CN103833146A - 一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂。复合菌种包埋固定试剂主要选用了酵母菌、放线菌、光合细菌，包埋固定载体使用聚乙烯醇（PVA）、角叉胶、膨润土以及交联剂H2BO3、Ca2+、K+盐溶液等。包埋固定化使得复合菌抵抗极端条件的能力增强，稳定性高，反应速度快，适宜温度、pH值和进水COD浓度范围变宽。在适宜条件下，经过6天的处理，包埋复合菌对废水COD的去除率能达到85%左右。
Description
技术领域
本发明涉及废水、污水处理净化领域，更具体地指出，本发明涉及一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂。
背景技术
微生物广泛分布于自然界中，但只有极少数的微生物是以完全隔离的形式存在的，大多数的微生物都是以互生、共生、寄生或相互拮抗等方式共同存在于环境中，而且许多重要的生化过程也必须依靠多种微生物的共同参与才可能完成。随着纯培养技术的发展以及人们对微生物间互生和共生现象认识的深入，人为的、自觉的微生物混合培养或混合发酵逐渐为研究者所重视，由此产生了复合微生物技术。
复合微生物又称复合菌群、混合菌剂等，是由两种或两种以上的微生物通过共同培养、相互作用、相互影响，最终发挥其最大群体优势的微生态系统。在这个微生态系统中，各种微生物在其生长过程中产生的有用物质及其分泌物，又将成为各自或相互间生长的基质和原料，通过相互间的这种共生增殖关系，维持该系统的稳定并发挥系统的多种功能。复合微生物的概念最早是在生物学领域提出的，最初的复合微生物主要用在农作物栽培、动物饲养等领域，在农业生产和其环境达到稳定平衡的同时，实现农业的高产、低耗、高效。随着复合微生物菌剂的进一步发展，这一技术开始逐渐涉足环保领域。复合微生物能够利用多种微生物的单独作用或协同作用来高效地降解复杂污染物。所以，应用该技术时要按不同受污染环境的实际需要，选育出不同类型的降解菌来构建复合微生物菌群。
目前，我国环境保护领域研究的复合微生物主要有两类。一类是日本比嘉照夫教授研制的有效微生物菌群（EffectiveMicroorganisms，简称EM）。EM菌群由光合菌群、放线菌群、酵母菌群和乳酸菌群等10属80多种微生物复合而成，既有合成性细菌，又有分解性细菌，既有好氧菌，又有厌氧菌、兼性菌。另一类是根据实际的，利用筛选到的微生物配置、优化、构建的复合微生物。
作为多种微生物共存的生物体，复合微生物可利用以下的综合效应最终达到净化水体的目的：驯化后的复合微生物菌群通过新陈代谢作用快速分解废水中的有机物；依靠相互间的共生增殖及协同作用，代谢出抗氧化物质，维持微生态系统的稳定；抑制有害微生物的生长繁殖，去除含硫、氮等的恶臭物质；促进水体中具有净化功能的原生动物、微生物及水生植物的生长繁殖。此外，复合微生物菌群在控制水体的氮磷营养源、减轻水体富营养化方面效果明显，其作用机理主要是：复合微生物吸收水体中氮磷等营养成份而与藻类产生竞争关系，进而减少水体中藻类的繁殖。
目前，复合微生物技术已经被广泛应用于污水生物降解、水体环境修复等多个领域。美、日等国的研究者通过对菌种进行混合培养，获得了既有降解能力又有絮凝能力的混合菌种，其中一些具有推广价值的高效降解菌己被制成微生物制剂或菌酶混合剂。美国AM生产的Clear-Flo菌剂已用于治理美国中央公园水体、控制弗吉利亚Sylvan淡水湖的藻类、降解造纸废水、乳品厂工业污水等多个领域。日本AMRO公司生产的复合微生物菌群已经在多个环保领域得到成功的应用。
包埋法是将微生物菌体限定在凝胶的微小格子或微胶囊的有限空间内，从而实现固定化。在这种固定化方法中，小分子的底物和代谢产物可以自由出入这些微小格子或微胶囊，而微生物却不会漏出。包埋法操作简单，对微生物活性影响小，制作的固定化微生物小球强度高，是目前固定化微生物中最常用、研究最广泛的方法。用于包埋的载体材料主要有两大类：一类是天然高分子材料，如琼脂、角叉胶、海藻酸钠等；另一类是有机合成高分子材料，如聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯乙二醇（PEG）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰氨（PAM）等。
发明内容
本发明公开了一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂。菌种主要选用了酵母菌、放线菌、光合细菌，包埋固定载体使用聚乙烯醇（PVA）、角叉胶、膨润土以及交联剂H2BO3、Ca2+、K+盐溶液等。包埋固定化使得复合菌抵抗极端条件的能力增强，适宜温度、pH值和进水COD浓度范围变宽。在适宜条件下，经过6天的处理，包埋复合菌对废水COD的去除率能达到85%左右。
一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备包括以下步骤：
（1）用恒温水浴锅在60~100℃左右将载体材料浸泡2~36小时，使其完全溶解。按重量份计，包埋固定载体溶液包含聚乙烯醇（PVA）1~20份、角叉胶0.1~3份、膨润土1~10份、水60~95份。当溶液中不再有颗粒状物体，溶液全部成为光洁的胶状物后，将溶液取出，在室温下静置1~8小时。
（2）在1000~4000r/min的条件下将培养的酵母菌、放线菌、光合细菌离心1~20min，用生理盐水洗涤并再次离心2次，称重。按重量份计，酵母菌1~8份、放线菌1~4份、光合细菌1~12份。按照菌体与载体溶液1:5~1:25（菌体湿重/g：胶液体积/mL，简称菌胶比）的比例将其混合搅匀，使菌体在载体材料中均匀分布。
（3）用注射器将混合液注射到含有1~6%CaCl2或1~6%KCl的饱和硼酸溶液中，得到固定化小球。
（4）将制作好的小球置于0~4℃的冰箱中固化2~36个小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）复合菌种包埋固定试剂微生物密度高、流失量少；（2）复合菌种包埋固定试剂反应速度快；（3）复合菌种包埋固定试剂处理过程的稳定性高；（4）复合菌种包埋固定试剂固液分离效果好；（5）复合菌种包埋固定试剂处理过程便于控制；（6）复合菌种包埋固定试剂对环境耐受力强（如pH、温度、有机溶剂、有毒物质）。
附图说明
图1是复合菌种包埋固定试剂示意图：近似球形颗粒，大小直径2~10mm，（1）为聚乙烯醇（PVA）、角叉胶、膨润土，（2）为酵母菌、放线菌、光合细菌，（2）均匀分布在（1）之中。
图2是复合菌种包埋固定试剂去除COD的温度影响图。
图3是复合菌种包埋固定试剂去除COD的时间影响图。
具体实施方式
下面结合具体实施实例，进一步详细地说明本发明。应理解下面实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明范围。
实施实例1
制备用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂。
（1）用恒温水浴锅在100℃左右将浸泡载体材料24小时，使其完全溶解。按重量份计，包埋固定载体溶液包含聚乙烯醇（PVA）11g、角叉胶0.5g、膨润土2.5g、水86mL。当溶液中不再有颗粒状物体，溶液全部成为光洁的胶状物后，将溶液取出，在室温下静置4小时。
（2）在4000r/min的条件下将培养的酵母菌、放线菌、光合细菌离心3min，用生理盐水洗涤并再次离心2次，称重。按重量份计，酵母菌6g、放线菌2g、光合细菌10g。按照菌体与载体溶液1:15（菌体湿重/g：胶液体积/mL，简称菌胶比）的比例将其混合搅匀，使菌体在载体材料中均匀分布。
（3）用注射器将混合液注射到含有2%CaCl2的饱和硼酸溶液中，得到固定化小球。
（4）将制作好的小球置于0~4℃的冰箱中固化24个小时。
制得用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂XMBM01。
实施实例2
制备用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂。
（1）用恒温水浴锅在100℃左右将浸泡载体材料12小时，使其完全溶解。按重量份计，包埋固定载体溶液包含聚乙烯醇（PVA）12kg、角叉胶1kg、膨润土1.5kg、水90L。当溶液中不再有颗粒状物体，溶液全部成为光洁的胶状物后，将溶液取出，在室温下静置3小时。
（2）在4000r/min的条件下将培养的酵母菌、放线菌、光合细菌离心3min，用生理盐水洗涤并再次离心2次，称重。按重量份计，酵母菌0.6kg、放线菌0.2kg、光合细菌1kg。按照菌体与载体溶液1:15（菌体湿重/g：胶液体积/mL，简称菌胶比）的比例将其混合搅匀，使菌体在载体材料中均匀分布。
（3）用注射器将混合液注射到含有2%CaCl2的饱和硼酸溶液中，得到固定化小球。
（4）将制作好的小球置于0~4℃的冰箱中固化12个小时。
制得用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂XMBM02。
实施实例3
复合菌种包埋固定试剂去除COD的温度影响
取实施实例1中的复合菌种包埋固定试剂XMBM01，以18g复合菌/L的量将固定化小球投加到废水中，分别在5、10、15、20、25、30、35、40℃8个不同的温度下处理废水，考察温度对处理效果的影响。实验中废水的COD浓度为6000mg/L左右，实验做3组平行。
微生物进行新陈代谢都有一个最适的温度范围，在这个范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度将提高1~2倍，微生物的代谢速率和生长速率均可相应提高；当外界温度低于最适温度时，微生物的代谢作用较弱，基本处于休眠状态，但不致死；当外界温度高于最适温度时，微生物机体的基本组成物质（蛋白质、酶蛋白和脂肪）等会受到破坏，比如蛋白质凝固变性、细胞质膜的脂肪受热溶解等，进而影响微生物的代谢活动。
从说明书附图2可以看出，当温度较低时，包埋复合菌和游离复合菌处理COD的效果都比较差，只有65%左右；随着温度的升高，COD去除率也逐步提高，并在20~30℃时达到最高，去除率为90%；之后，随着温度的升高，COD去除率开始下降。
实施实例4
复合菌种包埋固定试剂去除COD的时间影响。
取实施实例1中的复合菌种包埋固定试剂XMBM01，包埋复合菌的投加量为18g复合菌/L、温度为15~35℃、进水COD的浓度为6000~8000mg/L。按照这个运行条件，对实际废水进行处理，考察包埋复合菌处理废水COD的效果以及COD去除率随时间的变化规律。
从说明书附图3可以看出经过6天的处理，包埋复合菌可以去除85%左右的COD。
Claims (8)
1. 一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，其特征在于：菌种主要选用了酵母菌、放线菌、光合细菌，包埋固定载体使用聚乙烯醇（PVA）、角叉胶、膨润土以及交联剂H2BO3、Ca2+、K+盐溶液等。
2. 根据权利要求1所述一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备步骤包括：用恒温水浴锅在60~100℃左右将浸泡载体材料2~36小时，使其完全溶解。
3. 根据权利要求2所述一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备步骤包括：按重量份计，包埋固定载体溶液包含聚乙烯醇（PVA）1~20份、角叉胶0.1~3份、膨润土1~10份、水60~95份。
4. 根据权利要求3所述一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备步骤包括：当载体溶液中不再有颗粒状物体，溶液全部成为光洁的胶状物后，将溶液取出，在室温下静置1~8小时。
5. 根据权利要求1所述一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备步骤包括：在1000~4000r/min的条件下将培养的酵母菌、放线菌、光合细菌离心1~20min，用生理盐水洗涤并再次离心2次，称重。
6. 根据权利要求5所述一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备步骤包括：按重量份计，酵母菌1~8份、放线菌1~4份、光合细菌1~12份，按照菌体与载体溶液1:5~1:25（菌体湿重/g：胶液体积/mL，简称菌胶比）的比例将其混合搅匀，使菌体在载体材料中均匀分布。
7. 根据权利要求1所述一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备步骤包括：用注射器将混合液注射到含有1~6%CaCl2或1~6%KCl的饱和硼酸溶液中，得到固定化小球。
8. 根据权利要求1所述一种用于处理废水的复合菌种包埋固定试剂，具体制备步骤包括：将制作好的小球置于0~4℃的冰箱中固化2~36个小时。
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