CN101475249A - 利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法及所得的复合肥料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，包括以下步骤：1)选用胶质芽孢杆菌作为生产菌；2)菌株活化及发酵培养：菌株经选择性培养基活化后，接种于种子菌生产培养基中培养，得种子菌；将种子菌接种于液体发酵培养基中发酵，得发酵液；3)微生物絮凝剂的制备：将发酵液自然沉淀，去上清；得微生物絮凝剂；4)处理养殖废水：将微生物絮凝剂与养殖废水按1∶40～60的体积比相混合，30～45min后，过滤，去除滤渣。本发明还同时提供了按照上述方法所获得的复合肥料。经本发明方法处理后的养殖废水能达到排放标准，还能获得施肥效果好的复合肥料。

Description

利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法及所得的复合肥料
技术领域
本发明涉及一种利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，以及由该方法所产生的复合肥料。
背景技术
养殖废水属于高有机物浓度、高N、P、K含量和高有害微生物数量的“三高”废水，需经处理才能排放于环境。在废水处理中，絮凝是一个不可缺少的工艺过程，传统的无机盐类絮凝剂效果不理想，且铝盐易引起老年痴呆症、影响生态环境；聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂具有强烈的神经毒性和很强的致畸、致癌和致突变效应。化学合成絮凝剂的这种不安全性和易造成二次污染使其应用受到极大地限制。与之比较，微生物絮凝剂具有安全、无毒、可生物降解、无二次污染等优点，因此近几年有关微生物絮凝剂的研究和开发日益受到青睐。微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的代谢产物，目前已报道的絮凝剂生产菌来源广泛，涉及细菌、放线菌、酵母菌和霉菌，其产生的絮凝剂主要成分有具有两性多聚电解质特征的糖蛋白、蛋白质、多糖、纤维素和DNA等生物高分子化合物，对工业及生活废水等有较好的絮凝效果，但在实际应用中存在絮凝活性低和絮凝剂用量大等缺点。
胶质芽孢杆菌是重要的土壤功能菌，具有一定的溶磷解钾和固氮活性，能分解土壤中不溶性的磷和钾以及固定氮源，提供作物营养；20世纪50年代，胶质芽孢杆菌类微生物肥料对作物的增产效果在前苏联已有广泛研究，20世纪90年代以来我国广泛应用于农业生产。胶质芽孢杆菌的重要特征在于能产丰富的荚膜多糖，荚膜多糖可络合固体悬浮物及P、K、Si等多种矿物营养，因此近年在废水处理及生物冶金等行业显示了很好的应用前景。
中国专利ZL200310111175.1公开了硅酸盐细菌和吸附性活性矿物所制成的硅酸盐细菌复合絮凝剂用于处理高浓度的有机废水，总有机碳、OD值显著降低，浊度去除率达到94.5％；处理鞣革工业废水，浊度去除率达到96％；处理化工废水，CODcr去除率达到55-98％，浊度去除率达到90％。但是该方法所需的发酵培养时间长、且利用微生物絮凝进行沉淀处理的时间也较长，这不但导致增加了生产成本，也不适宜于规模化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简便有效地利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，经该方法处理后的养殖废水能达到排放标准，还能获得施肥效果好的复合肥料。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，包括以下步骤：
1)、选用胶质芽孢杆菌作为生产菌；
2)、菌株活化及发酵培养：菌株经选择性培养基活化后，接种于种子菌生产培养基中，于30～32℃培养18～24h，得种子菌；将种子菌按体积比的2～5％接种量接种于液体发酵培养基中，30～32℃、通气条件下搅拌发酵3～4天；得发酵液；
3)、微生物絮凝剂的制备：将发酵液自然沉淀，去上清；得微生物絮凝剂；
4)、处理养殖废水：将微生物絮凝剂与养殖废水按1∶40～60的体积比相混合，30～45min后，过滤，去除滤渣。
作为本发明的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法的改进：选择性培养基配方为(g/L)：蔗糖5.0～10.0，Na2HPO4·12H2O 0.5～2.0，MgSO4·7H2O 0.2～0.5，土壤矿物0.5～2.0，CaCO30.1～0.5和琼脂粉15.0～20.0；pH7.0-7.5。
作为本发明的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法的进一步改进：种子菌生产培养基配方为(g/L)：蔗糖5.0～10.0，MgSO4·7H2O 0.2～0.5，K2HPO4·3H2O 0.5～2.0，(NH4)2SO41.0～3.0和CaCO3 0.1～0.5；pH7.0-7.5。
作为本发明的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法的进一步改进：液体发酵培养基为(g/L)：葡萄糖或蔗糖8.0～15.0，(NH4)2SO4 0.1～0.5，Na2HPO4·12H2O 0.5～2.0，MgSO4·7H2O 0.2～0.5，土壤矿物0.5～2.0和CaCO3 0.1～0.5；pH7.0-7.5。
作为本发明的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法的进一步改进：步骤4)的过滤采用200～300目筛。步骤2)的通气条件为：1.5～2.0V/V·min。
在本发明的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法中，土壤矿物可选用贵州云福化工有限责任公司公司生产的磷砂矿、江西帕兰特实业有限责任公司生产的磷矿粉等等。
本发明还同时提供了按照上述方法所获得的复合肥料：将滤渣于60～70℃温度下烘干，粉碎，得复合肥料。
本发明的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，选用了胶质芽孢杆菌作为生产菌；胶质芽孢杆菌营养要求简单，只需碳源、矿物营养即可产生大量多糖，因此胶质芽孢杆菌用于生产微生物絮凝剂具有成本低廉的优点。
本发明方法具有以下优点：一、通过培养基和发酵工艺优化，本发明的微生物絮凝剂发酵生产时间缩短，使生产成本得以显著降低；二、养殖废水在微生物絮凝处理过程中，结合过滤技术，处理过程仅需30-45min，显著缩短了处理时间；三、经本发明处理后的废水化学需要量、生物需氧量和浊度均下降96％以上，处理效果具有明显优势。
综上所述，本发明的处理养殖废水的方法，充分利用胶质芽孢杆菌的生物絮凝及供肥功能，处理养殖废水具有周期短、见效快、净化更彻底等优点；并且在有效处理养殖废水的同时，还能获得有机/无机复合肥，将养殖废物资源化应用于绿色农业生产，经济、社会和生态效益显著。
具体实施方式
实施例1、一种利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，依次进行以下步骤：
1)、选用胶质芽孢杆菌KNP414作为生产菌；该胶质芽孢杆菌KNP414可购于浙江理工大学的生物工程研究所；
在2008年第4期《核农学报》刊登的《离子束注入技术选育胶质芽孢杆菌KNP414的解磷突变菌株》中也曾报道过该菌株。
2)、菌株活化及发酵培养：
选择性培养基的配方(g/L)，以去离子水作为溶剂：
蔗糖5.0，Na2HPO4·12H2O 0.6，MgSO4·7H2O 0.2，土壤矿物1.0，CaCO3 0.2，琼脂粉15.0，pH7.0。
种子菌生产培养基的配方(g/L)，以去离子水作为溶剂：
蔗糖10.0，MgSO4·7H2O 0.5，K2HPO4·3H2O 1.0，(NH4)2SO4 2.0，CaCO3 0.2，pH7.0。
液体发酵培养基的配方(g/L)，以去自来水作为溶剂：
葡萄糖8.0，(NH4)2SO4 0.15，Na2HPO4·12H2O 1.0，MgSO4·7H2O 0.5，土壤矿物1.0，CaCO3 0.2，pH7.0。
胶质芽孢杆菌KNP414经选择性培养基活化(30℃培养36h)后，接种于种子菌生产培养基中，于30℃培养24h，得种子菌。
将种子菌按2％(体积比)接种量接种于液体发酵培养基中，在30℃、通气条件下搅拌发酵4天；该通气条件为1.5V/V·min，得发酵液。
3)、微生物絮凝剂的制备：将发酵液自然沉降，去上清；得微生物絮凝剂。
4)、处理养殖废水：
奶牛场废物经水洗、固液分离后，得养殖废水。
将微生物絮凝剂与养殖废水按1：60的体积比相混合，在絮凝吸附池中充分混匀30min后，经300目筛进行过滤，去除滤渣。
所得的处理水的化学需氧量(COD)由6750mg/L降至274mg/L，生物需氧量(BOD)由3900mg/L降至135mg/L，悬浮物(SS)由2500mg/L降至89mg/L，符合国家排放标准。
注：原数据为养殖废水的检测数据。
上述滤渣为有机物及P、K营养与微生物絮凝剂的复合体。该滤渣用烘干机在65℃温度下烘干，粉碎，过筛，包装，即为复合肥料I。
实施例2、一种利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，依次进行以下步骤：
1)、选用保藏号为CGMCC 1231的胶质芽孢杆菌(专利号200410079363.5的专利中公开了此菌株)作为生产菌；
2)、菌株活化及发酵培养：
选择性培养基配方(g/L)，以去离子水作为溶剂：
蔗糖6.0，Na2HPO4·12H2O 1.0，MgSO4·7H2O 0.2，土壤矿物1.0，CaCO30.2，琼脂粉15.0，pH7.3。
种子菌生产培养基配方为(g/L)，以去离子水作为溶剂：
蔗糖10.0，MgSO4·7H2O 0.2，K2HPO4·3H2O 1.5，(NH4)2SO42.0，CaCO3 0.2，pH7.3。
液体发酵培养基配方(g/L)，以去自来水作为溶剂：
葡萄糖12.0，(NH4)2SO4 0.3，Na2HPO4·12H2O 1.0，MgSO4·7H2O 0.2，土壤矿物1.5，CaCO3 0.2，pH7.3。
胶质芽孢杆菌CGMCC 1.231经选择性培养基活化(30℃培养36h)后，接种于种子菌生产培养基中，于32℃培养18h，得种子菌；将种子菌按体积比5％接种量接种于液体发酵培养基中，在30℃、通气条件下搅拌发酵4天，该通气条件为2.0V/V·min，得发酵液。
3)、微生物絮凝剂的制备：将发酵液自然沉降，去上清；得微生物絮凝剂。
4)、处理养殖废水：
猪场废物经水洗、固液分离后，得养殖废水。
将微生物絮凝剂与养殖废水按1：45的体积比相混合，在絮凝吸附池中充分混匀35min后，经200目筛进行过滤，去除滤渣。
所得的处理水的化学需氧量(COD)由5200mg/L降至203mg/L，生物需氧量(BOD)由3000mg/L降至100mg/L，悬浮物(SS)由1975mg/L降至70mg/L，符合国家排放标准。
注：原数据为养殖废水的检测数据。
上述滤渣为有机物及P、K营养与微生物絮凝剂的复合体。该滤渣用烘干机在70℃温度下烘干，粉碎，过筛，包装，即为复合肥料II。
实施例3、一种利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，依次进行以下步骤：
1)、选用保藏号为CGMCC 1153的胶质芽孢杆菌(专利号为200410043837.0公开了此菌株)作为生产菌；
2)、菌株活化及发酵培养：
选择性培养基配方(g/L)，以去离子水作为溶剂：
蔗糖10.0，Na2HPO4·12H2O 1.0，MgSO4·7H2O 0.4，土壤矿物0.8，CaCO3 0.4，琼脂粉17.0，pH7.0。
种子菌生产培养基配方为(g/L)，以去离子水作为溶剂：
蔗糖8.0，MgSO4·7H2O 0.4，K2HPO4·3H2O 1.0，(NH4)2SO4 2.5，CaCO3 0.4，pH7.2。
液体发酵培养基配方(g/L)，以去自来水作为溶剂：
蔗糖15.0，(NH4)2SO4 0.5，Na2HPO4·12H2O 2.0，MgSO4·7H2O 0.5，土壤矿物2.0，CaCO3 0.5，pH7.5。
胶质芽孢杆菌CGMCC 1153经选择性培养基活化(30℃培养36h)后，接种于种子菌生产培养基中，于30℃培养24h，得种子菌；将种子菌按体积比3％接种量接种于液体发酵培养基中，在30℃、通气条件下搅拌发酵3天，该通气条件为1.8V/V·min，得发酵液。
3)、微生物絮凝剂的制备：将发酵液自然沉降，去上清；得微生物絮凝剂。
4)、处理养殖废水：
猪场废物经水洗、固液分离后，得养殖废水。
将微生物絮凝剂与养殖废水按1：50的体积比相混合，在絮凝吸附池中充分混匀45min后，经250目筛进行过滤，去除滤渣。
所得的处理水的化学需氧量(COD)由5140mg/L降至185mg/L，生物需氧量(BOD)由3220mg/L降至110mg/L，悬浮物(SS)由1987mg/L降至67mg/L，符合国家排放标准。
注：原数据为养殖废水的检测数据。
上述滤渣为有机物及P、K营养与微生物絮凝剂的复合体。该滤渣用烘干机在60℃温度下烘干，粉碎，过筛，包装，即为复合肥料III。
实施例4、复合肥料I在番茄上的应用效果
将复合肥料I作为基肥，亩用量为30kg，施用于种植地，移栽番茄苗，按常规方法进行后续管理，同时设置不施复合肥的空白对照，每个处理重复3次。按随机区间排列，每个区间50m2。一个月后观察番茄长势，结果施复合肥的番茄株高比对照高12.0％，茎粗比对照增大约11.4％。最后统计番茄产量，结果处理组的产量比对照组高27.3％。可见，复合肥料I具有显著的促生长和提高产量的效果。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，其特征是包括以下步骤：
1)、选用胶质芽孢杆菌作为生产菌；
2)、菌株活化及发酵培养：菌株经选择性培养基活化后，接种于种子菌生产培养基中，于30～32℃培养18～24h，得种子菌；将种子菌按2～5％体积比的接种量接种于液体发酵培养基中，30～32℃、通气条件下搅拌发酵3～4天；得发酵液；
3)、微生物絮凝剂的制备：将发酵液自然沉淀，去上清；得微生物絮凝剂；
4)、处理养殖废水：将微生物絮凝剂与养殖废水按1：40～60的体积比相混合，30～45min后，过滤，去除滤渣。
2、根据权利要求1所述的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，其特征是：所述选择性培养基配方为：蔗糖5.0～10.0，Na2HPO4·12H2O 0.5～2.0，MgSO4·7H2O 0.2～0.5，土壤矿物0.5～2.0，CaCO3 0.1～0.5和琼脂粉15.0～20.0，以上计量单位为g/L；pH7.0～7.5。
3、根据权利要求1或2所述的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，其特征是：所述种子菌生产培养基配方为：蔗糖5.0～10.0，MgSO4·7H2O 0.2～0.5，K2HPO4·3H2O 0.5～2.0，(NH4)2SO4 1.0～3.0和CaCO3 0.1～0.5，以上计量单位为g/L；pH7.0～7.5。
4、根据权利要求3所述的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，其特征是：所述液体发酵培养基为：葡萄糖或蔗糖8.0～15.0，(NH4)2SO4 0.1～0.5，Na2HPO4·12H2O 0.5～2.0，MgSO4·7H2O 0.2～0.5，土壤矿物0.5～2.0和CaCO3 0.1～0.5，以上计量单位为g/L；pH7.0～7.5。
5、根据权利要求4所述的利用微生物絮凝剂处理养殖废水的方法，其特征是：所述过滤采用200～300目筛。
6、根据权利要求1～5中任意一种方法所获得的复合肥料，其特征是：将滤渣于60～70℃温度下烘干，粉碎，得复合肥料。
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