微生物菌劑及其製備方法和在汙水處理中的應用與流程
2023-10-10 00:44:39 1
本發明涉及環境工程技術領域，尤其是涉及一種微生物菌劑及其製備方法和在汙水處理中的應用。
背景技術：
隨著我國社會的發展以及人口數量的增加，排放的生活汙水量劇增。生活汙水主要包括糞便水和洗滌水，含有大量的有機物、懸浮固體、營養物質及病原體等，尤其是生活汙水相對於其他種類的汙水而言，含有較多的糞便、纖維、蛋白、油脂、糖類、澱粉等物質。生活汙水如果不經處理直接排放，將會對自然環境或人體產生極大的影響。
目前已有多種處理生活汙水的工藝或者方法，但目前採用的方法很少會針對生活汙水組分的特點進行處理，不能有針對性的處理生活汙水中糞便、纖維、蛋白、油脂、糖類、澱粉等物質。因此，就需要提供一種高效性、針對性處理生活汙水的產品或者方法。
技術實現要素：
本發明的第一個目的在於提供一種微生物菌劑，本發明的第二個目的在於提供微生物菌劑的製備方法，本發明的第三個目的在於提供微生物菌劑的應用，以緩解現有技術存在的對生活汙水處理的針對性差、效率低的技術問題。
本發明提供了一種微生物菌劑，所述微生物菌劑包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌。
進一步的，
所述細長真桿菌為eubacteriumdolichum，atcc編號29143；
所述凝結芽孢桿菌為bacilluscoagulans，atcc編號15949；
所述短乳桿菌為lactobacillusbrevis，atcc編號8287；
所述漠海威芽孢桿菌為bacillusmojavensis，atcc編號51517；
所述毛黴菌為mucorplumbeus，atcc編號42423；
所述植物乳桿菌為lactobacillusplantarum，atcc編號14917；
所述纖維弧菌為cellvibriogilvus，atcc編號13127。
進一步的，所述微生物菌劑中，所述細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌的cfu配比為(5-4):(3-2):(2-1):(2-1):(2-1):(2-1):(5-4)。
進一步的，所述微生物菌劑中，所述細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌的cfu配比為5:3:1:2:2:1:5。
進一步的，所述微生物菌劑為液態，所述微生物菌劑中微生物的總cfu濃度為5×107～7×107cfu/ml。
另外，本發明還提供了所述的微生物菌劑的製備方法，所述製備方法包括：分別將所述細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌進行富營養低溫馴化，然後將馴化後的微生物混合均勻，得到所述微生物菌劑。
進一步的，所述富營養低溫馴化包括：
第一馴化階段，將微生物接種於第一馴化培養基，130rpm/min，28℃，培養24h，所述第一馴化培養基的配方為：葡萄糖0.15g/l，可溶性澱粉0.16g/l，ch3coona0.233g/l，nh4cl0.0255g/l，蛋白腖0.158g/l，牛肉膏0.04g/l，(nh4)2so40.0284g/l，kh2po40.07g/l，naco30.06g/l，ph7～7.5；
第二馴化階段，將經過第一馴化階段培養的微生物，按照10-15％的接種量接種於第二馴化培養基中，100rpm/min，20℃，培養24h，所述第二馴化培養基的配方為：葡萄糖0.17g/l，可溶性澱粉0.16g/l，ch3coona0.2g/l，nh4cl0.045g/l，蛋白腖0.158g/l，牛肉膏0.05g/l，(nh4)2so40.0308g/l，kh2po40.07g/l，naco30.06g/l，ph7～7.5；
第三馴化階段，將經過第二馴化階段培養的微生物，按照10-15％的接種量重新接種於新鮮的第二馴化培養基中，100rpm/min，16℃，培養24h。
另外，本發明還提供了所述的微生物菌劑在汙水處理中的應用。
進一步的，所述應用包括向每升待處理汙水中加入總量為5×107～7×107cfu的微生物菌劑。
進一步的，所述汙水為生活汙水。
本發明提供的微生物菌劑中的細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌通過相互協調和相互配合，形成了一個能夠高效處理生活汙水的微生物系統，按照本發明提供的方法製得的微生物菌劑，具有降解油脂、澱粉和纖維素的能力，還能有效減少糞便中h2s的釋放，且對汙水中cod、bod5、ss、tp、nh3-n、tn都有較高的去除率。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明提供的微生物菌劑去除糞便中h2s的數據圖。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明提供了一種微生物菌劑，包括：細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌。
其中，微生物菌劑中，細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌的cfu配比為(5-4):(3-2):(2-1):(2-1):(2-1):(2-1):(5-4)，例如可以為但不限於4:2:1:2:2:1:4，4.5:2.5:1:1.5:1.5:1:4.5，5:3:1:2:2:1:5，5:2:1:1:1:4，4:3:1:2:2:1:4，5:3:2:2:2:2:5，4:2:1:1:1:1:4，優選5:3:1:2:2:1:5。
其中，微生物菌劑中，細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌的總cfu濃度為5×107～7×107cfu/ml，例如可以為但不限於5×107、5.5×107、6×107、6.5×107或者7×107cfu/ml，優選6×107cfu/ml。
另外，本發明還提供了微生物菌劑的製備方法，包括分別將細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌進行富營養低溫馴化，然後將馴化後的微生物混合均勻，即得到了微生物菌劑。
其中，富營養低溫馴化包括：
第一馴化階段，將微生物接種於第一馴化培養基，130rpm/min，28℃，培養24h，所述第一馴化培養基的配方為：葡萄糖0.15g/l，可溶性澱粉0.16g/l，ch3coona0.233g/l，nh4cl0.0255g/l，蛋白腖0.158g/l，牛肉膏0.04g/l，(nh4)2so40.0284g/l，kh2po40.07g/l，naco30.06g/l；
第二馴化階段，將經過第一馴化階段培養的微生物，按照10-15％的接種量接種於第二馴化培養基中，100rpm/min，20℃，培養24h，所述第二馴化培養基的配方為：葡萄糖0.17g/l，可溶性澱粉0.16g/l，ch3coona0.2g/l，nh4cl0.045g/l，蛋白腖0.158g/l，牛肉膏0.05g/l，(nh4)2so40.0308g/l，kh2po40.07g/l，naco30.06g/l；
第三馴化階段，將經過第二馴化階段培養的微生物，按照10-15％的接種量重新接種於新鮮的第二馴化培養基中，100rpm/min，16℃，培養24h。
第一馴化培養基和第二馴化培養基模擬了汙水的富營養環境，且第二馴化營養劑較第一馴化營養劑的營養物質更多，再結合溫度的逐步降低，使得經過富營養低溫馴化後的菌株，能夠適應溫度較低的富營養環境。
需要強調的是，在富營養低溫馴化過程中，各個菌株是單獨進行馴化的，經馴化後的菌株再按照所需濃度和比例進行混合，即得到微生物菌劑。
另外，本發明還提供了微生物菌劑在汙水處理，尤其是生活汙水處理中的應用；在應用過程中，向每升待處理汙水中加入的微生物菌劑量為5×107～7×107cfu，可實現較好的汙水處理效果，例如可以為但不限於5×107、5.5×107、6×107、6.5×107或者7×107cfu，優選6×107cfu；以6×107cfu為例，其含義為每1l需要處理的生活汙水中，投入的微生物菌劑中微生物的總cfu為6×107。
如未特別指出，以下實施例中涉及的試劑為常規市售試劑，涉及的方法為常規分子生物學方法。
實施例1
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:3:1:2:2:1:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
實施例2
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:3:2:2:2:2:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
實施例3
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為4:2:1:1:1:1:4，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
實施例4
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:2:1:1:1:4，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
實施例5
本實施例提供了一種微生物菌劑的製備方法，包括：分別將細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌進行富營養低溫馴化，然後將馴化後的微生物混合均勻，即得到了微生物菌劑。
其中，富營養低溫馴化包括：
第一馴化階段，將微生物接種於第一馴化培養基，130rpm/min，28℃，培養24h，所述第一馴化培養基的配方為：葡萄糖0.15g/l，可溶性澱粉0.16g/l，ch3coona0.233g/l，nh4cl0.0255g/l，蛋白腖0.158g/l，牛肉膏0.04g/l，(nh4)2so40.0284g/l，kh2po40.07g/l，naco30.06g/l，ph7～7.5；
第二馴化階段，將經過第一馴化階段培養的微生物，按照10-15％的接種量接種於第二馴化培養基中，100rpm/min，20℃，培養24h，所述第二馴化培養基的配方為：葡萄糖0.17g/l，可溶性澱粉0.16g/l，ch3coona0.2g/l，nh4cl0.045g/l，蛋白腖0.158g/l，牛肉膏0.05g/l，(nh4)2so40.0308g/l，kh2po40.07g/l，naco30.06g/l，ph7～7.5；
第三馴化階段，將經過第二馴化階段培養的微生物，按照10-15％的接種量重新接種於新鮮的第二馴化培養基中，100rpm/min，16℃，培養24h。
經過第三馴化階段後，將菌液離心，菌體用新鮮的第二馴化培養基重懸，並按照所需濃度和配比，混合配置為微生物菌劑。
按照實施例5的方法以及實施例1的配方，製備得到微生物菌劑，並對微生物菌劑降解油脂、澱粉、纖維素以及糞便的能力進行如下檢測，具體方法及結果如下。
油脂降解實驗
製備油脂培養基固定平板，將菌種劃線接種後置於16℃恆溫培養箱中培養24h，取出後觀察平板長菌處，發現出現了紅色斑點，證明本發明提供的微生物菌劑具有降解脂肪的能力。
油脂培養基配方：牛肉膏5g/l，蛋白腖10g/l，nacl5g/l，花生油10ml/l，0.6％中性紅水溶液，ph7～7.5。
澱粉降解實驗
製備澱粉培養基平板，用接種環取少量微生物菌劑接種於培養基表面，將接種後的培養皿置於16℃恆溫培養箱培養24h，滴加少量盧戈氏碘液於平板上，輕輕旋轉，使盧戈氏碘液均勻鋪滿整個平板。觀察菌落，菌落周圍出現了無色透明圈，證明本發明提供的微生物菌劑具有降解澱粉的能力。
澱粉培養基配方：牛肉膏5g/l，蛋白腖10g/l，nacl5g/l，可溶性澱粉2g/l，瓊脂15g/l，ph7～7.5。
纖維素降解實驗
將纖維素降解培養基分裝於錐形瓶中，按1％的量接種微生物菌劑，在培養基中浸泡一條濾紙，紙條長度約5-7cm，部分濾紙漏於培養基液面外，16℃培養3天。觀察濾紙情況，發現濾紙條被分解為一團纖維，證明本發明提供的微生物菌劑具有降解纖維素的能力。
纖維素降解培養基：葡萄糖0.17g/l，可溶性澱粉0.16g/l，ch3coona0.2g/l，nh4cl0.045g/l，蛋白腖0.158g/l，牛肉膏0.05g/l，(nh4)2so40.0308g/l，kh2po40.07g/l，naco30.06g/l，瓊脂15g/l，ph7～7.5。
去除糞便中的h2s
取200g新鮮豬糞加至2.5l的塑料桶中，將液體菌劑按照0.3g/l的量接種至豬糞中，桶中放入50ml無菌小燒杯，內裝有20ml鋅胺絡鹽吸收液用於吸收h2s，用保鮮膜密封桶後蓋上桶蓋，置於30℃恆溫室中發酵培養。對照組加入等量滅活的菌液。每隔一天，用鋅胺絡鹽吸收比色法測定h2s的釋放量，h2s的釋放量如圖1所示。
通過以上油脂降解實驗、澱粉降解實驗、纖維素降解實驗以及去除糞便中的h2s實驗，可以看出，本發明提供的微生物菌劑具有降解油脂、澱粉和纖維素的能力，並且能夠有效減少糞便中h2s的釋放量，針對生活汙水中含有較多油脂、澱粉、纖維素、糞便等生活垃圾的特點，能夠有效的處理生活汙水，減少生活汙水的臭味。
對比例1
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為3:1:2:2:1:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例2
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:1:2:2:1:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例3
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:3:2:2:1:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例4
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:3:1:2:1:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例5
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:3:1:2:1:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例6
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌以及纖維弧菌，其cfu配比為5:3:1:2:2:5，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例7
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌以及植物乳桿菌，其cfu配比為5:3:1:2:2:1，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例8
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
細長真桿菌，其cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例9
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
凝結芽孢桿菌，其cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例10
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
短乳桿菌，其cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例11
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
漠海威芽孢桿菌，其cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例12
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
毛黴菌，其cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例13
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
植物乳桿菌，其cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例14
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
纖維弧菌，其cfu濃度為6×107cfu/ml。
對比例15
本實施例提供了一種微生物菌劑，包括：
納豆芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌以及凝結芽孢桿菌，其cfu配比為2:1:1，總cfu濃度為6×107cfu/ml。
發明人結合對比例1至15，對本發明提供的微生物菌劑的汙水處理效果進行了評價。分別將實施例1至4、對比例1至15的配方，按照實施例5的製備方法製備得到微生物菌劑，並按照6×107cfu/l的使用量，投入到相同體積的生活汙水中，對實施例1至4、對比例1至15所對應的微生物菌劑的汙水處理效果進行了評價，具體操作和結果如下。
從北京市某生活汙水處理廠採集生活汙水，作為待處理的生活汙水，並對其中cod、nh3-n、bod5、ss、tp、tn的含量進行了測定，進水水質表1所示。
表1進水水質
分別將實施例1至4、對比例1至15的配方，按照實施例5的製備方法製備得到微生物菌劑，並按照6×107cfu/l的使用量，投入到生活汙水中，溫度16℃，處理24h後，處理後的生活汙水進行檢測，具體結果如表2至14所示。
表2實施例1、對比例1至7的微生物菌劑去除cod的能力
表3實施例1、對比例1至7的微生物菌劑去除bod5的能力
表4實施例1、對比例1至7的微生物菌劑去除ss的能力
表5實施例1、對比例1至7的微生物菌劑去除tp的能力
表6實施例1、對比例1至7的微生物菌劑去除nh3-n的能力
表7實施例1、對比例1至7的微生物菌劑去除tn的能力
表8實施例1、對比例8至14的微生物菌劑去除cod的能力
表9實施例1、對比例8至14的微生物菌劑去除bod5的能力
表10實施例1、對比例8至14的微生物菌劑去除ss的能力
表11實施例1、對比例8至14的微生物菌劑去除tp的能力
表12實施例1、對比例8至14的微生物菌劑去除nh3-n的能力
表13實施例1、對比例8至14的微生物菌劑去除tn的能力
表14實施例1至4和對比例15的微生物菌劑處理汙水的能力
由表2至7的數據可以看出，本發明提供的微生物菌劑中，細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌以及纖維弧菌起到相互促進、相互協調的作用，構成了一個高效處理汙水的微生物系統，其中的每一種菌株都是本發明提供的微生物菌劑中不可或缺的一部分。
另外，由表2至7的數據也可以看出，本發明提供的微生物菌劑對進水中cod、bod5、ss、tp、nh3-n、tn的去除率分別達到了89％、92％、88％、91％、87％和89％，證明了本發明提供的微生物菌劑能夠有效地處理汙水。
此外，由表8至13的數據也可以看出，分別應用細長真桿菌、凝結芽孢桿菌、短乳桿菌、漠海威芽孢桿菌、毛黴菌、植物乳桿菌或者纖維弧菌，進行汙水處理時，其汙水處理的效果非常差。
此外，由表14的數據也可以看出，本發明提供的微生物菌劑(實施例1至4)較其他菌株組成微生物菌劑(對比例15)相比，有更好的汙水處理能力。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。