CN102206585B - 用于净化水质的微生物复合制剂及其制备方法 - Google Patents

用于净化水质的微生物复合制剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于净化水质的微生物复合制剂及其制备方法，其特征在于，由地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、黄原胶降解菌和梭形杆菌分别进行单菌种培养，得到种子培养液后，接种于同一种培养基中，然后进行种子罐发酵和发酵罐发酵培养得到产品制剂；该制剂中所述的五种菌种的菌数均≥1.0×109cfu/ml。本发明的方法可以使各菌种都充分生长，在不降低各菌种效用的同时大大缩短培养周期；在投入受污染水体后，各菌种各司其职，协同作用，有效降低水中COD、总氮、总磷和氨氮含量。

Description

用于净化水质的微生物复合制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于净化河道、湖泊、景观水体水质的微生物复合制剂，属于微生物发酵领域，特别涉及一种用于净化水质的微生物缝合制剂及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对生活条件和居住环境提出了更高的要求。大量人工设计水景被应用于新型公园、生活小区建设中，给人们增添了一道靓丽的风景。由于这些景观是人工营造的，要使其短时间内具有自我净化的能力，就必须快速建立一个动态平衡的生态系统来发挥作用，其中微生物发挥了举足轻重的作用。
同时，随着人类活动的加强，各种水体包括河道、湖泊和各种景观水体的污染越来越严重，甚至出现了发“绿”、发“臭”等现象，不仅影响了景观水域的视觉效果，更影响了周围居住环境和城市环境的改善。因此，行之有效的景观水处理技术成为各大中小城市迫切要解决的课题。
在现行处理景观污水的方法中，绝大多数以物理、化学方法控制污水为主，这些方法不仅投资大、维护成本昂贵、而且难以达到长期治理效果。而通过构建生态系统的方法来处理污水不仅能耗低、维护成本低且水质稳定效果长久，已广泛被各界人士认可和接受。而在人工构建的生态系统中，微生物在降解有机物含量(BOD)、除氮、除磷上都发挥了不可替代的作用。
现有的微生物制剂中，为了使微生物发挥其最大作用，同时会在微生物制剂和使用设备上改进，如加入活化酶活化微生物、在制剂中添加有净化水质的植物、利用设备喷洒增大微生物制剂与水体接触面积等，这些方法有时不能使菌种充分生长，并且增加了培养周期，在制备和使用时也都大大增加了成本。在复合微生物制剂中，各菌种的菌数的提高才能使其得到最大功效的发挥。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于净化水质的微生物复合制剂及其制备方法，将各菌种分开培养，每种菌均可以充分生长，同时缩短培养周期，有效降低水中COD、总氮、总磷和氨氮含量。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种用于净化水质的微生物复合制剂及其制备方法，是通过以下的步骤实现的：
(1)微生物复合制剂中各菌种种子液单独制备：
取1体积的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)、黄原胶降解菌(Paenibacillus lautus)和梭形杆菌(Lysinibacillussphaericus)，分别接入到100倍体积的所述五种菌种各自的液体LB培养基中制成菌液，放入恒温摇床过夜培养，第二日取0.5倍所述菌液分别接种到液体培养基种子瓶中，恒温振荡培养10-12h，得所述五种菌种各自的种子培养液；
(2)种子罐多菌种混合培养：
对种子罐进行高压蒸汽灭菌，配置种子罐内的培养基，加入培养基后再次进行高压蒸汽灭菌，然后将所述五种菌种各自的种子培养液接种到所述种子罐中合并，恒温培养10-12h，得多菌种复合种子培养液；
(3)发酵罐发酵培养：
对发酵罐进行高压蒸汽灭菌，配置发酵罐内的培养基，加入培养基后再次进行高压蒸汽灭菌，将所述多菌种复合种子培养液通过移种管道，从所述种子罐中移种至发酵罐，恒温培养10-12h，得微生物复合制剂。
所述步骤(1)中地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)液体LB培养基为：1L蒸馏水中加红糖30克、胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克和磷酸二氢钠2克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
所述步骤(1)中枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)液体LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克、磷酸二氢钠2克和硫酸铵2.5克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
所述步骤(1)中环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)液体LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
所述步骤(1)中黄原胶降解菌(Paenibacillus lautus)液体LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克、黄原胶3克和七水硫酸镁8克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
所述步骤(1)中梭形杆菌(Lysinibacillus sphaericus)液体LB培养基为：梭形杆菌所用的LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
所述步骤(1)中五种菌种的菌液为菌数大于1.0×109cfu/ml。
所述步骤(2)中的高压蒸汽灭菌条件控制在真空度0.102MPa，时间为30-40min，温度为37℃。
所述步骤(2)中的种子罐内培养基为：5L水中加25克牛肉膏、酵母12.5克和氯化钠25克。
所述步骤(2)中恒温培养期间用氢氧化钠控制pH在7.5-8.0之间，DO控制在5mg/L以上。
所述步骤(3)中的高压蒸汽灭菌条件控制在真空度0.102MPa，时间为30-40min，温度为37℃。
所述步骤(3)中的发酵罐内培养基为：50L水中加250克牛肉膏、酵母125克和氯化钠250克。
所述步骤(3)中恒温培养期间用氢氧化钠控制pH在7.5-8.0之间，DO控制在5mg/L以上。
所述步骤(3)中在移种以前对移种管道进行高压蒸汽灭菌，条件为：真空度0.102MPa，时间为30-40min。
本发明所制备的微生物复合制剂，在投入水体后，所选用的菌种的功能分别如下：
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)：能够消化由蛋白质构成的污物，有效降低水质中的化学需氧量(COD)，并且有良好的除氮去磷效果，并能够抑制水生动物致病菌的生长和繁殖。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)：能大量消耗水中的有机物，可迅速有效降解氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，维持水体的pH值。
环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)：能够分解蛋白质、复杂多糖，降低水中有机物含量，并有很强的反硝化作用，能有效去除水中的氮源污染物。
黄原胶降解菌(Paenibacillus lautus)：能够专一性地降解黄原胶，从而降低水体的黏度和浊度，增加水体的流动性和透明度。
梭形杆菌(Lysinibacillus sphaericus)：能够有效降低水中脂肪族化合物的含量。
本发明的有益效果为：本发明将不同特性的菌种分别培养得到种子培养液，等其达到指数生长期再接种于同一培养基中混合培养。用此方法可使各菌种都充分生长，在不降低各菌种的效用下大大缩短培养周期。将此发明制备的微生物复合制剂应用到新建的人工生态系统或受污的水质环境后，各菌种能各司其职、协同作用，从而能有效降低水中的COD、总氮、总磷、氨氮含量。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
一、微生物复合制剂的制备：
(1)微生物复合制剂中各菌种种子液单独制备：
a、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)种子培养液制备：第一日晚上取10μl地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)甘油保种菌接入到1ml液体LB培养基中，放入37℃恒温摇床中，200r/min过夜培养，第二日早上取500μl上述菌液接到50ml液体培养基种子瓶中，37℃，200r/min震荡培养12小时，得到地衣芽孢杆菌菌数≥1.0×109cfu/ml的种子培养液。所述的液体LB培养基为：1L蒸馏水中加红糖30克、胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克和磷酸二氢钠2克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
b、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)种子培养液制备：培养方法同前述地衣芽孢杆菌的培养方法，但所用培养基略有不同。枯草芽孢杆菌所用LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克、磷酸二氢钠2克和硫酸铵2.5克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
c、环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)种子培养液制备：培养方法同前述地衣芽孢杆菌的培养方法，但所用培养基略有不同。环状芽孢杆菌所用的LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
d、黄原胶降解菌(Paenibacillus lautus)种子培养液制备：培养方法同前述地衣芽孢杆菌的培养方法，但所用培养基略有不同。黄原胶降解菌所用的LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克、黄原胶3克和七水硫酸镁8克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
e、梭形杆菌(Lysinibacillus sphaericus)种子培养液制备：培养方法同前述地衣芽孢杆菌的培养方法，但所用培养基略有不同。梭形杆菌所用的LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克，pH调至7.5-8.0之间用高压蒸汽灭菌。
上述菌种高压蒸汽灭菌条件是：真空度0.102MPa，时间是30-40min。
(2)种子罐多菌种混合培养：
a、第二日白天对5L种子罐进行空消(高压蒸汽灭菌，0.102MPa)40分钟、配制种子罐内的培养基、加培养基后进行实消(高压蒸汽灭菌，0.102MPa)40分钟。所述的培养基为：5L水中加25克牛肉膏、酵母12.5克和氯化钠25克。
b、第二日晚上将培养好的50ml地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)种子培养液、50ml尼氏芽孢杆菌(Bacillusnealsonii)种子培养液、50ml黄原胶降解菌(Paenibacillus lautus)种子培养液、50ml假单胞菌(Pseudomonas chloritidismutans)种子培养液和50ml梭形杆菌(Lysinibacillus sphaericus)种子培养液在无菌条件下接种到种子罐中，搅拌机转速200r/min，37℃恒温培养12小时。其间用氢氧化钠控制pH在8.0左右，DO控制在5mg/L以上。
(3)发酵罐发酵培养：
a、第二日白天对50L发酵罐进行空消(高压蒸汽灭菌，0.102MPa)40分钟、配制种子罐内的培养基、实消(高压蒸汽灭菌，0.102MPa)40分钟。所述的培养基为：50L水中加250克牛肉膏，酵母125克和氯化钠250克。
b、第三日移种前对移种管道进行空消(高压蒸汽灭菌，0.102MPa)40分钟。
c、将种子罐的菌液通过调节罐内压力差引种到发酵罐，罐内搅拌机转速控制在200r/min左右，37℃培养至少12小时。其间用氢氧化钠控制pH在7.5-8.0，DO控制在5mg/L以上。移种后对种子罐进行清洗、空消、实消，准备下一次的发酵。
d、第三日晚上收集发酵液，备用。
二、微生物复合制剂的应用实施例
将上述制备的微生物应用于不同的水体中，测量其改善水体水质的能力。
实施例1
净化河道水体水质
应用于1万立方米的劣V水体，应用前取10个采样点的平均水质指标分别为：COD为178.25mg/L，总氮为14.89mg/L，氨氮为10.31mg/L，总磷6.795mg/L。
使用方法：按照5ppm的浓度稀释后全水体泼洒法，连用3天，每天1次。以后每周一次，全水体泼洒6次。
试验结果：一个月后在同样采样点取水样，测的平均水质指标分别为：COD为34.95mg/L，降低了80.4％；总氮为2.21mg/L，降低了85.2％；氨氮为1.37mg/L，降低了86.7％；总磷1.352mg/L，降低了80.1％。所测水体指标基本上近V类水标准限值。
实施例2
净化湖泊水体水质
应用于5万立方米的劣V水体，应用前取20个采样点的平均水质指标分别为：COD为86.70mg/L，总氮为5.31mg/L，氨氮为3.09mg/L，总磷0.773mg/L。
使用方法：按照5ppm的浓度稀释后全水体泼洒法，连用3天，每天1次。以后每周一次，全水体泼洒6次。
试验结果：一个月后在同样采样点取水样，测的平均水质指标分别为：COD为15.70mg/L，降低了81.9％；总氮为1.24mg/L，降低了76.7％；氨氮为0.89mg/L，降低了71.2％；总磷0.170mg/L，降低了78％，所测水体指标均低于IV类水标准限值。
实施例3
净化景观水体水质
应用于小区内景观水体，应用前取3个采样点的平均水质指标分别为：COD为50.50mg/L，总氮为4.95mg/L，氨氮为2.89mg/L，总磷0.866mg/L。
使用方法：按照5ppm的浓度稀释后全水体泼洒法，连用3天，每天1次。以后每周一次，全水体泼洒6次。
试验结果：一个月后在同样采样点取水样，测的平均水质指标分别为：COD为8.78mg/L，降低了82.6％；总氮为0.59mg/L，降低了88.1％；氨氮为0.32mg/L，降低了88.9％；总磷0.15mg/L，降低了82.7％，所测水体指标均低于III类水标准限值。

Claims (9)

1.一种用于净化水质的微生物复合制剂的制备方法，其特征在于是通过以下的步骤实现的：
（1）微生物复合制剂中各菌种种子液单独制备：
取1体积的地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、环状芽孢杆菌（Bacillus circulans）、黄原胶降解菌(Paenibacillus lautus)和梭形杆菌(Lysinibacillus sphaericus），分别接入到100倍体积的所述五种菌种各自的液体LB培养基中制成菌液，放入恒温摇床过夜培养，第二日取0.5倍所述菌液分别接种到液体培养基种子瓶中，恒温振荡培养10-12h，得所述五种菌种各自的种子培养液；
（2）种子罐多菌种混合培养：
对种子罐进行高压蒸汽灭菌，配置种子罐内的培养基，加入培养基后再次进行高压蒸汽灭菌，然后将所述五种菌种各自的种子培养液接种到所述种子罐中合并，恒温培养10-12h，得多菌种复合种子培养液；
（3）发酵罐发酵培养：
对发酵罐进行高压蒸汽灭菌，配置发酵罐内的培养基，加入培养基后再次进行高压蒸汽灭菌，将所述多菌种复合种子培养液通过移种管道，从所述种子罐中移种至发酵罐，恒温培养10-12h，得微生物复合制剂。
2.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备 方法，其特征在于所述步骤（1）中地衣芽孢杆菌液体LB培养基为：1L蒸馏水中加红糖30克、胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克和磷酸二氢钠2克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌；
所述步骤（1）中枯草芽孢杆菌液体LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克、磷酸二氢钠2克和硫酸铵2.5克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌；
所述步骤（1）中环状芽孢杆菌液体LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌；
所述步骤（1）中黄原胶降解菌液体LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克、黄原胶3克和七水硫酸镁8克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌；
所述步骤（1）中梭形杆菌液体LB培养基为：1L蒸馏水中加胰蛋白胨10克、酵母5克、氯化钠10克，pH调至7.5-8.0之间，用高压蒸汽灭菌。
3.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中五种菌种培养后得到的种子培养液的菌数大于1.0×109cfu/ml。
4.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中的高压蒸汽灭菌条件控制在真空度0.102MPa，时间为30-40min。
5.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备 方法，其特征在于所述步骤（2）中的种子罐内培养基为：5L水中加25克牛肉膏、酵母12.5克和氯化钠25克。
6.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中恒温培养期间用氢氧化钠控制pH在7.5-8.0之间，DO控制在5mg/L以上。
7.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中的高压蒸汽灭菌条件控制在真空度0.102MPa，时间为30-40min。
8.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中的发酵罐内培养基为：50L水中加250克牛肉膏、酵母125克和氯化钠250克。
9.如权利要求1所述的用于净化水质的微生物复合制剂的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中恒温培养期间用氢氧化钠控制pH在7.5-8.0之间，DO控制在5mg/L以上。 
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