CN110438059A - 一种水污染治理的优势微生物菌剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水污染治理的优势微生物菌剂及其制备方法，涉及污水处理技术领域，所述优势微生物菌剂的制备方法，包括将好氧池活性污泥和EM菌原液混合，得到混合污泥；将待处理污水灭菌后浓缩，得到浓缩污水。以浓缩污水培养驯化混合污泥，并在培养过程中梯度降低溶解氧含量；将培养所得的培养物固液分离，分别提取固体部分和液体部分的微生物，将二者混合后再富集，即得所述优势微生物菌剂。本发明所述制备方法操作简便、易于推广。制备得到的优势微生物菌剂降解待处理污水的COD降解率在80％以上。

Description

一种水污染治理的优势微生物菌剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水治理技术领域，尤其涉及一种水污染治理的优势微生物菌剂及其制备方法。
背景技术
全球可用的淡水总量不足世界总储水量的1％，而这部分淡水也非取之不尽用之不竭。人类的生存和社会发展都离不开水资源的支持，随着全球人口不断增加以及工农业的持续发展，水资源紧张的问题日益严重。人类活动造成了大量水资源的污染，排放的污水已经构成了对水环境生态***的严重破坏。因此，水污染资源化治理成为了现今关注的焦点，因为水污染的资源化治理一方面能够抑制水环境污染，另一方面又能弥补现有水资源不足。
污水处理的方法主要包括物理法、化学法和生物法。目前，生物法已经成为世界上处理污水的主流方法，在污水处理领域占有关键地位。
生物处理是指利用自然界广泛存在的微生物氧化降解水中污染物的方法。从世界范围来看，城市污水处理大多采用生物处理工艺，目前发达国家已经普及了二级生物处理，但二级生物处理能耗大、运行成本高，同时基础设施建设的投资也较高，因此，各国都在继续大力研发更为经济的污水处理手段。
传统微生物处理技术主要是利用自然的微生物进行培养和驯化，培养过程包括增育、增殖，淘汰一些不适于处理废水的杂菌，同时使所增殖的细菌变异，建立新的能催化降解废水中某些特定污染物的酶***。一般生活污水、粪便等均有各类细菌，但能诱变细菌较少，杂菌多，即使少量的细菌被驯化或诱变，也需要很长的时间。而且，常规方法建立的酶***较为脆弱，一旦废水水质改变，这些菌群就会大量死亡，尤其是当废水中含有有毒或难生物降解的物质时更是如此。
优势菌是用人工培养及诱变的方法制成高效降解菌，投入处理构筑物中，提高处理效率。比如用热带假丝酵母处理含酚废水，用镰刀霉菌和放线菌分解氯化物。但由于实际的生产废水成分非常复杂，单个菌所含的降解酶种类不可能满足各种污染物降解所需，因而实际的处理效果并不佳。
现有研究利用优势菌群进行污水处理时，多是从各个途径中分离出几十种高效降解菌，再根据具体要处理的废水水质进行选配、培养和驯化。但是这种方式需要大量的先期研究，应用时又往往需要专门知识的人员进行选配和分析，成本高，普适性低。因此，本领域需要一种简便快捷、成本低廉的微生物污水处理方法。
发明内容
本发明为了克服现有优势菌污水处理方法专业性较强、成本较高的缺陷，提供了一种水污染治理的优势微生物菌剂及其制备方法，按照本发明提供的方法制备优势菌微生物菌剂，操作简便，有利于优势菌的富集。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种水污染治理的优势微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取污水处理厂的好氧池活性污泥，将好氧池活性污泥与EM菌原液按照质量比100∶5～15的比例混合，得到混合污泥；
(2)取待处理污水，灭菌后浓缩至原体积的5～10％，并调节pH值为8～10，得到浓缩污水；
(3)将混合污泥与浓缩污水混合，依次在溶解氧3.0～3.5mg/L、1.5～2.0mg/L以及0.5～1.0mg/L的条件下各培养5～7d，得到培养物；
(4)将培养物固液分离，得到固体部分和液体部分；
(5)将液体部分经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀1；
(6)将固体部分以水稀释后，进行过滤，所得过滤液再经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀2；
(7)将沉淀1和沉淀2按照质量比1∶3～5的比例混合，得到复合微生物菌群；
(8)将复合微生物菌群接种于富集培养基中，好氧培养3～5d，固液分离，将固体部分干燥即得优势微生物菌剂；
所述富集培养基包括碳源、氮源和浓缩污水；
所述步骤(1)、(2)之间无时间上的先后顺序；
所述步骤(5)、(6)之间无时间上的先后顺序。
优选的，步骤(1)所述好氧池活性污泥的含水量为不超过5％。
优选的，步骤(1)所述好氧池活性污泥与EM菌原液的质量比为100∶10。
优选的，步骤(3)所述培养时伴随搅拌，搅拌的转速为150～300rpm。
优选的，步骤(4)所述固液分离之前，将培养物静置12～24h。
优选的，步骤(6)所述过滤的滤纸孔径为5～50μm。
优选的，所述步骤(6)中，固体部分与水的体积比为1∶10～20。
优选的，步骤(8)所述干燥包括真空冷冻干燥。
本发明还提供了一种水污染治理的优势微生物菌剂，所述优势微生物菌剂由上述技术方案所述制备方法制备得到。
优选的，所述优势微生物菌剂的活菌数为1×105～1×106cfu/g。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提供的优势微生物菌剂的制备方法操作简便，成本低，对操作人员的专业程度要求低，普适性高。
2、本发明所述优势微生物菌剂的制备方法利用EM菌剂和好氧活性污泥中的微生物为基础，添加高浓度的待处理污水对其进行驯化，使能适应待处理污水环境并生存的微生物被富集，而不能适应的微生物则在较为严苛的培养环境下逐渐消失，再加上梯度降低的溶氧量，使得部分无法适应待处理污水环境变化的微生物也被舍弃，从而富集得到
3、本发明所述优势微生物菌剂的制备方法所得优势微生物菌剂可直接用于污水处理，COD去除率达到80％以上。
具体实施方式
本发明提供了一种水污染治理的优势微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取污水处理厂的好氧池活性污泥，将好氧池活性污泥与EM菌原液按照质量比100∶5～15的比例混合，得到混合污泥；
(2)取待处理污水，灭菌后浓缩至原体积的5～10％，并调节pH值为8～10，得到浓缩污水；
(3)将混合污泥与浓缩污水混合，依次在溶解氧3.0～3.5mg/L、1.5～2.0mg/L以及0.5～1.0mg/L的条件下各培养5～7d，得到培养物；
(4)将培养物固液分离，得到固体部分和液体部分；
(5)将液体部分经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀1；
(6)将固体部分以水稀释后，进行过滤，所得过滤液再经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀2；
(7)将沉淀1和沉淀2按照质量比1∶3～5的比例混合，得到复合微生物菌群；
(8)将复合微生物菌群接种于富集培养基中，好氧培养3～5d，固液分离，将固体部分干燥即得优势微生物菌剂；
所述富集培养基包括碳源、氮源和浓缩污水；
所述步骤(1)、(2)之间无时间上的先后顺序；
所述步骤(5)、(6)之间无时间上的先后顺序。
本发明取污水处理厂的好氧池活性污泥，将好氧池活性污泥与EM菌原液按照质量比100∶5～15的比例混合，得到混合污泥。本发明选择好氧池活性污泥与EM菌原液作为基础微生物，其中所含的微生物对于污水处理的活性较高，同时借助EM菌剂较为完善的菌群互生***，可以使最终驯化、筛选得到的优势菌群更为稳定。
在本发明中，所述好氧池活性污泥的含水量优选的不超过5％，更优选的在1～5％。本发明所述含水量是指水占好氧池活性污泥总质量的百分比。在本发明中，所述好氧池活性污泥与EM菌原液的质量比优选为100∶10。
本发明取待处理污水，灭菌后浓缩至原体积的5～10％，并调节pH值为8～10，得到浓缩污水。本发明对待处理污水进行浓缩的目的是为了获得高浓度的待降解物质，为优势微生物的驯化提供较为极端的生存环境。本发明调节pH值为8～10的目的是为了诱导、驯化对氨氮处理效果更佳的优势微生物菌群。
在本发明中，所述灭菌的方法包括但不限于高压蒸汽灭菌。在本发明中，所述浓缩污水的体积优选为原待处理污水体积的6～8％。
得到混合污泥和浓缩污水后，将混合污泥与浓缩污水混合，依次在溶解氧3.0～3.5mg/L、1.5～2.0mg/L以及0.5～1.0mg/L的条件下各培养5～7d，得到培养物。本发明采用梯度降低溶解氧含量的方式对混合污泥中的微生物进行驯化，去除无法在含氧量较低的环境下菌群。同时，在较低的溶解氧条件下有利于兼性厌氧的微生物生存、壮大，好氧菌群和兼性厌氧菌群同时存在的优势菌群对污水降解的效率更高。
在本发明中，所述混合污泥的质量与浓缩污水的体积之比优选为1～5g∶100～500ml，更优选为2～4g∶200～300ml。在本发明中，所述培养的温度优选为15～25℃，更优选为16～21℃。在本发明中，所述培养时优选的伴随搅拌，所述搅拌的转速优选为150～300rpm，更优选为200～250rpm。
得到培养物后，将培养物固液分离，得到固体部分和液体部分。本发明在所述固液分离之前，优选的将培养物静置12～24h，更优选的静置16～20h。在本发明中，所述固液分离方法包括但不限于离心或过滤。
得到液体部分后，本发明将液体部分经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀1。本发明对液体部分进行过滤的目的是为了分离其中的微生物菌群。
得到固体部分后，本发明将固体部分以水稀释后，进行过滤，所得过滤液再经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀2。在本发明中，所述固体部分与水的体积比优选为1∶10～20，更优选为1∶5～8。在本发明中，所述过滤的滤纸孔径为5～20μm，更优选为10～30μm。本发明对固体部分进行过滤是为了去除杂质，微孔滤膜过滤的目的是为了分离其中的微生物菌群。
得到沉淀1、沉淀2后，本发明将沉淀1和沉淀2按照质量比1∶3～5的比例混合，得到复合微生物菌群。在本发明中，所述质量比优选为1∶4。
得到复合微生物菌群后，本发明将复合微生物菌群接种于富集培养基中，好氧培养3～5d，固液分离，将固体部分干燥即得优势微生物菌剂；所述富集培养基包括碳源、氮源和浓缩污水。本发明对复合微生物菌群进行富集是为了壮大优势菌。
在本发明中，所述复合微生物菌群的接种量优选为富集培养基体积的2～10％，更优选为5～8％。在本发明中，所述富集培养基中的碳源优选的包括但不限于葡萄糖、蔗糖和牛肉膏；所述氮源包括但不限于蛋白胨、豆粕、玉米浆、酵母粉、玉米蛋白粉和铵盐。在本发明中，所述碳源、氮源和浓缩污水的质量比优选为0.5～5∶2～10∶10～20.更优选为1∶2∶15～18。在本发明中，所述好氧培养的温度为25～30℃，好氧培养的溶解氧浓度优选为4.0～5.0mg/L。
在本发明中，所述固液分离的方法包括但不限于离心和过滤。在本发明中，所述干燥的方法优选为真空冷冻干燥，本发明选择真空冷冻干燥的目的是为了防止优势微生物损失，防止菌群结构被破坏。
本发明还提供了一种水污染治理的优势微生物菌剂，所述优势微生物菌剂由上述技术方案所述制备方法制备得到。在本发明中，所述优势微生物菌剂的活菌数优选为1×105～1×106cfu/g，更优选为2×105～6×105cfu/g。在本发明中，所述优势微生物菌剂优选的还包括辅料。在本发明中，所述优势微生物菌剂的剂型包括但不限于粉剂、悬浮剂、颗粒剂或片剂。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)取某地污水处理厂的好氧池活性污泥，将好氧池活性污泥与EM菌原液按照质量比100∶10的比例混合，得到混合污泥；
(2)取某造纸厂的废水，高压蒸汽灭菌后，将灭菌的废水浓缩至原体积的10％，并调节pH值为8，得到浓缩污水；
(3)将混合污泥与浓缩污水按照1g∶200ml的比例混合，依次在溶解氧3.0～3.5mg/L、1.5～2.0mg/L以及0.5～1.0mg/L的条件下各培养5d，培养时以200rpm的转速进行搅拌，培养温度为20℃；得到培养物；
(4)将培养物离心分离，得到固体部分和液体部分；
(5)将液体部分经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀1；
(6)将固体部分以水稀释后，进行过滤，所得过滤液再经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀2；
(7)将沉淀1和沉淀2按照质量比1∶4的比例混合，得到复合微生物菌群；
(8)将复合微生物菌群按照5％的接种量接种于富集培养基中，在25℃、溶解氧5.0mg/L的条件下好氧培养5d，固液分离，将液态部分进行真空冷冻干燥，即得优势微生物菌剂；所得优势微生物菌剂的活菌数为2.06×105cfu/g。
所述富集培养基包括牛肉膏125g、蛋白胨250g和1000ml浓缩污水。
将实施例1制备的优势微生物菌剂进行微生物镜检，发现该优势微生物菌剂中包括光合细菌、葡萄球菌、乳酸菌、假单胞菌、芽孢杆菌等。
将实施例制备的优势微生物菌剂按照50g/m3的比例直接投入某造纸厂的废水(pH值7.34，COD值1245mg/L，BOD5值384mg/L)中，连续搅拌，分别取投入所述优势微生物菌剂8h、16h和24h的水样，检测其COD值的变化情况，结果如表1所示。其中，COD检测方法采用消解法，具体参见GB/T 1914-89。
表1 不同时刻下的水样检测结果
样品 COD(mg/L)
处理8h 654
处理16h 484
处理24h 112
由表1可以看出，利用本发明提供的优势微生物菌剂的COD值去除率可达到91％。
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。

Claims (10)

1.一种水污染治理的优势微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取污水处理厂的好氧池活性污泥，将好氧池活性污泥与EM菌原液按照质量比100∶5～15的比例混合，得到混合污泥；
(2)取待处理污水，灭菌后浓缩至原体积的5～10％，并调节pH值为8～10，得到浓缩污水；
(3)将混合污泥与浓缩污水混合，依次在溶解氧3.0～3.5mg/L、1.5～2.0mg/L以及0.5～1.0mg/L的条件下各培养5～7d，得到培养物；
(4)将培养物固液分离，得到固体部分和液体部分；
(5)将液体部分经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀1；
(6)将固体部分以水稀释后，进行过滤，所得过滤液再经0.45μm微孔滤膜过滤，得到沉淀2；
(7)将沉淀1和沉淀2按照质量比1∶3～5的比例混合，得到复合微生物菌群；
(8)将复合微生物菌群接种于富集培养基中，好氧培养3～5d，固液分离，将固体部分干燥即得优势微生物菌剂；
所述富集培养基包括碳源、氮源和浓缩污水；
所述步骤(1)、(2)之间无时间上的先后顺序；
所述步骤(5)、(6)之间无时间上的先后顺序。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述好氧池活性污泥的含水量为不超过5％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述好氧池活性污泥与EM菌原液的质量比为100∶10。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述培养时伴随搅拌，搅拌的转速为150～300rpm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述固液分离之前，将培养物静置12～24h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述过滤的滤纸孔径为5～50μm。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中，固体部分与水的体积比为1∶10～20。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(8)所述干燥包括真空冷冻干燥。
9.一种水污染治理的优势微生物菌剂，其特征在于，所述优势微生物菌剂由权利要求1～8任意一项所述制备方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的优势微生物菌剂，其特征在于，所述优势微生物菌剂的活菌数为1×105～1×106cfu/g。
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