CN102872475B

CN102872475B - 一种除臭降铬的生物制剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102872475B
Application number: CN201210365005.5A
Authority: CN
Inventors: 林萍; 黄亮
Original assignee: Tianjin Boman Biological Technology Co ltd
Current assignee: Tianjin Boman Biological Technology Co ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN102872475A

Abstract

本发明公开了一种环保型复合微生物制剂及其制备方法，属于环境生物技术领域，本发明的复合微生物制剂，包括如下组分：(1)占总重量10％的复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂由掷孢酵母、球形芽孢杆菌、植物乳杆菌和类球红细菌组成；(2)占总重量90％的微生物载体，组成为麸皮或米糠20-50份；有机膨润土160-300份；水40-80份。本发明复合细菌和真菌，扩大了适用范围，不仅可用于城市固体生活垃圾、生产污水等的除臭处理，而且可用于被重金属铬污染的废水的降解。

Description

一种除臭降铬的生物制剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型复合微生物制剂，属于环境生物技术领域，可用于城市固体生活垃圾、生产污水等的除臭处理以及被重金属铬污染的废水的降解。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城市化进程的不断推进，室内外环境污染问题越来越严重，特别是恶臭问题日益突出。我国的环境污染恶臭气体主要来源于城市垃圾填埋场及中转站、污水处理厂、畜禽养殖场等场所。家庭卫生间和厨房下水道中由于种种原因(比如粪便、肥皂水和一些厨房有机污水等物质的排放)也会散发臭气。恶臭除了引起人们心理厌恶等不愉快的感觉外，还会导致人们恶心、头痛、食欲不振、失眠等身体不适，直接影响人类的生活，危害人类健康。除此之外，恶臭气体也是空气污染的重要来源，给生态环境带来不利影响。随着物质生活水平的提高，人们对环境质量要求越来越高，因此，对恶臭污染的治理也变得越来越迫切。

根据恶臭气体的特征发臭基团不同，可将恶臭气体分为5类：①含硫的化合物，如硫化氢、二氧化硫、硫醇和硫醚等；②含氮的化合物，如胺类、酰胺和吲哚等；③卤素及其衍生物，如氯气和卤代烃等；④烃类，如烷烃、烯烃、炔径、芳香烃等；⑤含氧的有机化合物，如醇、酚、醛酮、有机酸等。气相色谱检测表明，绝大多数恶臭气体为含疏、氮、氧的化合物，其中，对人、畜健康影响最大的有害气体是氨气和硫化氢。

目前，对恶臭污染的治理方法主要包括物理法、化学法和生物法。生物脱臭法是20世纪50年代后期发展起来的，利用微生物降解恶臭物质，达到去除臭味的目的。生物除臭因其与物理法和化学法相比具有处理效率高、无二次污染、费用低廉和管理维护方便等优越性，已经成为恶恶臭污染治理的主要方向。

此外，污水中的重金属排放也日渐成为一个不可忽视的环境问题，重金属污染威胁着周围的环境及人类的健康。根据GB 8978-1996污染综合排放标准，重金属铬是我国环境保护中优先控制的污染物之一。三价铬和六价铬被疑有致癌作用，一般认为六价铬的毒性更强，是三价铬的100倍，更易为人体吸收，可在体内蓄积。铬主要用于金属加工、电镀、制革等行业，在生产过程中，为了防止循环水对设备的腐蚀，常需加入铬酸盐，工厂排放的废水是环境中铬的主要人为来源。废水中的铬主要是六价化合物，如铬酸根离子(CrO₄)^2-，对含铬废水的处理，已成为电镀、电子产品加工等行业中急需解决的环境问题。

现阶段用于重金属废水处理的化学法、离子交换法、电解法、活性炭吸附法等处理技术，具有费用较高、产生二次污染等不足，近年来人们致力于高效环保型重金属废水处理技术和工艺的研发。由于生物吸附法具有廉价、高效、无二次污染、吸附材料来源广泛等优点，成为铬、铜、镉等重金属废水处理的研究热点。微生物处理含铬废水是依据获得的高效功能菌对铬的静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用和沉淀作用，使铬沉积，经固液分离，使废水得到净化。但生物吸附剂多用复合菌种的活性污泥培养制得，容易出现含铬污泥的二次污染问题。

发明内容

本发明通过培养复合微生物菌液，配合有机膨润土等微生物载体，制备得到一种环保型复合微生物制剂，通过各类菌体自身的繁殖实现对固体垃圾及废水中的污染物的分解，减少臭气化合物的产生，消除臭味。

本发明的另一个目的在于，此复合微生物制剂中的掷孢酵母菌对铬的化合物有较好的生物吸附作用，呈现明显的降铬功效，因此，可用于含铬废水的治理。此外，该制剂的制备方法简单，复合菌种采用常规培养基即可，避免活性污泥带来的二次污染，具有经济实用的特点。

本发明是由以下技术方案实现的：

一种复合微生物制剂，包括如下组分：

(1)占总重量10％的复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂由掷孢酵母(Sporobolomycesroseus)，球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)，植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)组成；

(2)占总重量90％的微生物载体，组成为麸皮或米糠20-50份；有机膨润土160-300份；水15-40份，重量份数混合。

优选的，所述微生物载体组成为，麸皮或米糠30-40份，有机膨润土200-250份，水20-25份，重量份数混合。

所述复合微生物制剂的制备方法如下：

(1)菌种的放大培养

掷孢酵母(Sporobolomyces roseus)培养用培养基：葡萄糖20g，蛋白胨5g，酵母浸出粉2g，MgSO₄ 0.005g，蒸馏水1000mL，pH 5.5-6.0。在28℃条件下培养24-72h。

球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)培养用LB培养基：蛋白胨1％，酵母浸膏0.5％，氯化钠1％，pH7.0。在37℃条件下培养24-48h。

植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)培养用MRS培养基：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，KH₂PO₄ 2g，柠檬酸三钠2g，乙酸钠2g，葡萄糖20g，Tween80 1mL，MgSO₄·7H₂O0.58g，MnSO₄·H₂O 0.25g，蒸馏水1000mL，pH 6.2-6.4。在37℃条件下培养24-72h。

类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)培养用改进的RCVBN培养基：DL苹果酸4克，磷酸二氢钾和磷酸二氢钾缓冲液10mL，MgSO₄·7H₂O 0.12g，硫酸铵1g，二水氯化钙75mg，乙二胺四乙酸钠20mg，酵母膏0.1g，微量金属元素贮液1mL，蒸馏水1000mL，pH 6.8-7.0。置于30℃、3000lux光照培养箱中培养36-72h。

(2)混合发酵

将上述所得各菌体培养液进行活菌数测定后混合：混合菌液以10-15％的接种量接入发酵培养基中，发酵培养基含10％的废糖蜜，2％的麦芽汁及7％的氯化钠，其余成分为水，25-30℃密闭发酵3-5天得复合微生物菌剂。

所述混合菌液中各菌的份数为掷孢酵母100-200份、球形芽孢杆菌40-120份、植物乳杆菌80-160份、类球红细菌30-100份。

(3)将米糠或麸皮与有机膨润土粉末按比例混合均匀，添加水搅拌成均匀黏糊状，再按质量比例加入上述复合微生物菌液，使菌体细胞与载体粘结充分后即制得本发明的复合微生物制剂。

有益效果：

潮湿的环境有利于细菌生存，对于水溶性的污染物，利用细菌进行生物降解，可以得到很好的去除效果；真菌可在较干燥的环境中生长，水溶性差的物质能够直接与真菌接触并被降解。另外，真菌适宜在pH值小于7的环境中生存，因此，在处理酸性臭气或出现酸性积累时，不需要加入碱性物质调节pH值，特别是对于某些有机物，如疏水性或水溶性差的有机物，真菌的降解效率高于细菌的降解效率。本发明复合细菌和真菌，扩大了适用范围。

球形芽孢杆菌可以有效分解各种碳水化合物及氨基酸，减少臭气化合物的产生，消除臭味，同时，其产生的二元毒素对蚊虫还有杀灭效果，可以抑制其他有害微生物的生长，控制疾病的传播；植物乳杆菌在培养过程中能合成对大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌、梭状芽孢杆菌等致病菌的抑制物而不影响自己的活性，培养过程中产生的乳酸可有效的中和臭气成分氨等，还可重新用于复合微生物菌剂的持续生长；类球红细菌可进行光合作用，能够以硫化氢或小分子有机物作为供氢体，以小分子有机物作为碳源，以氨盐、氨基酸等作为氮源，从而迅速消除含氮、硫和有机酸的有害物质，实现改善环境的目的。随着时间的延续.一旦菌株的营养基质(如蛋白质)减少，菌群就会数量锐减或休眠.而酵母菌仍能利用氨基酸、糖类及其他有机物质，通过发酵，产生出促进细胞分裂的活性物质。为其他有效微生物增殖提供所需要的营养基质。此外，本发明中使用的掷孢酵母对铬吸附具有较好的生物吸附性能，可用于处理含铬工业废水。故本发明不仅可用于城市固体生活垃圾、生产污水等的除臭处理，还可以用于被重金属铬污染的废水的降解。

具体实施方式

以下通过具体实施方式描述本发明，但不限制本发明。

实施例1

一种复合微生物制剂，包括如下组分：

(1)占总重量10％的复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂由掷孢酵母、球形芽孢杆菌、植物乳杆菌和类球红细菌组成；

(2)占总重量90％的微生物载体，其中，麸皮或米糠50份，有机膨润土200份，水25份，重量份数混合。

所述复合微生物菌剂的制备方法如下：

(1)菌种的放大培养

植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)培养用MRS培养基：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，KH₂PO₄ 2g，柠檬酸三钠2g，乙酸钠2g，葡萄糖20g，Tween80 1mL，MgSO₄·7H₂O0.58g，MnSO₄·H₂O 0.25g，蒸馏水1000mL，pH 6.2-6.4。在37℃条件下培养24-72h。

(2)混合发酵

将上述所得各菌体培养液进行活菌数测定后混合，混合微生物以15％的接种量接入发酵培养基中，发酵培养基含10％的废糖蜜，2％的麦芽汁及7％的氯化钠，其余成分为水，30℃密闭发酵3天得复合微生物菌剂。

所述混合菌液中各菌的份数为掷孢酵母菌100份，球形芽孢杆菌120份，植物乳杆菌160份和类球红细菌80份。

菌种优选来源：掷孢酵母：CGMCC 2.2151，CGMCC 2.2150，CGMCC 2.2149；类球红细菌：CGMCC 1.2174，CGMCC 1.2182，CGMCC 1.2183；植物乳杆菌：CGMCC 1.555，CGMCC1.556，CGMCC 1.557；球形芽孢杆菌：CGMCC 1.559，CGMCC 1.270；以上菌种均可购买于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)。

复合微生物制剂的制备方法如下：

(1)菌种的放大培养

将掷孢酵母菌经斜面活化后接入液体培养基，置于200r/min的摇床上，在28℃条件下培养24h；将球形芽孢杆菌经斜面活化后接入液体培养基，在37℃的条件下培养48h；将植物乳杆菌经斜面活化后接入液体培养基，在37℃的条件下培养72h；将类球红细菌经斜面活化后接入液体培养基培养，在30℃条件下，3000lux光照培养箱中培养48h。

掷孢酵母(Sporobolomyces roseus)培养用培养基：葡萄糖20g，蛋白胨5g，酵母浸出粉2g，MgSO₄ 0.005g，蒸馏水1000mL，pH 5.5-6.0；球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)培养用LB培养基：蛋白胨1％，酵母浸膏0.5％，氯化钠1％，pH7.0；植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)培养用MRS培养基：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，KH₂PO₄ 2g，柠檬酸三钠2g，乙酸钠2g，葡萄糖20g，Tween80 1mL，MgSO₄·7H₂O 0.58g，MnSO₄·H₂O 0.25g，蒸馏水1000mL，pH 6.2-6.4；类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)培养用改进的RCVBN培养基：DL苹果酸4克，磷酸二氢钾和磷酸二氢钾缓冲液10mL，MgSO₄·7H₂O 0.12g，硫酸铵1g，二水氯化钙75mg，乙二胺四乙酸钠20mg，酵母膏0.1g，微量金属元素贮液1mL，蒸馏水1000mL，pH 6.8-7.0。

检测各微生物的菌数，保证每种菌的活菌数量≥1×10⁸/mL，按重量份数将其混合：掷孢酵母菌100份，球形芽孢杆菌120份，植物乳杆菌160份和类球红细菌80份。

(2)混合菌液以15％的接种量接入发酵培养基中进行混合发酵，发酵培养基含10％的废糖蜜，2％的麦芽汁及7％的氯化钠，其余成分为水。30℃条件下，密闭发酵3天，保证活菌数≥1×10⁸/mL，制得复合微生物菌液。

(3)按麸皮50份和有机膨润土200份的重量份数混合，添加25重量份数的水使其成糊状制得微生物载体，再将10％的复合微生物菌液和90％的微生物载体搅拌均匀即制得复合微生物制剂。

实施效果试验：将本发明的复合微生物制剂置于某生活小区的带盖垃圾桶顶处2小时后，基本闻不见任何异味，检测氨气去除率达92％，硫化氢去除率达90％；连续放置一周，垃圾桶周围蚊虫明显减少，路过行人反映无明显令人嗅觉不舒服的气味。

实施例2基本同例1

复合微生物制剂的制备方法如下：

(1)菌种的放大培养

将掷孢酵母菌经斜面活化后接入液体培养基，置于200r/min的摇床上，在28℃条件下培养72h；将球形芽孢杆菌经斜面活化后接入液体培养基，在37℃条件下培养24h；将植物乳杆菌经斜面活化后接入液体培养基，在37℃条件下培养48h；将类球红细菌经斜面活化后接入液体培养基，在30℃，3000lux光照培养箱中条件下培养48h。各菌培养基同实施例1。

检测各微生物的菌数，保证每种菌的活菌数量≥1×10⁸/mL，按重量份数将其混合：掷孢酵母菌150份，球形芽孢杆菌80份，植物乳杆菌120份和类球红细菌30份。

(2)以10％的接种量接入发酵培养基中进行混合发酵，发酵培养基含10％的废糖蜜，2％的麦芽汁及7％的氯化钠，其余成分为水。30℃条件下，密闭发酵3天，保证活菌数≥1×10⁸/mL，制得复合微生物菌液。

(3)按麸皮30份和有机膨润土160份的重量份数混合，添加20重量份数水使成糊状制得微生物载体，再将10％的复合微生物菌液和90％的微生物载体搅拌均匀即制得复合微生物制剂。

实施效果试验：将本发明的复合微生物制剂置于某养鸡场的室内空地，每隔3米放300g，2小时后，本生物制剂的3米范围内空气质量明显好转，检测氨气去除率达78％，硫化氢去除率达76％；连续放置一周，养鸡场的工作人员回复进入场内无明显的鸡粪臭味。

实施例3基本同例1

复合微生物制剂的制备方法如下：

(1)菌种的放大培养

将掷孢酵母菌经斜面活化后接入液体培养基，置于200r/min的摇床上，在28℃条件下培养72h；将球形芽孢杆菌经斜面活化后接入液体培养基，在37℃的条件下培养24h；将植物乳杆菌经斜面活化后接入液体培养基，在37℃的条件下培养24h；将类球红细菌经斜面活化后接入液体培，在30℃条件下，3000lux光照培养箱中培养72h。各菌培养基同实施例1。

检测各微生物的菌数，保证每种菌的活菌数量≥1×10⁸/mL，按重量份数将其混合：掷孢酵母菌200份，球形芽孢杆菌40份，植物乳杆菌80份和类球红细菌100份。

(2)以10％的接种量接入发酵培养基中进行混合发酵，发酵培养基含10％的废糖蜜，2％的麦芽汁及7％的氯化钠，其余成分为水。25℃条件下，密闭发酵5天，保证活菌数≥1×10⁸/mL，制得复合微生物菌液。

(3)按麸皮20份和有机膨润土300份的重量份数混合，添加40重量份数水使成糊状制得微生物载体，再将10％的复合微生物菌液和90％的微生物载体搅拌均匀即制得复合微生物制剂。

实施效果试验：分别配置浓度为0、5、10、15、25、50μg/mL的六价铬溶液50mL；在分析天平上称取0.5g本复合微生物制剂，分别加入不同浓度的50mL六价铬标准使用液，振荡1h，过滤，取滤液5mL，于50mL的比色管中，蒸馏水定容，加入2.5mL二苯碳酰二肼显色液，显色10min，在540nm波长处测定吸光度，一种吸附剂做两个平行，每个样品做三个平行实验。

表1生物制剂对六价铬的吸附效果

六价铬的初始浓度(ug/mL)	0	5	10	15	25	50
							六价铬的去除率(100％)	100	72.3	61.4	58.2	52.4	46.7

由表1可见，本生物制剂对六价铬有较好的吸附作用，尤其在铬含量较低的情况下具有较好的铬去除率，可推广应用于电镀等含铬工业废水的处理工艺。

Claims

1.一种除臭降铬的生物制剂，包括如下组分：

(1)占总重量10％的复合微生物菌剂，所述复合微生物菌剂由掷孢酵母(Sporobolomycesroseus)、球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)组成；

所述复合微生物菌剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)菌种的放大培养

掷孢酵母(Sporobolomyces roseus)培养用培养基：葡萄糖20g，蛋白胨5g，酵母浸出粉2g，MgSO₄0.005g，蒸馏水1000mL，pH5.5-6.0，在28℃条件下培养24-72h；

球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)培养用LB培养基：蛋白胨1％，酵母浸膏0.5％，氯化钠1％，pH7.0，在37℃条件下培养24-48h；

植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)培养用MRS培养基：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，KH₂PO₄2g，柠檬酸三钠2g，乙酸钠2g，葡萄糖20g，Tween801mL，MgSO₄·7H₂O0.58g，MnSO₄·H₂O0.25g，蒸馏水1000mL，pH6.2-6.4，在37℃条件下培养24-72h；

类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)培养用改进的RCVBN培养基：DL苹果酸4克，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾缓冲液10mL，MgSO₄·7H₂O0.12g，硫酸铵1g，二水氯化钙75mg，乙二胺四乙酸钠20mg，酵母膏0.1g，微量金属元素贮液1mL，蒸馏水1000mL，pH6.8-7.0，置于30℃、3000lux光照培养箱中培养36-72h；

(2)混合发酵

将上述所得各菌体培养液进行活菌数测定后混合，混合菌液以10-15％的接种量接入发酵培养基中，发酵培养基含10％的废糖蜜，2％的麦芽汁及7％的氯化钠，其余成分为水，25-30℃密闭发酵3-5天得复合微生物菌剂；

所述混合菌液中各菌的份数为掷孢酵母100-200份、球形芽孢杆菌40-120份、植物乳杆菌80-160份、类球红细菌30-100份；

(2)占总重量90％的微生物载体，组成为麸皮或米糠20-50份，有机膨润土160-300份，水15-40份，重量份数混合。

2.根据权利要求1所述的一种除臭降铬的生物制剂，其特征在于，所述微生物载体组成为，麸皮或米糠50份，有机膨润土200份，水25份，重量份数混合。

3.根据权利要求1所述的一种除臭降铬的生物制剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)菌种的放大培养

(2)混合发酵

将上述所得各菌体培养液进行活菌数测定后混合，混合微生物以10-15％的接种量接入发酵培养基中，发酵培养基含10％的废糖蜜，2％的麦芽汁及7％的氯化钠，其余成分为水，25-30℃密闭发酵3-5天得复合微生物菌剂；

(3)将米糠或麸皮与有机膨润土粉末按比例混合均匀，添加水搅拌成均匀黏糊状，再按质量比例加入上述复合微生物菌剂，使菌体细胞与载体粘结充分后即制得复合微生物制剂。