CN101096649A - 脱臭微生物菌剂的制备方法 - Google Patents

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徐桂芹
王海燕
石玉明
姜安玺
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Abstract

脱臭微生物菌剂的制备方法，它涉及一种微生物菌剂的制备方法。它解决了目前使用的脱臭微生物菌剂只能除去单一种类的恶臭气体的问题。制备步骤：a.驯化培养；b.接种培养；c.对异养型硫氧化菌和自养型硫氧化菌进行分离纯化、富集培养；d.对硝化细菌和亚硝化细菌进行分离、富集培养；e.将离心后得到的4类菌按比例混合，即得到脱臭微生物菌剂。本发明脱臭微生物菌剂可直接用于脱臭处理，而不需要驯化，增强了脱臭处理的稳定性，提高了脱臭处理的工作效率。本发明脱臭微生物菌剂可用于H2S和NH3混合恶臭气体的脱臭处理，而且对恶臭气体中H2S及NH3的去除率高于目前仅能脱除单一臭气的脱臭微生物菌剂5个百分点以上。

Description

脱臭微生物菌剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种微生物菌剂的制备方法。
背景技术
恶臭污染作为世界七大环境公害之一，在全球范围内己受到各国的广泛重视。H2S和NH3是石油化工、牲畜屠宰与肉类加工、水产加工、油脂工业、炼油、炼焦、煤气、化肥、制药、皮革制造、造纸、合成材料、污水处理和垃圾处理等行业常见的恶臭气体，且经常同时发生。
治理恶臭气体的主要方法有物理法、化学法和生物法。常用的酸碱吸收、化学吸附、催化燃烧三种恶臭气体脱臭方法都存在设备繁多、工艺复杂、二次污染、后再生困难和后处理过程复杂、能耗大的问题。虽然生物法脱臭方法解决了以上的问题，但是只能去除低浓度的恶臭气体，而目前使用的脱臭微生物菌剂也只能除去单一种类的恶臭气体，对于H2S和NH3混合恶臭气体则需要分次去除。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前使用的脱臭微生物菌剂只能除去单一种类的恶臭气体的问题，而提供的一种脱臭微生物菌剂的制备方法。
脱臭微生物菌剂按以下步骤制备：a.将污水处理厂的活性污泥取出，接种到以活性炭为填料的生物滤池中，再分别通入H2S、NH3及H2S和NH3的混合臭气进行驯化培养；b.将经驯化培养的各生物滤池中的污泥取出接种于异养型硫氧化菌培养基、自养型硫氧化菌培养基、亚硝化菌分离培养基和硝化菌分离培养基上；c.对异养型硫氧化菌培养基和自养型硫氧化菌培养基中的优势菌进行分离纯化、富集培养；d.对硝化菌分离培养基中的优势菌进行硝化细菌富集培养、对亚硝化菌分离培养基中的优势菌进行亚硝化细菌富集培养；e.将离心后得到的自养型硫氧化菌、异养型硫氧化菌、亚硝化菌和硝化菌的湿菌体按2∶10∶1∶1的重量比混合，即得到脱臭微生物菌剂。
本发明脱臭微生物菌剂可直接用于脱臭处理，而不需要驯化，增强了脱臭处理的稳定性，提高了脱臭处理的工作效率。本发明脱臭微生物菌剂可用于H2S和NH3混合恶臭气体的脱臭处理，而且恶臭气体中H2S及NH3的去除率高于目前仅能脱除单一臭气的脱臭微生物菌剂5个百分点以上。本发明脱臭微生物菌剂可用于高浓度恶臭气体脱臭处理(硫化氢或氨气浓度高达800mg/m3)，总去除率高于96％。
附图说明
图1是具体实施方式十二中异养型硫氧化菌株A11的显微镜观察图，图2是具体实施方式十二中异养型硫氧化菌株A12的显微镜观察图，图3是具体实施方式十二中异养型硫氧化菌株A13的显微镜观察图，图4是具体实施方式十二中异养型硫氧化菌株A21的显微镜观察图，图5是具体实施方式十二中异养型硫氧化菌株A22的显微镜观察图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式脱臭微生物菌剂按以下步骤制备：a.将污水处理厂的活性污泥取出接种到以活性炭为填料的生物滤池中，再分别通入H2S、NH3及H2S和NH3的混合臭气进行驯化培养；b.将经驯化培养的各生物滤池中的污泥取出接种于异养型硫氧化菌培养基、自养型硫氧化菌培养基、亚硝化菌分离培养基和硝化菌分离培养基上；c.对异养型硫氧化菌培养基和自养型硫氧化菌培养基中的优势菌进行分离纯化、富集培养；d.对硝化菌分离培养基中的优势菌进行硝化细菌富集培养、对亚硝化菌分离培养基中的优势菌进行亚硝化细菌富集培养；e.将离心后得到的自养型硫氧化菌、异养型硫氧化菌、亚硝化菌和硝化菌的湿菌体按2∶10∶1∶1的重量比混合，即得到脱臭微生物菌剂。
本实施方式脱臭微生物菌剂中多种菌之间的协同作用，减轻了中间产物的负反馈抑制，使底物的利用更彻底；同时多种菌之间可以从整体上增强对不良条件的抵抗能力，使系统运行更稳定。
本实施方式可以按1g脱臭微生物菌剂加50mL蒸馏水的比例向脱臭微生物菌剂中加入蒸馏水，然后挂膜(吸附、固定)即可处理H2S和NH3混合恶臭气体。本实施方式微生物菌剂用于处理H2S和NH3混合恶臭气体，处理过程中脱臭反应装置内的pH值一直保持在6～8，不会发生酸化现象。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤b中异养型硫氧化菌培养基按8.0g Na2S2O3·5H2O、3.0g牛肉膏、15.0g蛋白胨、3.0g酵母汁、2.0g Na2HPO4·12H2O、3.0g NaCl、1000mL H2O和15～20g琼脂的比例制成，并用浓度为2N的NaOH溶液调整pH值为7。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤b中自养型硫氧化菌培养基按8.0g Na2S2O3·5H2O、2.0g K2HPO4、2.0g KH2PO4、0.4gNH4Cl、0.2g MgCl2·6H2O、0.01g FeSO4·7 H2O、1000mL H2O和15～20g琼脂的比例制成，并调整pH值为7。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤b中亚硝化菌分离培养基按0.5g(NH4)2SO4、0.07g KH2 PO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.05gCaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤b中硝化菌分离培养基按0.2g KNO2、0.07g KH2 PO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.05gCaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤d中亚硝化细菌富集培养分3～5次进行，首次亚硝化细菌富集培养基按2.5g(NH4)2SO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；之后的富集培养过程中培养基中的(NH4)2SO4含量逐次递减，最后一次亚硝化细菌富集培养基按0.5g(NH4)2SO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mLH2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤d中硝化细菌富集培养分3～5次进行，首次硝化细菌富集培养基按1.0g KNO2、0.05gMgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；之后的富集培养过程中培养基中的KNO2含量逐次递减，最后一次硝化细菌富集培养基按0.2g KNO2、0.05gMgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤a驯化培养的时间为6个月。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤c中异养型硫氧化菌在30℃环境中倒置培养1～2天，然后挑选优势菌进行划线分离(纯化)。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤c中自养型硫氧化菌在30℃环境中倒置培养3～5天，然后挑选优势菌进行划线分离(纯化)。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤d中硝化细菌和亚硝化细菌进行5次富集培养。其它步骤及所选参数与实施方式一相同。
本实施方式多次富集培养可以淘汰异养细菌，增加亚硝化细菌和硝化细菌的菌数。
具体实施方式十二：本实施方式脱臭微生物菌剂按以下步骤制备：
a.将大庆东城区污水处理厂曝气池中的活性污泥取出接种到以活性炭为填料的生物滤池中，然后分别通入H2S、NH3及H2S和NH3的混合臭气进行驯化培养；
b.将经驯化培养6个月的各生物滤池中的部分污泥取出接种于异养型硫氧化菌培养基、自养型硫氧化菌培养基、亚硝化菌分离培养基和硝化菌分离培养基上；异养型硫氧化菌培养基按8.0g Na2S2O3·5H2O、3.0g牛肉膏、15.0g蛋白胨、3.0g酵母汁、2.0g Na2HPO4·12H2O、3.0g NaCl、1000mL H2O和15～20g琼脂的比例制成，并用浓度为2N的NaOH溶液调整pH值为7；自养型硫氧化菌培养基按8.0g Na2S2O3·5H2O、2.0g K2HPO4、2.0g KH2PO4、0.4g NH4Cl、0.2g MgCl2·6H2O、0.01g FeSO4·7 H2O、1000mL H2O和15～20g琼脂的比例制成，并调整pH值为7；亚硝化菌分离培养基按0.5g(NH4)2SO4、0.07g KH2PO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；硝化菌分离培养基按0.2g KNO2、0.07g KH2PO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；
c.对异养型硫氧化菌培养基和自养型硫氧化菌培养基中的优势菌进行分离纯化、富集培养；异养型硫氧化菌在30℃环境中倒置培养1～2天后挑选优势菌进行3～4次划线分离，得到5株异养硫氧化菌，分别标记为A11(如图1所示)、A12(如图2所示)、A13(如图3所示)、A21(如图4所示)和A22(如图5所示)；5株异养硫氧化菌的菌落形态特征如表1所示、生理生化特征如表2所示：
表1
 群体形态 个体形态
 大小(mm) 形状 荧光 颜色 透明度 隆起 边缘扩展 表面 形状 G染色
A11  2.0～2.5 圆形 无 棕黄色 透明 凸 光滑 光滑 杆 +
A12  0.5～1.0 椭圆形 无 棕黄色 半透明 平 光滑 同心环 杆 +
A13  1.5～2.0 圆形 无 棕黄色 不透明 平 光滑 同心环 杆 +
A21  0.5～1.0 圆形 无 黄色 不透明 凸 光滑 光滑 球 +
A22  0.2～0.5 圆形 无 黄色 透明 凸 锯齿 粗糙 杆 -
表2
菌株 氧化酶实验 接触酶实验 葡萄糖氧化发酵实验 淀粉水解 甲基红实验M.R 乙酰甲基醇实验 石蕊牛奶实验 柠檬酸盐利用实验 明胶液化实验
A11 + + 发酵产酸 水解 - - 产酸 + -
A12 + + 发酵产酸 不水解 - - 产碱 - -
A13 + + 不产酸 不水解 - - 凝乳酶凝固 - -
A21 + + 氧化产酸 不水解 - - 凝乳酶凝固 + -
A22 - + 发酵产酸 水解 + - 还原 - +
由此可推定菌株A11为沙门氏菌属(Salmonella)，菌株A12为微杆菌属(Microbacterium)，菌株A13为节细菌属(Arthobacter)，菌株A21为微球菌属(Micrococcus)，菌株A22为志贺氏菌属(Shigeaal)。
自养型硫氧化菌在30℃环境中倒置培养3～5天后挑选优势菌进行3～4次划线分离，得到5株自养硫氧化菌，分别标记为H12(在液体培养基中培养基均一浑浊，瓶底有不完全的薄膜带状白色沉淀)、H21(在液体培养基中培养基均一浑浊，长时间后菌体有膜产生)、H31(在液体培养基中菌体有很厚的膜)、H41(在液体培养基中培养基均一浑浊，菌株酸性强)和H51(在液体培养基中培养基均一浑浊，瓶底有不完全的薄膜带状白色沉淀)；5株自养硫氧化菌的菌落形态特征如表3所示、生理生化特征如表4所示：
表3
菌落特征 H12 H21 H31 H41 H51
大小(mm) 0.5～1.0 - 1.0～2.0 0.2～0.5 0.5～1.0
形状 圆形 不规则 圆形 圆形 圆形
荧光 无 无 无 无 无
颜色 无色 白色 白黄色 白黄色 无色
透明度 透明 半透明 不透明 不透明 透明
隆起 凸 凸 凸 凸 凸
边缘扩展 光滑 光滑 锯齿状 锯齿状 光滑
表面 光滑 光滑 粗糙 粗糙 光滑
表4
  菌种   形状 大小(μm)   运动性   革兰氏染色 硝酸盐还原 最适pH
 H12 短杆 0.4～1.0*0.6～4.0    -   - + 7.8～9.0
 H21 短杆 0.5*1.0    -   - - 2.5～6.0
 H31 短杆 0.5*1.0～3.0    -   - + 6.6～7.2
 H41 短杆 0.5*1.0～2.0    -   - - 2.0～3.5
 H51 椭圆形 0.4～1.0*0.6～4.0    -   - + 7.8～9.0
由此可推定菌株菌株H12为新型硫杆菌属(Thiobacillus novellas)，菌株H21为氧化亚铁硫杆菌属(thiobacillus thiooxidans)，菌株H31为排硫硫杆菌属(Thiobacillus thioparus)，菌株H41为氧化硫硫杆菌属(Thiobacillusferrooxidans)，菌株H51为新型硫杆菌属(Thiobacillus novellas)。
d.对硝化菌分离培养基中的优势菌进行硝化细菌富集培养、对亚硝化菌分离培养基中的优势菌进行亚硝化细菌富集培养；亚硝化细菌富集培养分5次进行，首次亚硝化细菌富集培养基按2.5g(NH4)2SO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.07gKH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；之后的富集培养过程中培养基中的(NH4)2SO4含量逐次递减，第5次亚硝化细菌富集培养基按0.5g(NH4)2SO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；硝化细菌富集培养分4次进行，首次硝化细菌富集培养基按1.0g KNO2、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；之后的富集培养过程中培养基中的KNO2含量逐次递减，第4次硝化细菌富集培养基按0.2g KNO2、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；
e.菌株扩大培养，然后离心，再将得到的自养型硫氧化菌、异养型硫氧化菌、亚硝化菌和硝化菌的湿菌体按2∶10∶1∶1的重量比混合，即得到脱臭微生物菌剂。
与目前多种仅能脱除单一臭气(H2S或NH3)的脱臭功能菌(如解脂雅洛氏酵母菌[Yaiowia lipolytica]、绿色木霉菌[Trichodermaviride]、高温芽抱杆菌[Bacillus sp.]、生黑链霉菌[Steptomyces pigrlfacienfs]或诺卡氏菌[Nocardia sp.])进行对比试验，试验结果证明在相同的条件下本实施方式脱臭微生物菌剂对混合恶臭气体中H2S和NH3的去除率分别比其它对比组至少高出5.5个百分点(H2S去除率)和16个百分点(NH3去除率)。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十二的不同点是：步骤e中挑选出菌株H31、H41、A22、A21和A11进行扩大培养。其它步骤及所选参数与实施方式十二相同。
硫代硫酸根离子浓度为8000mg/L时，经检测接种96h菌株H31和H41对硫代硫酸根离子的去除率可达到60％以上，硫代硫酸根离子的去除率明显高于菌株H51(40％左右)、H21(10％左右)和H12(10％左右)；经检测接种30h菌株A22对硫代硫酸根离子的去除率为99.5％，菌株A21为98％，菌株A11为85％，而菌株A12和A13的去除率较低，分别为30％和33％。
硫化氢和氨气进气浓度均高达800mg/m3时，本实施方式脱臭微生物菌剂对H2S和NH3混合恶臭气体中硫化氢的去除率可达100％、对H2S和NH3混合恶臭气体中氨气的去除率达96％。

Claims (7)

1、脱臭微生物菌剂的制备方法，其特征在于脱臭微生物菌剂按以下步骤制备：a.将污水处理厂的活性污泥取出接种到以活性炭为填料的生物滤池中，再分别通入H2S、NH3及H2S和NH3的混合臭气进行驯化培养；b.将经驯化培养的各生物滤池中的污泥取出接种于异养型硫氧化菌培养基、自养型硫氧化菌培养基、亚硝化菌分离培养基和硝化菌分离培养基上；c.对异养型硫氧化菌培养基和自养型硫氧化菌培养基中的优势菌进行分离纯化、富集培养；d.对硝化菌分离培养基中的优势菌进行硝化细菌富集培养、对亚硝化菌分离培养基中的优势菌进行亚硝化细菌富集培养；e.将离心后得到的自养型硫氧化菌、异养型硫氧化菌、亚硝化菌和硝化菌的湿菌体按2∶10∶1∶1的重量比混合，即得到脱臭微生物菌剂。
2、根据权利要求1所述的脱臭微生物菌剂的制备方法，其特征在于步骤b中异养型硫氧化菌培养基按8.0g Na2S2O3·5H2O、3.0g牛肉膏、15.0g蛋白胨、3.0g酵母汁、2.0g Na2HPO4·12H2O、3.0g NaCl、1000mL H2O和15～20g琼脂的比例制成，并用浓度为2N的NaOH溶液调整pH值为7。
3、根据权利要求1所述的脱臭微生物菌剂的制备方法，其特征在于步骤b中自养型硫氧化菌培养基按8.0g Na2S2O3·5H2O、2.0g K2HPO4、2.0g KH2PO4、0.4g NH4Cl、0.2g MgCl2·6H2O、0.01g FeSO4·7 H2O、1000mL H2O和15～20g琼脂的比例制成，并调整pH值为7。
4、根据权利要求1所述的脱臭微生物菌剂的制备方法，其特征在于步骤b中亚硝化菌分离培养基按0.5g(NH4)2SO4、0.07g KH2 PO4、0.05gMgSO4·7H2O、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。
5、根据权利要求1所述的脱臭微生物菌剂的制备方法，其特征在于步骤b中硝化菌分离培养基按0.2g KNO2、0.07g KH2 PO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.05gCaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。
6、根据权利要求1所述的脱臭微生物菌剂的制备方法，其特征在于步骤d中亚硝化细菌富集培养分3～5次进行，首次亚硝化细菌富集培养基按2.5g(NH4)2SO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；之后的富集培养过程中培养基中的(NH4)2SO4含量逐次递减，最后一次亚硝化细菌富集培养基按0.5g(NH4)2SO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mLH2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。
7、根据权利要求1所述的脱臭微生物菌剂的制备方法，其特征在于步骤d中硝化细菌富集培养分3～5次进行，首次硝化细菌富集培养基按1.0g KNO2、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0；之后的富集培养过程中培养基中的KNO2含量逐次递减，最后一次硝化细菌富集培养基按0.2g KNO2、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例制成，并用浓度为5％的Na2CO3调节pH值为8.0。
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