申請(qǐng)日2015.10.16
公開(公告)日2015.12.09
IPC分類號(hào)C12N1/20; C02F3/34; C12R1/225; C12R1/125; C12R1/245; C12R1/07
摘要
一種生活污水處理GS菌劑及其應(yīng)用，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。其由以下重量份的成分構(gòu)成：芽孢桿菌3～9份、乳酸菌24～48份和硝化細(xì)菌12～24份，所述的芽孢桿菌由甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌構(gòu)成，所述的乳酸菌由干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌構(gòu)成。本發(fā)明在通過菌株的鑒定及安全性分析，對(duì)芽孢桿菌、乳酸菌和硝化細(xì)菌進(jìn)行合理配伍得到一種生活污水處理GS菌劑。通過該GS菌劑對(duì)生活污水處理，COD、NH4-N去除率均達(dá)到90%以上。
權(quán)利要求書
1.一種生活污水處理GS菌劑，其特征在于由以下重量份的成分構(gòu)成：芽孢桿菌3～9份、乳酸菌24～48份和硝化細(xì)菌12～24份，所述的芽孢桿菌由甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌構(gòu)成，所述的乳酸菌由干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種生活污水處理GS菌劑，其特征在于由以下重量份的成分構(gòu)成：芽孢桿菌6～9份、乳酸菌24～36份和硝化細(xì)菌18～24份。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種生活污水處理GS菌劑，其特征在于所述的芽孢桿菌由甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌按重量比1:1:1混合構(gòu)成，所述的乳酸菌由干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌按重量比1:1混合構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的GS菌劑在處理生活污水中的應(yīng)用。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于將生活污水處理GS菌劑按1‰的接種量添加于生活污水中，間歇曝氣，3天后COD、NH4-N去除率均達(dá)到90%以上。
說明書
一種生活污水處理GS菌劑及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生活污水處理GS菌劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)
水是地球上所有生物的必須物質(zhì)，與人類生活息息相關(guān)。但隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，每天都會(huì)有大量的工業(yè)污水和生活污水產(chǎn)生，水污染問題已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，城市污水處理率已成為一個(gè)地區(qū)文明與否及其文明程度的一個(gè)重要標(biāo)志。生活污水主要包括糖類、淀粉、油脂蛋白和尿素這些無毒有機(jī)化合物，主要造成河道、湖泊等的富營(yíng)養(yǎng)污染。近幾年，長(zhǎng)江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河等七大水系均受到不同程度的污染，全國富營(yíng)養(yǎng)化湖泊占50%以上，水體污染形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。
污水的治理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法(主要為沉淀法)處理一般只能除約25-30%的BOD5，膠體和溶解性的有機(jī)物無法去除。化學(xué)法利用人工合成的有機(jī)高分子絮凝，投藥量大，且容易造成二次污染。生物法處理技術(shù)中，微生物修復(fù)占主導(dǎo)地位，是利用微生物分解氧化有機(jī)物的功能，創(chuàng)造一種可控制的環(huán)境，使微生物大量生長(zhǎng)繁殖，提高其分解氧化效率的一種廢水處理方法，包括自然和人為控制條件下的污染物降級(jí)或無害化過程。近年來，國內(nèi)外專家學(xué)者紛紛開展微生物治理污水的研究，旨在開發(fā)快速、有效的微生物菌種，用于水體環(huán)境污染的治理。中國科學(xué)研究院微生物所(劉志培等，2007)研究了一種南極微球菌在低溫污水處理中的應(yīng)用，在10-15℃下，可有效去除污水中的淀粉、蛋白、脂肪和BOD、COD等，體現(xiàn)了低溫污水中的應(yīng)用價(jià)值。成都闿陽科技(鄧悄，2014)公開了利用價(jià)格便宜的食品發(fā)酵微生物(乳酸菌、納豆菌和酵母菌)和污泥自身微生物，改善生活污水水質(zhì)的研究，但水質(zhì)凈化效果并沒有數(shù)據(jù)報(bào)道。哈爾濱工業(yè)大學(xué)(楊基先等，2013)提出將假單胞菌、芽孢桿菌、硝化桿菌、亞硝化單胞菌和巨大芽孢桿菌作為污水復(fù)合菌劑，對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適用于北方地區(qū)微生物強(qiáng)化污水處理。山東華亞環(huán)�？萍加邢薰�(牟軍平等，2013)公開了生活污水處理菌劑，包括聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、二氧化硅和復(fù)合微生物組成，其中微生物包括銅綠假單胞菌、蠟樣芽胞桿菌、解脂假絲酵母、硝化細(xì)菌、脫氮副球菌、枯草芽孢桿菌。報(bào)道顯示牟軍平等微生物結(jié)合化學(xué)法除污，對(duì)水懸浮物、BOD去除率、COD去除率均為98%以上，但菌劑配方中銅綠假單胞菌、蠟樣芽胞桿菌為致病菌，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。另有適應(yīng)北方低溫環(huán)境的空腔諾卡氏菌生物載體在生活污水處理中的應(yīng)用，適應(yīng)含鹽廢水污染的耐鹽凈污菌在含鹽加工廢水或海水利用后廢水等處理等報(bào)道。
目前應(yīng)用于污水處理的微生物類型很多，包括為真菌、細(xì)菌、放線菌、光和細(xì)菌等各種類型。篩選高效、安全、無毒的微生物用于水污染行業(yè)，是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的根本需求。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種生活污水處理GS菌劑及其應(yīng)用的技術(shù)方案。
所述的一種生活污水處理GS菌劑，其特征在于由以下重量份的成分構(gòu)成：芽孢桿菌3～9份、乳酸菌24～48份和硝化細(xì)菌12～24份，所述的芽孢桿菌由甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌構(gòu)成，所述的乳酸菌由干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌構(gòu)成。
所述的一種生活污水處理GS菌劑，其特征在于由以下重量份的成分構(gòu)成：芽孢桿菌6～9份、乳酸菌24～36份和硝化細(xì)菌18～24份。
所述的一種生活污水處理GS菌劑，其特征在于所述的芽孢桿菌由甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌按重量比1:1:1混合構(gòu)成，所述的乳酸菌由干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌按重量比1:1混合構(gòu)成。
所述的GS菌劑在處理生活污水中的應(yīng)用。
所述的應(yīng)用，其特征在于將生活污水處理GS菌劑按1‰的接種量添加于生活污水中，間歇曝氣，3天后COD、NH4-N去除率均達(dá)到90%以上。
本發(fā)明在通過菌株的鑒定及安全性分析，對(duì)芽孢桿菌、乳酸菌和硝化細(xì)菌進(jìn)行合理配伍得到一種生活污水處理GS菌劑。通過該GS菌劑對(duì)生活污水處理，COD、NH4-N去除率均達(dá)到90%以上。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明中涉及的份數(shù)均為重量份。
1實(shí)驗(yàn)方法
1.1菌的培養(yǎng)與制備
將三種芽孢桿菌、兩種乳酸菌、一種硝化細(xì)菌等菌種分別接種到液體培養(yǎng)基中，液體培養(yǎng)基配方如下所列，均121℃下滅菌20min。
甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌等芽孢桿菌培養(yǎng)基：麩皮2%，玉米粉1%，(NH4)2SO40.2%，MgSO40.05%，KH2PO40.3%，以水配制。
干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌等乳酸菌培養(yǎng)基：淀粉1%，葡萄糖0.5%，MgSO40.2%，K2HPO40.3%，KH2PO40.4%，酵母粉0.05%，以水配制。
硝化細(xì)菌培養(yǎng)基：(NH4)2SO40.2%，NaNO30.1%，MgSO40.05%，NaCO30.1%，F(xiàn)eSO40.04%，K2HPO40.05%，以水配制。
將不同菌株分別按1%接種于液體培養(yǎng)基，37℃搖床培養(yǎng)30-36h，搖床轉(zhuǎn)速為120r/min，使菌株處于生長(zhǎng)對(duì)數(shù)后期，收集菌液，5000r/min離心10分鐘，棄上清，取沉淀，加入20%無菌甘油，混合均勻后凍干。其中硝化細(xì)菌培養(yǎng)溫度為40℃，其他操作同其它菌。
1.2組合配比方法
根據(jù)甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌、硝化細(xì)菌的各自生長(zhǎng)特性和功能特性，如芽孢桿菌類生長(zhǎng)迅速，乳酸菌和硝化細(xì)菌生長(zhǎng)較慢;又如硝化細(xì)菌去氨氮能力強(qiáng)，同類別的菌營(yíng)養(yǎng)需求比較接近等特點(diǎn)，將甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌歸為一類，稱為芽孢桿菌類，三者的重量比為1:1:1;將干酪乳桿菌和類布氏乳桿菌歸為一類，稱為乳酸菌類，兩者重量比為1:1;硝化細(xì)菌單獨(dú)歸為一類。設(shè)置三類菌的不同濃度來進(jìn)行混配，取不同組合物以1‰接種量添加于自制生活污水中，間歇曝氣，常溫下處理，3天后測(cè)定組合物處理后生活污水的化學(xué)需氧量COD和氨氮(NH4+-N)，考察去污效果。實(shí)驗(yàn)配比以設(shè)計(jì)正交L9(34)進(jìn)行，每組用5L生活污水曝氣處理。組合菌劑命名為GS菌劑。
表1GS菌劑配比試驗(yàn)L9(34)的因素水平表
1.3自制生活污水
將家用餐廚垃圾(由洗米、洗菜、洗魚等混合污水、魚汁及魚體、肉汁、各種蔬菜混合配制)混合磨漿后，將其放置幾天發(fā)出惡臭后調(diào)整COD為500mg/L左右即得，實(shí)測(cè)原始COD為582mg/L，氨氮NH4+-N為228.3mg/L。
1.4除污除臭功能測(cè)定方法
COD測(cè)定法：重鉻酸鉀法，采用多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀(型號(hào)：5B-3B，廠家：蘭州連華環(huán)�？萍加邢薰�)測(cè)定。
氨氮測(cè)定：納氏試劑分光光度法。原理為：碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)化介物，此顏色在較寬的波長(zhǎng)410-425nm內(nèi)具強(qiáng)烈吸收。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
按照表1試驗(yàn)因素水平的組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表2。
表2L9(34)正交設(shè)計(jì)結(jié)果
表3方差分析表
F1-0.05(2,2)=19.00
根據(jù)菌株的特性，以COD去除率為指標(biāo)，利用芽孢桿菌類、乳酸菌類和硝化細(xì)菌3個(gè)因素做L9(34)正交試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2提取正交試驗(yàn)結(jié)果直觀分析表可知，影響COD去除率各因素主次關(guān)系為：硝化細(xì)菌>芽孢桿菌類>乳酸菌類，得出生活污水處理的最佳菌株組合為C3A2B2，即硝化細(xì)菌24份，芽孢桿菌類6份，乳酸菌類36份。
以上極差分析為直觀結(jié)果，為了了解實(shí)驗(yàn)誤差以及因素的顯著水平，后續(xù)進(jìn)行了方差分析。從表3方差分析表看硝化細(xì)菌對(duì)生活污水COD去除率的影響為顯著水平，芽孢桿菌類和乳酸菌類對(duì)COD去除率的影響不顯著。結(jié)合直觀結(jié)果，選擇最佳工藝參數(shù)為C3A2B2，即硝化細(xì)菌24份，芽孢桿菌類6份，乳酸菌類36份，在理論最佳工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了驗(yàn)證性試驗(yàn)，在此組合下處理生活污水3天，COD去除率為94%。
表4L9(34)正交設(shè)計(jì)結(jié)果
表5方差分析表
F1-0.05(2,2)=19.00
根據(jù)菌株的特性，以NH4+-N去除率為指標(biāo)，利用芽孢桿菌類、乳酸菌類和硝化細(xì)菌3個(gè)因素做L9(34)正交試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。從表2提取正交試驗(yàn)結(jié)果直觀分析表可知，影響NH4+-N去除率各因素主次關(guān)系為：硝化細(xì)菌>芽孢桿菌類>乳酸菌類，得出生活污水處理的最佳菌株組合為C3A3B1，即硝化細(xì)菌24份，芽孢桿菌類9份，乳酸菌類24份。
以上極差分析為直觀結(jié)果，為了了解實(shí)驗(yàn)誤差以及因素的顯著水平，后續(xù)進(jìn)行了方差分析。從表5方差分析看硝化細(xì)菌和芽孢桿菌類對(duì)生活污水NH4+-N去除率的影響為顯著水平，乳酸菌類對(duì)NH4+-N去除率的影響不顯著。結(jié)合直觀結(jié)果，選擇最佳工藝參數(shù)為C3A3B1，即硝化細(xì)菌24份，芽孢桿菌類9份，乳酸菌類24份，在理論最佳工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了驗(yàn)證性試驗(yàn)，在此組合下處理生活污水3天，NH4+-N去除率達(dá)97%。
實(shí)施例1：
按照芽孢桿菌、乳酸菌和硝化細(xì)菌三類菌的培養(yǎng)基分別配制培養(yǎng)基，并于121℃下滅菌20min，冷卻后分別在相應(yīng)培養(yǎng)基中接種甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、干酪乳桿菌、類布氏乳桿菌和硝化細(xì)菌，將接種后的液體培養(yǎng)基除硝化細(xì)菌培養(yǎng)溫度為40℃外，其他菌于37℃搖床培養(yǎng)30-36h，搖床轉(zhuǎn)速為120r/min，使菌株處于生長(zhǎng)對(duì)數(shù)后期，收集菌液，5000r/min離心10分鐘，棄上清，取沉淀，加入20%無菌甘油，混合均勻后凍干。
將甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌三者按1:1:1比例混合作為芽孢桿菌類，干酪乳桿菌與類布氏乳桿菌按1:1比例混合作為乳酸菌類。取硝化細(xì)菌24份，芽孢桿菌類9份，乳酸菌類24份混合均勻，以1‰接種量添加于5L自制生活污水中(COD：582mg/L，NH4+-N：228.3mg/L)，間歇曝氣，常溫下處理，3天后測(cè)定生活污水的化學(xué)需氧量COD和氨氮(NH4+-N)，分別為56.4mg/L和5.25mg/L，相應(yīng)COD和氨氮去除率分別為90%和97%。
實(shí)施例2：
按照芽孢桿菌、乳酸菌和硝化細(xì)菌三類菌的培養(yǎng)基分別配制培養(yǎng)基，并于121℃下滅菌20min，冷卻后分別在相應(yīng)培養(yǎng)基中接種甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、干酪乳桿菌、類布氏乳桿菌和硝化細(xì)菌，將接種后的液體培養(yǎng)基除硝化細(xì)菌培養(yǎng)溫度為40℃外，其他菌于37℃搖床培養(yǎng)30-36h，搖床轉(zhuǎn)速為120r/min，使菌株處于生長(zhǎng)對(duì)數(shù)后期，收集菌液，5000r/min離心10分鐘，棄上清，取沉淀，加入20%無菌甘油，混合均勻后凍干。
將甲基營(yíng)養(yǎng)性芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌三者按1:1:1比例混合作為芽孢桿菌類，干酪乳桿菌與類布氏乳桿菌按1:1比例混合作為乳酸菌類。取硝化細(xì)菌24份，芽孢桿菌類6份，乳酸菌類36份混合均勻，以1‰接種量添加于5L自制生活污水中(COD：582mg/L，NH4+-N：228.3mg/L)，間歇曝氣，常溫下處理，3天后測(cè)定生活污水的化學(xué)需氧量COD和氨氮(NH4+-N)，分別為30.7mg/L和14.25mg/L，相應(yīng)COD和氨氮去除率分別為94%和93%。
