CN101328463A

CN101328463A - 一种微生物净水助剂及其制备方法与应用

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Publication number: CN101328463A
Application number: CNA2008100298369A
Authority: CN
Inventors: 梁运祥; 王绩; 葛向阳; 钟旭胜; 李卓杰
Original assignee: DONGGUAN HUAZHONG BIOLOGICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN HUAZHONG BIOLOGICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2008-12-24

Abstract

本发明公开一种微生物净水助剂及其制备方法与应用，该微生物净水助剂是将黑曲霉CCAM080003(Aspergillus niger)经活化，扩大，发酵培养后收集培养物料干燥、粉碎即得。本发明的微生物净水助剂含有高活性纤维素酶，木聚糖酶，葡聚糖酶，蛋白酶，淀粉酶和脂肪酶等水解酶类，可加速污水中有机质的分解，提高水处理效率，适用于池塘、污水处理厂、景观水体等的水净化处理。本发明的微生物净水助剂可与微生物净水剂联合作用于水体净化，比起单独使用微生物净水剂，净水助剂的加入大大提高了水体净化的速度，净化效果显著。

Description

一种微生物净水助剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于微生物的环境保护技术领域，具体涉及一种微生物净水助剂及其制备方法与应用。

背景技术

污水(主要指有机废水)的净化无论是自然过程还是工业化处理都是依靠微生物的作用。微生物净水剂属于EM的一种类型，EM即有效微生物菌群，是有益微生物的复合体，能够起到净化水质，使水循环利用，减少病原性衍生物和不良藻类，分解残留农药，净化井水、池塘水污染等作用，而同时微生物净水剂自身是不含任何化学有害物质的，无毒副作用，不污染环境，因此，活菌微生物净水剂越来越被广泛推广应用。

微生物净水剂降解(有机)污染物过程和其他化合物的代谢相似，其过程为：微生物向基质接近→对固体基质吸附→分泌胞外酶→可渗透物质的吸收和胞内代谢。从该代谢过程来看，酶是微生物的水净化过程中必然的参与者，并在一定程度上影响污水净化的速率。

但是，当微生物净水剂加入到污染水体时，微生物菌群分泌到环境中的胞外酶，其作用常常会受较多环境因素的影响，如酶被吸附、酶变性、酶被生物降解等而受限，从而导致微生物净水剂投放到污染水体后，净水效率低，尤其是在投放前期，微生物菌群生长程度不高的时候，这种环境影响胞外酶作用，继而导致净水效率低的现象尤为显著。

因此，在微生物净水剂水处理工程中添加相应的酶类，理论上是可以促进和提高微生物净水剂的净水效率的，目前国内尚未有将酶应用于污水处理的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种微生物净水助剂的制备方法，该方法是通过将黑曲霉CCAM080003(Aspergillus niger)发酵培养制备得到微生物净水助剂。

本发明的另一个目的在于提供上述方法制备得到的微生物净水助剂，该净水助剂能够明显提高微生物净水剂的水净化效率。

本发明的另一个目的在于提供上述微生物净水助剂在污染水体处理中的应用。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种微生物净水助剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将黑曲霉CCAM080003(Aspergillus niger)接种到土豆培养基上，恒温培养活化；

(2)将上述活化菌种接入种子扩大培养基中，恒温培养；

(3)将上述扩大的菌种接种到产酶培养基上，拌匀后，均匀铺料至培养盘中，恒温发酵培养；

(4)发酵培养结束后，将培养盘中的物料干燥，粉碎即得微生物净水助剂。

上述步骤(1)中，恒温培养活化温度为28～30℃；土豆培养基的制备方法是已知的通用方法，具体为：将200g去皮土豆加水1000ml煮沸半小时，用双层纱布过滤，取其滤液加20g蔗糖(或葡萄糖)，并加水补足1000ml，并加琼脂条15～20g，pH值自然。可将土豆培养基按通用方法制成试管斜面，121℃，30min高压蒸汽灭菌后，备用。

上述步骤(2)中，恒温培养温度为28～30℃；种子扩大培养基为固体培养基，是按水∶固体成分＝1～2∶1的质量比，将固体成分与水混合而成，pH值自然，其中固体成分按质量百分比包含50％～98.8％的麸皮、1％～50％的玉米芯、0.1％～5％的(NH4)2SO4、0.1％～5％的KH2PO4。麸皮，玉米芯都可在市场上购买到；种子扩大培养基配制好后，121℃，30min高压蒸汽灭菌后，备用；种子扩大采用500mL三角瓶为容器，装料厚度0.5～3.0cm。

上述步骤(2)中，种子扩大培养基高压蒸汽灭菌后及接种后，均要注意摇匀。在扩大培养的过程中，待瓶中菌丝长好后，定期摇匀培养基，以确保培养基中的营养物质分布均匀，菌种在其中充分生长。当瓶中的培养料转化为黑色的孢子，即为扩大的菌种。

上述步骤(3)中，扩大的菌种的接种量为培养基质量的0.1％～1％；接种时间为灭菌后的产酶培养基冷却到45～55℃时；产酶培养基的配制方法同上述种子扩大培养基，产酶培养基配制好后，121℃，30min高压蒸汽灭菌后，备用；产酶采用盘子为发酵容器，装料厚度2.0～30cm；恒温发酵培养的温度为28～30℃，湿度为85％～90％(相对湿度)，每24小时翻料一次，保持物料均匀，使黑曲霉在其中均匀生长，至物料开始出现黑色孢子时发酵培养结束。

上述步骤(4)中，发酵培养结束后，将培养盘中的所有物料(包括培养基，黑色孢子等)经流化床干燥，干燥时控制物料温度为40℃～45℃，干燥产物的含水量为产物总质量的10％～12％，并进一步将干燥产物粉碎至颗粒≤0.85mm，即得微生物净水助剂。

上述制备方法得到的微生物净水助剂，含有高活性纤维素酶，木聚糖酶，葡聚糖酶，蛋白酶，淀粉酶和脂肪酶等水解酶类，可加速污水中有机质的分解，提高水处理效率。

本发明的微生物净水助剂，是选用黑曲霉CCAM080003(Aspergillusniger)发酵培养，从而获得各种复合水解酶，黑曲霉CCAM080003(Aspergillus niger)是已知菌株，已于2007年7月保藏于农业微生物学国家重点实验室菌种保藏中心(CCAM)。黑曲霉具有易培养，分泌蛋白量大等优点，尤其是本发明采用的黑曲霉CCAM080003(Aspergillus niger)为一支优良的复合水解酶产生菌株，可产高活性纤维素酶，木聚糖酶，葡聚糖酶，蛋白酶，淀粉酶和脂肪酶等水解酶，且表达高效稳定。

本发明的微生物净水助剂可用于污染水体处理，其具体应用方法如下：

1、使用量

微生物净水助剂的用量为污水COD量的千分之一或以上。

2、使用方法

2.1直接使用

用水将微生物净水助剂悬浮后，均匀喷洒在需处理的水体中。

2.2提取后使用

将微生物净水助剂用水悬浮30分钟或以上(水的体积≥10倍微生物净水制剂的体积)，每5分钟搅拌一次，然后用4层纱布过滤，滤液稀释后均匀喷洒在需处理的水体中。

3、使用对象

3.1湖泊、水塘和景观水体

微生物净水助剂与微生物净水剂(如芽孢杆菌，反硝化细菌，硝化细菌，光合细菌等)合用效果更加明显。

根据水体污染情况，每天一次或5～7天一次，将微生物净水助剂均匀喷洒到水面或泼洒即可。

3.2污水处理厂

污水进入曝气池或厌氧消化池时即投加微生物净水助剂使用。

若为连续进水，随进水速度，按上述微生物净水助剂使用量(即污水COD量的千分之一或以上)均匀添加(流加)微生物净水助剂；若为间歇进水，随进水速度，按上述微生物净水助剂使用量均匀添加(流加)微生物净水助剂，或加水满池后，一次性添加微生物净水助剂(水面均匀喷洒或泼洒)。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.本发明的微生物净水助剂含有高活性纤维素酶，木聚糖酶，葡聚糖酶，蛋白酶，淀粉酶和脂肪酶等水解酶类，可加速污水中有机质的分解，提高水处理效率，为污水处理提供新的有效的方法。2.本发明的微生物净水助剂可单独使用于污染水体，对水体进行净化处理，也可与微生物净水剂联合作用，使水体净化效果更佳，效率更高。3.本发明的微生物净水助剂与微生物净水剂联用时，能解决微生物净水剂投放初期，因外界环境因素干扰导致胞外酶作用受限，水处理效率低等问题，使整个污水净化处理都是在一种快速高效的状态下进行，比之单独使用微生物净水剂的污水处理，净化助剂的加入大大提高了水体净化的速度，净化效果也更为显著；4.本发明将酶应用于污染水体的处理中，为酶的开发利用提供了新的发展方向。

附图说明

图1为本发明微生物净水助剂对污水COD的影响曲线图；

图2为本发明微生物净水助剂对污水氨态氮浓度的影响曲线图；

图3为本发明微生物净水助剂对污水亚硝酸盐浓度的影响曲线图。

具体实施方式

实施例1微生物净水助剂

一种微生物净水助剂，其制备方法如下：

1、实验材料

1.1土豆培养基的制备

将200g去皮土豆加水1000ml煮沸半小时，用双层纱布过滤，取其滤液加20g蔗糖，并加水补足1000ml，并加琼脂条20g，pH值自然。将土豆培养基按通用方法制成试管斜面，121℃，30min高压蒸汽灭菌后，备用。

1.2种子扩大培养基的制备

取98g麸皮、2g玉米芯、0.5g(NH4)₂SO₄、0.5g KH₂PO₄和101mL水混合，pH值自然，121℃，30min高压蒸汽灭菌后，备用。

1.3产酶培养基的制备

产酶培养基配制好后，送入球锅(一种通用工业灭菌设备)，121℃，30min灭菌后，自然冷却或真空快速冷却至50℃。

2、发酵培养

(1)将保藏菌株黑曲霉CCAM080003(Aspergillus niger)取一环接到土豆斜面培养基上，放入28℃恒温箱中培养3天，长满黑色孢子，即为活化菌种；

(2)从土豆斜面培养基上取一环已活化的菌种接入种子扩大培养基(种子扩大采用500mL三角瓶为容器，装料厚度约3.0cm)中，28℃恒温箱中培养，种子扩大培养基灭菌后及接种后，均要注意摇匀，在培养的过程中，待瓶中菌丝长好后，定期摇匀培养基，以确保培养基中的营养物质分布均匀，菌种在其中充分生长，培养3d后，培养料转化为黑色的孢子，即为扩大的菌种；

(3)将扩大的菌种接种(接种量为培养基质量的0.1％)到冷却至50℃的产酶培养基上，拌匀后，均匀铺料至培养盘中，装料厚度约30cm，培养盘放置在28℃恒温发酵房中培养，湿度控制在85％，培养时，每24小时翻料一次，至60小时左右，物料开始出现黑色孢子时发酵培养结束；

(4)将发酵培养后培养盘中所有的物料经流化床干燥，干燥时物料温度为40℃，干燥产物的含水量为产物总质量的10％，继续将干燥产物粉碎至颗粒≤0.85mm，即得微生物净水助剂。

实施例2微生物净水助剂

一种微生物净水助剂，其制备方法如下：

1、实验材料

1.1土豆培养基的制备

将200g去皮土豆加水1000ml煮沸半小时，用双层纱布过滤，取其滤液加20g蔗糖，并加水补足1000ml，并加琼脂条15g，pH值自然。将土豆培养基按通用方法制成试管斜面，121℃，30min高压蒸汽灭菌后，备用。

1.2种子扩大培养基的制备

取55g麸皮、45g玉米芯、0.5g(NH4)₂SO₄、0.5g KH₂PO₄和101mL水混合，pH值自然，121℃，30min高压蒸汽灭菌后，备用。

1.3产酶培养基的制备

产酶培养基配制好后，送入球锅(一种通用工业灭菌设备)，121℃，30min灭菌后，自然冷却或真空快速冷却至50℃

2、发酵培养

(1)将保藏菌株黑曲霉CCAM080003(Aspergillus niger)取一环接到土豆斜面培养基上，放入30℃恒温箱中培养3天，长满黑色孢子，即为活化菌种；

(2)从土豆斜面培养基上取一环已活化的菌种接入种子扩大培养基(种子扩大采用500mL三角瓶为容器，装料厚度约0.5cm)中，30℃恒温箱中培养，种子扩大培养基灭菌后及接种后，均要注意摇匀，在培养的过程中，待瓶中菌丝长好后，定期摇匀培养基，以确保培养基中的营养物质分布均匀，菌种在其中充分生长，培养3d后，培养料转化为黑色的孢子，即为扩大的菌种；

(3)将扩大的菌种接种(接种量为培养基质量的1％)到冷却至50℃的产酶培养基上，拌匀后，均匀铺料至培养盘中，装料厚度约2cm，培养盘放置在30℃恒温发酵房中培养，湿度控制在90％，培养至24小时时，翻料一次，至60小时左右，物料开始出现黑色孢子时发酵培养结束；

(4)将发酵培养后培养盘中所有的物料经流化床干燥，干燥时物料温度为45℃，干燥产物的含水量为产物总质量的12％，继续将干燥产物粉碎至颗粒≤0.85mm，即得微生物净水助剂。

实施例3不同比例麦麸和玉米芯粉的产酶培养基的产酶效果

1、酶活定义

1.1木聚糖酶酶活测定方法

酶活定义：以木聚糖为底物，在40℃，pH4.6的条件下，每小时酶解产生1mg木糖定义为一个酶活力单位，单位为U/g。

1.2纤维素酶酶活测定方法

酶活定义：以羧甲基纤维素钠为底物，在40℃，pH4.6的条件下，每小时酶解产生1mg葡萄糖定义为一个酶活力单位(U)，酶活单位以U/g表示。

1.3淀粉酶活测定方法

酶活定义：以淀粉为底物，在40℃，pH6.8的条件下，每小时酶解产生1mg葡萄糖定义为一个酶活力单位(U)，酶活单位以U/g表示。

1.4蛋白酶活测定方法

酶活定义：以酪素未底物，在40℃，pH4.6的条件下，每分钟酶解产生1μg酪氨基定义为一个酶活力单位(U)，酶活单位以U/g表示。

1.5葡聚糖活测定方法

酶活定义：以β葡聚糖为底物，在40℃，pH5.6的条件下，每小时酶解产生1mg葡萄糖定义为一个酶活力单位，单位为U/g。

1.6脂肪酶活测定方法

酶活定义：以橄榄油为底物，在30℃，pH8.0的条件下，每分钟酶解产生1μmol游离脂肪酸定义为一个酶活力单位，单位为U/g。

2、培养基编号1～6，配方如下：

1)麦麸98克，玉米芯粉2克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水101mL；

2)麦麸90克，玉米芯粉10克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水101mL；

3)麦麸80克，玉米芯粉20克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水101mL；

4)麦麸70克，玉米芯粉30克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水101mL；

5)麦麸60克，玉米芯粉40克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水101mL；

6)麦麸55克，玉米芯粉45克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水101mL。

3、不同比例麦麸和玉米芯粉的产酶培养基对产酶效果的影响，如表1所示：

表1不同比例麦麸和玉米芯粉的产酶培养基的产酶效果

实施例4不同含水量的产酶培养基的产酶效果

1、酶活定义同实施例3。

2、培养基编号1～6，加水量不同，配方如下：

1)麦麸70克，玉米芯粉30克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水101mL；

2)麦麸70克，玉米芯粉30克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水121.2mL；

3)麦麸70克，玉米芯粉30克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水141.4mL；

4)麦麸70克，玉米芯粉30克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水161.6mL；

5)麦麸70克，玉米芯粉30克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水181.8mL；

6)麦麸70克，玉米芯粉30克，(NH4)₂SO₄0.5克，KH₂PO₄，0.5克，水202mL。

3、不同含水量的产酶培养基对产酶效果的影响，如表2所示：

表2不同含水量的产酶培养基的产酶效果

实施例5微生物净水助剂在水体净化中的应用

本实施例的实验是针对养猪场废水的生物处理，分为对照组和处理组：对照组是只使用微生物净水剂对养猪场废水的生物处理；处理组是将实施例1制备的微生物净水助剂与微生物净水剂联合用于养猪场废水的生物处理，其中，微生物净水助剂的添加量为处理水量的0.035％，微生物净水剂使用浓度为10⁷CFU/ml。

COD测定方法为高锰酸钾法。

微生物净水助剂对养猪场污水COD、氨态氮和亚硝酸盐的影响如图1～3所示，从图中可以看出，相对于对照组，添加有微生物净水助剂的处理组其净水效果非常明显，微生物净水助剂的加入大大提高了对养猪场污水的净化速度，使污水COD、氨态氮和亚硝酸盐的浓度迅速下降，而且净化效果也非常显著，10天后COD、氨态氮、亚硝酸盐的去除率分别达到42.5％、63.5％和54.3％。

Claims

1、一种微生物净水助剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将黑曲霉CCAM080003接种到土豆培养基上，恒温培养活化；

(2)将上述活化菌种接入种子扩大培养基中，恒温培养；

2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的扩大培养基和产酶培养基是按水∶固体成分＝1～2∶1的质量比，将固体成分与水混合即得，培养基的pH值自然，其中，固体成分按质量百分比含有麸皮50％～98.8％、玉米芯1％～50％、(NH4)2SO4 0.1％～5％、KH2PO4 0.1％～5％。

3、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所述的恒温培养温度为28～30℃，培养时间为60～90小时。

4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中，所述的恒温培养温度为28～30℃，培养时间为60～90小时。

5、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中，扩大的菌种的接种量为培养基质量的0.1％～1％。

6、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中，所述的恒温发酵培养温度为28～30℃，湿度为85％～90％。

7、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中，所述干燥的温度为40℃～45℃，干燥产物的含水量为产物总质量的10％～12％。

8、一种根据权利要求1～7的制备方法所得的微生物净水助剂的应用，其特征在于，在污染水体处理中将微生物净水助剂用水悬浮后直接均匀喷洒在需处理的水体中即可或将微生物净水助剂用水悬浮30分钟，每5分钟搅拌一次，然后用纱布过滤，滤液稀释后均匀喷洒在需处理的水体中即可。