生物量大，繁殖快。能夠迅速在印染污水處理系統(tǒng)中形成優(yōu)勢，從而迅速、有針對性的降解印染污水COD、苯胺、色度、總氮，強化印染污水處理效果。
2、本發(fā)明所述的微生物制劑采用次粉、豆粕、麥麩等作為微生物固定化載體，其比表面積大，而且具有抗拉強度大、分布均勻、比表面積大，使用壽命長等特點，能夠顯著提高微生物的附著量，同時其中的營養(yǎng)物質(zhì)能夠在投加初期為微生物提供豐富的易攝取的營養(yǎng)，促使優(yōu)勢微生物快速增殖。
3、本發(fā)明所述微生物制劑在發(fā)酵過程中有選擇性地加入α-淀粉酶、β-葡萄糖酶、葡萄糖淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶、蛋白酶等酶類，能夠催化基質(zhì)載體中細(xì)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發(fā)酵基質(zhì)中的營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)微生物生長繁殖;同時外源酶的加入有助于改善微生物內(nèi)源酶的活性,補充內(nèi)源酶的不足，促進(jìn)各種有效酶類的分泌和釋放，使得微生物制劑中除含有大量有益微生物外，還復(fù)合了各種有效酶類。這些酶類在投入印染污水生化處理系統(tǒng)后，還有助于催化被微生物吸附于胞外的有機污染成分的水解和轉(zhuǎn)化，利于微生物攝取，加快微生物繁殖速度，提高污染物質(zhì)的降解速率。
