CN110205269A - 一种用于修复人工湿地的微生态菌群及其使用方法和应用 - Google Patents

一种用于修复人工湿地的微生态菌群及其使用方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于微生物和污水处理领域，具体涉及一种用于修复人工湿地的微生态菌群及其使用方法和应用。本发明提供一种用于修复人工湿地的微生态菌群及其使用方法，所述微生态菌群包括嗜酸乳杆菌、酿酒酵母菌、施氏假单胞菌、氧化微杆菌、脱硫杆菌、亚硝化单胞菌、放线菌。本发明的微生态菌群可用于修复人工湿地，应用范围广；具备多种属高净化能力微生物，可提高COD、BOD、硫化物、氨氮、总磷及有毒有害物质去除率，提高溶解氧含量；处理后水质可达《地表水环境质量标准》Ⅴ类水标准。

Description

一种用于修复人工湿地的微生态菌群及其使用方法和应用
技术领域
本发明属于微生物和污水处理领域，具体涉及一种用于修复人工湿地的微生态菌群及其使用方法和应用。
背景技术
随着经济迅速发展，我国的水污染问题越来越突出。在城市空旷地域或城郊，为处理连通水道、公园湖泊等水污染，管理者会利用人工湿地技术将其开发成一个个相对稳定的生态体系，从而达到环境治理的目的。但由于生活废水、雨水等不断排入，这些人工湿地需定期修复。
微生物作为大自然的清洁工，在环境治理中显示了独特的优势和巨大的潜力，被越来越多地应用到污水处理领域。相对于传统的物理法、化学法等环境污染治理方法，微生物技术由于其效果好、运行稳定、无二次污染、安全可靠、维护成本低，市场前景极为广阔。
针对不同的修复水体，所使用的微生态菌群也不尽相同。
专利CN201811277007.2公开了一种控藻微生物制剂，通过枯草芽孢杆菌、EM菌、酵母菌、乳酸杆菌、光合细菌、硝化细菌和脱氮硫杆菌制得。
专利CN201310144845.3公开了一种水产养殖用复合微生物菌剂，该菌剂由侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、粪链球菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌五个菌群，按照1～4∶2～5∶0.8～2∶2～4∶0.2～1的重量份比混合制成。
专利CN201310552387.7公开了一种用于降解制浆造纸废水的复合菌群，其含有土壤杆菌、杆状菌、阴沟肠杆菌、恶臭假单胞菌和施氏假单胞菌。
专利CN201811278544.9公开了一种用于黑臭水体原位修复方法的微生物制剂，包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、东洋芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、亚硝化螺菌、亚硝化球菌和亚硝化叶菌。
由于人工湿地水质来源特殊、变化较大，开发适用于其修复的微生态菌群实属不易。
发明内容
本发明根据人工湿地的水质来源，结合微生物菌群各自的特点，组合出一种新型微生态菌群，可针对性修复人工湿地，并且适用地区范围广，具有显著的经济效益和环境效益。
本发明提供一种用于修复人工湿地的微生态菌群，其特征在于，所述微生态菌群包括嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、酿酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae)、施氏假单胞菌(pseudomonas stutzeri)、氧化微杆菌(Microbacteriumoxydans)、脱硫杆菌(Desulfobacter sp.)、亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.)、放线菌(Actinomycetes)。
进一步地，所述微生态菌群中嗜酸乳杆菌∶酿酒酵母菌∶施氏假单胞菌∶氧化微杆菌∶脱硫杆菌∶亚硝化单胞菌∶放线菌的含量配比为(15～30)∶(12～20)∶(10～20)∶(5～12)∶(5～12)∶(3～10)∶(3～10)；更进一步地，所述微生态菌群中嗜酸乳杆菌∶酿酒酵母菌∶施氏假单胞菌∶氧化微杆菌∶脱硫杆菌∶亚硝化单胞菌∶放线菌的含量配比为(20～25)∶(15～18)∶(12～15)∶(8～10)∶(8～10)∶(5～8)∶(5～8)；更进一步地，所述微生态菌群中嗜酸乳杆菌∶酿酒酵母菌∶施氏假单胞菌∶氧化微杆菌∶脱硫杆菌∶亚硝化单胞菌∶放线菌的含量配比为23∶16∶13∶9∶9∶7∶7。
进一步地，所述微生态菌群按含量配比复配后，先以1～5％的重量体积比接种，扩大培养10～20h，温度20～30℃；然后以3～10％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养24～48h，温度20～30℃，发酵罐转速50～100rpm，并控制氧含量0.1～1.0mmol/L，得微生态菌群的发酵液。更进一步地，所述微生态菌群按含量配比复配后，先以2～4％的重量体积比接种，扩大培养12～18h，温度23～28℃；然后以5～8％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养30～40h，温度23～28℃，发酵罐转速70～85rpm，并控制氧含量0.3～0.7mmol/L，得微生态菌群的发酵液。更进一步地，所述微生态菌群按含量配比复配后，先以3％的重量体积比接种，扩大培养15h，温度25℃；然后以7％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养35h，温度25℃，发酵罐转速80rpm，并控制氧含量0.5mmol/L，得微生态菌群的发酵液。
进一步地，所述微生态菌群的发酵液中总活菌浓度大于30×108CFU/mL；或大于40×108CFU/mL；或大于50×108CFU/mL；或大于60×108CFU/mL；或大于70×108CFU/mL；或大于80×108CFU/mL；或大于90×108CFU/mL；或大于100×108CFU/mL。
进一步地，所述扩大培养的培养基为葡萄糖15～30g/L、蛋白胨1～8g/L、酵母粉1～5g/L、硫酸亚铁0.5～2g/L、硫酸镁0.5～2g/L、磷酸二氢钾0.5～2g/L、磷酸氢二钾0.5～2g/L、氯化铵0.1～1g/L、琼脂2～12g/L，余量为水；更进一步地，所述扩大培养的培养基为葡萄糖20～25g/L、蛋白胨3～6g/L、酵母粉2～4g/L、硫酸亚铁1～1.5g/L、硫酸镁1～1.5g/L、磷酸二氢钾1～1.5g/L、磷酸氢二钾1～1.5g/L、氯化铵0.3～0.6g/L、琼脂5～8g/L，余量为水。更进一步地，所述扩大培养的培养基为葡萄糖22g/L、蛋白胨5g/L、酵母粉3g/L、硫酸亚铁1.2g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.2g/L、磷酸氢二钾1.2g/L、氯化铵0.5g/L、琼脂6g/L，余量为水。
进一步地，所述发酵培养的培养基为葡萄糖15～30g/L、蔗糖10～30g/L、蛋白胨5～20g/L、酵母粉2～15g/L、硫酸亚铁0.5～2g/L、硫酸镁0.5～2g/L、磷酸二氢钾0.5～2g/L、磷酸氢二钾0.5～2g/L、氯化铵0.1～1g/L、琼脂2～12g/L，余量为水。更进一步地，所述发酵培养的培养基为葡萄糖20～25g/L、蔗糖15～20g/L、蛋白胨10～15g/L、酵母粉5～10g/L、硫酸亚铁1～1.5g/L、硫酸镁1～1.5g/L、磷酸二氢钾1～1.5g/L、磷酸氢二钾1～1.5g/L、氯化铵0.3～0.6g/L、琼脂5～8g/L，余量为水。更进一步地，所述发酵培养的培养基为葡萄糖22g/L、蔗糖18g/L、蛋白胨12g/L、酵母粉8g/L、硫酸亚铁1.2g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.2g/L、磷酸氢二钾1.2g/L、氯化铵0.5g/L、琼脂6g/L，余量为水。
本发明还提供一种用于修复人工湿地的微生态菌群的使用方法，其特征在于，将微生态菌群的发酵液按体积比1∶4000～8000投放至人工湿地的水体中；分别于第1天、第14天和第35天各投放一次；并且在3个月后，可再次投放微生态菌群发酵液，从而维持修复效果。
本发明还提供一种微生态菌群在修复人工湿地中的应用。
所述微生态菌群能祛除氨氮等含氮物质，去富营养化；并且可以分解有机废物，降解悬浮颗粒(SS)和底泥，保持水的良好透明度；磷作为微生物自身生长和新陈代谢营养，转化为细胞有机体物质而得以降解，抑制藻类生长。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明的微生态菌群可用于修复人工湿地，应用范围广，从低温到高温(15～45℃)、从强酸性(pH 3.5)到强碱性(pH 10)都可使用；
2、本发明的微生态菌群具备多种属高净化能力微生物，可有效提高污染物的可生化性，提高COD、BOD、硫化物、氨氮、总磷及有毒有害物质去除率，提高溶解氧含量，能更加有效地用于城市污水、餐饮油烟等污染物的治理；在开放性、半开放性、封闭性水体治理，如连通水道、公园湖泊等都有良好的应用前景；
3、本发明的微生态菌群可有效改善水体水质，提高水体透明度，促进水体生态平衡，维持水生态环境的自净能力，处理后水质可达《地表水环境质量标准》Ⅴ类水标准。
附图说明
图1是人工湿地的不同组合形式示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术内容做进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
实施例1
称取嗜酸乳杆菌、酿酒酵母菌、施氏假单胞菌、氧化微杆菌、脱硫杆菌、亚硝化单胞菌、放线菌，重量配比为15∶12∶10∶5∶5∶3∶3，混匀。先以1％的重量体积比接种，扩大培养10h，温度20℃；然后以3％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养24h，温度20℃，发酵罐转速50rpm，并控制氧含量0.1mmol/L，得微生态菌群的发酵液。扩大培养的培养基为葡萄糖30g/L、蛋白胨1g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁2g/L、硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钾2g/L、氯化铵1g/L、琼脂12g/L，余量为水。发酵培养的培养基为葡萄糖15g/L、蔗糖10g/L、蛋白胨5g/L、酵母粉2g/L、硫酸亚铁0.5g/L、硫酸镁2g/L、磷酸二氢钾2g/L、磷酸氢二钾0.5g/L、氯化铵0.1g/L、琼脂2g/L，余量为水。测得所述发酵液中总活菌浓度大于50×108CFU/mL。
实施例2
称取嗜酸乳杆菌、酿酒酵母菌、施氏假单胞菌、氧化微杆菌、脱硫杆菌、亚硝化单胞菌、放线菌，重量配比为30∶20∶20∶12∶12∶10∶10，混匀。先以5％的重量体积比接种，扩大培养20h，温度30℃；然后以10％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养48h，温度30℃，发酵罐转速100rpm，并控制氧含量1.0mmol/L，得微生态菌群的发酵液。扩大培养的培养基为葡萄糖15g/L、蛋白胨8g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁0.5g/L、硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾2g/L、磷酸氢二钾0.5g/L、氯化铵0.1g/L、琼脂12g/L，余量为水。发酵培养的培养基为葡萄糖30g/L、蔗糖10g/L、蛋白胨20g/L、酵母粉15g/L、硫酸亚铁0.5g/L、硫酸镁2g/L、磷酸二氢钾2g/L、磷酸氢二钾0.5g/L、氯化铵1g/L、琼脂2g/L，余量为水。测得所述发酵液中总活菌浓度大于50×108CFU/mL。
实施例3
称取嗜酸乳杆菌、酿酒酵母菌、施氏假单胞菌、氧化微杆菌、脱硫杆菌、亚硝化单胞菌、放线菌，重量配比为20∶15∶12∶8∶8∶5∶5，混匀。先以2％的重量体积比接种，扩大培养12h，温度23℃；然后以5％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养30h，温度23℃，发酵罐转速70rpm，并控制氧含量0.3mmol/L，得微生态菌群的发酵液。扩大培养的培养基为葡萄糖25g/L、蛋白胨6g/L、酵母粉4g/L、硫酸亚铁1.5g/L、硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1.5g/L、氯化铵0.6g/L、琼脂8g/L，余量为水。发酵培养的培养基为葡萄糖20g/L、蔗糖15g/L、蛋白胨10g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁1g/L、硫酸镁1g/L、磷酸二氢钾1g/L、磷酸氢二钾1g/L、氯化铵0.3g/L、琼脂5g/L，余量为水。测得所述发酵液中总活菌浓度大于70×108CFU/mL。
实施例4
称取嗜酸乳杆菌、酿酒酵母菌、施氏假单胞菌、氧化微杆菌、脱硫杆菌、亚硝化单胞菌、放线菌，重量配比为25∶18∶15∶10∶10∶8∶8，混匀。先以4％的重量体积比接种，扩大培养18h，温度28℃；然后以8％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养40h，温度28℃，发酵罐转速85rpm，并控制氧含量0.7mmol/L，得微生态菌群的发酵液。扩大培养的培养基为葡萄糖20g/L、蛋白胨3g/L、酵母粉2g/L、硫酸亚铁1g/L、硫酸镁1g/L、磷酸二氢钾1g/L、磷酸氢二钾1g/L、氯化铵0.3g/L、琼脂5g/L，余量为水。发酵培养的培养基为葡萄糖25g/L、蔗糖20g/L、蛋白胨15g/L、酵母粉10g/L、硫酸亚铁1.5g/L、硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1.5g/L、氯化铵0.6g/L、琼脂8g/L，余量为水。测得所述发酵液中总活菌浓度大于80×108CFU/mL。
实施例5
称取嗜酸乳杆菌、酿酒酵母菌、施氏假单胞菌、氧化微杆菌、脱硫杆菌、亚硝化单胞菌、放线菌，重量配比为23∶16∶13∶9∶9∶7∶7，混匀。先以3％的重量体积比接种，扩大培养15h，温度25℃；然后以7％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养35h，温度25℃，发酵罐转速80rpm，并控制氧含量0.5mmol/L，得微生态菌群的发酵液。扩大培养的培养基为葡萄糖22g/L、蛋白胨5g/L、酵母粉3g/L、硫酸亚铁1.2g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.2g/L、磷酸氢二钾1.2g/L、氯化铵0.5g/L、琼脂6g/L，余量为水。发酵培养的培养基为葡萄糖22g/L、蔗糖18g/L、蛋白胨12g/L、酵母粉8g/L、硫酸亚铁1.2g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.2g/L、磷酸氢二钾1.2g/L、氯化铵0.5g/L、琼脂6g/L，余量为水。测得所述发酵液中总活菌浓度大于100×108CFU/mL。
实施例6
取实施例1-5制备的微生态菌群发酵液，按体积比1∶6000投放至安徽某市城郊的人工湿地的水体中；分别于第1天、第14天和第35天各投放一次；并且在3个月后，可再次投放微生态菌群发酵液，从而维持修复效果(修复结果参见表1)。修复后的水质满足《地表水环境质量标准》Ⅴ类要求。
表1实施例1-5微生态菌群修复人工湿地的参数值对比(单位：mg/L)
参数 COD BOD 氨氮 总磷 硫化物 溶氧量
处理前 274 69 15 33 5.8 0.7
实施例1 36 8 2.0 0.3 0.9 2.3
实施例2 37 8 1.7 0.3 0.8 2.5
实施例3 29 8 1.6 0.2 0.7 2.8
实施例4 29 7 1.7 0.3 0.7 2.8
实施例5 22 5 1.2 0.2 0.5 3.4

Claims (8)

1.一种用于修复人工湿地的微生态菌群，其特征在于，所述微生态菌群包括嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、施氏假单胞菌(pseudomonas stutzeri)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)、脱硫杆菌(Desulfobacter sp.)、亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.)、放线菌(Actinomycetes)。
2.如权利要求1所述的一种用于修复人工湿地的微生态菌群，其特征在于，所述微生态菌群中嗜酸乳杆菌∶酿酒酵母菌∶施氏假单胞菌∶氧化微杆菌∶脱硫杆菌∶亚硝化单胞菌∶放线菌的含量配比为(15～30)∶(12～20)∶(10～20)∶(5～12)∶(5～12)∶(3～10)∶(3～10)；
优选，所述嗜酸乳杆菌∶酿酒酵母菌∶施氏假单胞菌∶氧化微杆菌∶脱硫杆菌∶亚硝化单胞菌∶放线菌的含量配比为(20～25)∶(15～18)∶(12～15)∶(8～10)∶(8～10)∶(5～8)∶(5～8)；
更优选，所述嗜酸乳杆菌∶酿酒酵母菌∶施氏假单胞菌∶氧化微杆菌∶脱硫杆菌∶亚硝化单胞菌∶放线菌的含量配比为23∶16∶13∶9∶9∶7∶7。
3.如权利要求1所述的一种用于修复人工湿地的微生态菌群，其特征在于，所述微生态菌群按含量配比复配后，先以1～5％的重量体积比接种，扩大培养10～20h，温度20～30℃；然后以3～10％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养24～48h，温度20～30℃，发酵罐转速50～100rpm，并控制氧含量0.1～1.0mmol/L，得微生态菌群的发酵液；
优选，所述微生态菌群按含量配比复配后，先以2～4％的重量体积比接种，扩大培养12～18h，温度23～28℃；然后以5～8％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养30～40h，温度23～28℃，发酵罐转速70～85rpm，并控制氧含量0.3～0.7mmol/L，得微生态菌群的发酵液；
更优选，所述微生态菌群按含量配比复配后，先以3％的重量体积比接种，扩大培养15h，温度25℃；然后以7％的重量体积比接种于发酵罐中，发酵培养35h，温度25℃，发酵罐转速80rpm，并控制氧含量0.5mmol/L，得微生态菌群的发酵液。
4.如权利要求3所述的一种用于修复人工湿地的微生态菌群，其特征在于，所述微生态菌群的发酵液中总活菌浓度大于30×108CFU/mL；或大于40×108CFU/mL；或大于50×108CFU/mL；或大于60×108CFU/mL；或大于70×108CFU/mL；或大于80×108CFU/mL；或大于90×108CFU/mL；或大于100×108CFU/mL。
5.如权利要求3所述的一种用于修复人工湿地的微生态菌群，其特征在于，所述扩大培养的培养基为葡萄糖15～30g/L、蛋白胨1～8g/L、酵母粉1～5g/L、硫酸亚铁0.5～2g/L、硫酸镁0.5～2g/L、磷酸二氢钾0.5～2g/L、磷酸氢二钾0.5～2g/L、氯化铵0.1～1g/L、琼脂2～12g/L，余量为水；
优选，所述扩大培养的培养基为葡萄糖20～25g/L、蛋白胨3～6g/L、酵母粉2～4g/L、硫酸亚铁1～1.5g/L、硫酸镁1～1.5g/L、磷酸二氢钾1～1.5g/L、磷酸氢二钾1～1.5g/L、氯化铵0.3～0.6g/L、琼脂5～8g/L，余量为水；
更优选，所述扩大培养的培养基为葡萄糖22g/L、蛋白胨5g/L、酵母粉3g/L、硫酸亚铁1.2g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.2g/L、磷酸氢二钾1.2g/L、氯化铵0.5g/L、琼脂6g/L，余量为水。
6.如权利要求3所述的一种用于修复人工湿地的微生态菌群，其特征在于，所述发酵培养的培养基为葡萄糖15～30g/L、蔗糖10～30g/L、蛋白胨5～20g/L、酵母粉2～15g/L、硫酸亚铁0.5～2g/L、硫酸镁0.5～2g/L、磷酸二氢钾0.5～2g/L、磷酸氢二钾0.5～2g/L、氯化铵0.1～1g/L、琼脂2～12g/L，余量为水；
优选，所述发酵培养的培养基为葡萄糖20～25g/L、蔗糖15～20g/L、蛋白胨10～15g/L、酵母粉5～10g/L、硫酸亚铁1～1.5g/L、硫酸镁1～1.5g/L、磷酸二氢钾1～1.5g/L、磷酸氢二钾1～1.5g/L、氯化铵0.3～0.6g/L、琼脂5～8g/L，余量为水；
更优选，所述发酵培养的培养基为葡萄糖22g/L、蔗糖18g/L、蛋白胨12g/L、酵母粉8g/L、硫酸亚铁1.2g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.2g/L、磷酸氢二钾1.2g/L、氯化铵0.5g/L、琼脂6g/L，余量为水。
7.如权利要求3-6任一所述的一种用于修复人工湿地的微生态菌群的使用方法，其特征在于，将所述微生态菌群的发酵液按体积比1∶4000～8000投放至人工湿地的水体中；分别于第1天、第14天和第35天各投放一次；并且在3个月后，再次投放所述微生态菌群发酵液，从而维持修复效果。
8.如权利要求1-6任一所述的微生态菌群在修复人工湿地中的应用。
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