CN105087417A - 一种好氧处理食品加工废水的复合微生物菌剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物环保领域，公开一种好氧处理食品加工废水的复合微生物菌剂及其应用。该复合微生物菌剂由干酪乳杆菌(Lactobacillus？casei)、热带假丝酵母菌(Candida？tropicalis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus？licheniformis)3种菌的发酵液组成。本发明提供的复合微生物菌剂，在好氧条件下可实现对引起食品废水COD和BOD增高的各类有机质的有效降解和去除。本发明复合微生物菌剂在食品废水好氧处理工艺段调试时加入，可以加速好氧处理微生物的富集，缩短调试时间；作为食品废水好氧处理工艺段强化时，可提高好氧处理段出水质量。并且三种微生物菌株的协同效果优于任意一株或两株微生物的作用。

Description

一种好氧处理食品加工废水的复合微生物菌剂及其应用
技术领域
本发明属于生物环保领域，涉及一种好氧处理食品加工废水的复合微生物菌剂及其应用。
背景技术
食品加工的原料包括肉类、水产品、水果、蔬菜、糖等，其广泛的原料和繁多的制品种类导致排出废水的水量、水质差异很大，有机质和悬浮物含量高，某些废水中油脂含量大，BOD、COD会高达数千甚至过万，一般不含重金属、农药等有害物质，可生化性较好，若不对废水进行及时的处理则会对环境造成极大的污染。
在食品废水的好氧处理工艺段，一般采用其他污水处理工程的活性污泥作为接种菌剂，根据好氧工艺池容大小，投加量一般为几十至上百立方米，需求量较大，尤其是某些新建污水处理工程附近缺乏稳定运行的污水处理设施时，寻找活性污泥会更加困难。
对食品废水的处理，目前主要集中于各种设备的研究开发，如专利申请号为201220088015.4“食品废水处理设备”以及专利申请号为201320392812.6“一种食品废水处理系统”都是将常规的调节池、冷却塔、水解酸化池、接触氧化池、MBR膜池等连接在一起，达到处理目的；又如专利申请号为200810118486.3“一种食品废水的处理方法”中公开了一种利用厌氧工艺处理食品废水的方法，其中厌氧生物处理过程中培养了水解菌、酸化菌和甲烷菌。研究表明在污染物降解过程中发生的很多生化反应需要多种微生物的共同参与才能完成，依靠单一微生物无法进行，一些化合物利用混合菌群降解时比单一菌种降解的效率能大大提高。上述专利大部分均采用常规工艺串联，着重于相关设备和工艺流程，所涉及微生物均无明确菌株编号的菌种，所用微生物系驯化所得，缺乏稳定性，未对好氧工艺段微生物进行研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种复合微生物菌剂。
本发明的另一目的是提供该复合微生物菌剂在食品加工废水好氧处理中的应用。
本发明的目的可通过以下技术方案实现：
本发明提供的复合微生物菌剂，主要由干酪乳杆菌(Lactobacilluscasei)发酵液、热带假丝酵母菌(Candidatropicalis)发酵液和地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)发酵液组成，所述3种微生物采用常规发酵制备，以上3种发酵液中有效活菌数分别都在1010个/毫升以上。本发明所述的干酪乳杆菌、热带假丝酵母菌和地衣芽孢杆菌可以为市售的常规菌种，也可以是根据本领域常规方法分离纯化的菌株。发明人在研发过程中使用过多种来源的上述菌株配制复合微生物菌剂，均能实现本发明的目的，实现本发明的技术效果。
复合微生物菌剂中3种微生物的发酵液优选配比如下：干酪乳杆菌发酵液10～25重量份，热带假丝酵母菌发酵液1～12重量份，地衣芽孢杆菌发酵液3～10重量份；以上3种菌的发酵液中有效活菌数分别都在1010个/毫升以上；进一步优选配比如下：干酪乳杆菌发酵液12～20重量份，热带假丝酵母菌发酵液5～7重量份，地衣芽孢杆菌发酵液5～8重量份，以上3种菌的发酵液中有效活菌数分别都在1010个/毫升以上；特别优选配比如下：干酪乳杆菌发酵液15～18重量份，热带假丝酵母菌发酵液5～6重量份，地衣芽孢杆菌发酵液7～8重量份,以上3种菌的发酵液中有效活菌数分别都在1010个/毫升以上。
本发明提供的复合微生物菌剂应用于食品加工废水好氧处理工艺段调试时，可将复合微生物菌剂完全或者部分替代活性污泥作为好氧处理工艺段的接种菌剂，接种量为终浓度1×106～5×106个/毫升，接种后按常规方法进行调试。
本发明提供的复合微生物菌剂应用于食品加工废水好氧处理工艺段强化时，将复合微生物菌剂直接加入好氧反应池中，接种量为终浓度1×107～5×107个/毫升，增殖时间为2～3天，随后即可恢复正常进出水。
投加复合微生物菌剂的好氧处理工艺段的pH应控制在6.5～7.5范围内，当超出此范围时，需补加NaOH或者H2SO4调节。
投加复合微生物菌剂后，好氧处理工艺段的污水溶氧应维持在2.2～3.7mg/L。
本发明复合微生物菌剂的效果决定于三种微生物的复配，对菌株的来源没有特定的要求，常规来源的酪乳杆菌、热带假丝酵母菌和地衣芽孢杆菌均适用于本发明。
有益效果：
本发明从可在好氧条件下降解食品废水中糖类、蛋白质和脂肪类物质的微生物中筛选出3种性能优异的微生物菌株，将其按照特定的配比进行有机组合，制成复合微生物菌剂。该复合微生物菌剂可在好氧条件下实现对引起食品废水COD和BOD增高的各类有机质的有效降解和去除。
本发明复合微生物菌剂在食品废水好氧处理工艺段调试时加入，可以加速好氧处理微生物的富集，缩短调试时间，多个实验结果表明，采用该复合微生物菌剂调试好氧处理生，效果良好，调试时间较不添加复合微生物菌剂缩短20％‐40％。
本发明复合微生物菌剂作为食品废水好氧处理工艺段强化时，可提高好氧处理段出水质量，COD去除率较空白对照组提高10％‐25％。
本发明复合微生物菌使用呈现协同效应，即三株菌同时使用时产气效果远优于任意一株、两株的使用。
本发明复合微生物菌剂使用简单，只需直接投加进好氧处理工艺单元即可。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做详细说明，实施例中为详细说明的均按本领域现有技术
实施例1发酵液的制备
本实施例仅以干酪乳杆菌(ACCC10640)、热带假丝酵母菌(ATCC7394)和地衣芽孢杆菌(CGMCC1.3448)为例对发明的具体内容做详细描述，并不限制本发明复合微生物菌剂中三种微生物来源的选择。
(1)将以上干酪乳杆菌(ACCC10640)、热带假丝酵母菌(ATCC7394)和地衣芽孢杆菌(CGMCC1.3448)分别活化至各自的保藏用斜面培养基，26‐37℃培养16-72小时。
三种微生物的保藏用斜面培养基配方如下：
干酪乳杆菌培养基：酪蛋白胨10.0克，牛肉膏10.0克，酵母膏5.0克，葡萄糖5.0克，乙酸钠5.0克，柠檬酸二氨2.0克，Tween801.0克，K2HPO42.0克，M克SO4·7H2O0.02克，MnSO4·H2O0.05克，CaCO320.0克，琼脂15克，蒸馏水1000毫升，pH6.8；
热带假丝酵母菌培养基：葡萄糖20克，蛋白胨5克，麦芽汁100毫升，琼脂15克，蒸馏水1000毫升，pH自然；
地衣芽孢杆菌培养基：葡萄糖5克，蛋白胨5克，磷酸二氢钾1克，氯化钠0.1g，琼脂15克，蒸馏水1000毫升，pH＝7.2；
(2)将活化好的菌种分别接种于各自液体培养基中，26‐37℃，120转/分培养16‐36小时至对数生长期。
三种微生物的液体培养基配方与斜面培养基配方相同，配制过程中不需添加琼脂。
(3)种子罐200升，装料量150升，分别按上述3种微生物液体培养基配方投料，然后115℃灭菌25分钟，冷却后分别加入1.5升上述培养至对数期的种子液，培养温度28‐37℃，搅拌转速120转/分，通气量1：1.1(与发酵液体积比)，培养14‐36小时至对数期，得发酵种子液。(4)生产发酵罐2000升，装料量1500升，生产罐培养基配方同种子罐培养基，然后115℃灭菌25分钟，冷却后分别加入150升上述发酵种子液。各菌株的发酵条件分别为：干酪乳杆菌，发酵培养温度35℃，转速120转/分，通气量1：1.0(与发酵液体积比)，培养时间48小时；热带假丝酵母菌，发酵培养温度28℃，转速150转/分，通气量1：1.2(与发酵液体积比)，培养时间20小时；地衣芽孢杆菌，发酵培养温度36℃，转速150转/分，通气量1：1.2(与发酵液体积比)，培养时间24小时。
发酵结束时，以上3种菌的发酵液中有效活菌数分别都在1010个/毫升以上。
实施例2
1、实施例1制备的三种微生物发酵液按如下重量份混合均匀成为复合微生物菌剂：干酪乳杆菌发酵液15重量份，热带假丝酵母菌发酵液5重量份，地衣芽孢杆菌发酵液7重量份；
2、选用某食品加工厂(水果类)污水处理厂厌氧段出水(COD为750mg/L，pH7.4)，加入4个有效容积为5L的接触氧化反应器中；
3、分别向4个接触氧化反应器中加入以下微生物发酵液或微生物发酵液混合物各3mL：a：干酪乳杆菌发酵液，b：干酪乳杆菌发酵液和热带假丝酵母菌发酵液，c：步骤1制备的复合微生物菌剂，d：空白对照，加入100mL的好氧污泥(固含率5％)。混合均匀，20℃恒温，以空气泵为每个反应器供气，维持溶氧在2.2～2.8mg/L范围内，污水pH控制在6.5～7.2范围内。
4、按照常规接触氧化调试方法进行调试。
5、定时测定每个反应器出水COD，出水COD降至150mg/L以下即为调试成功。4个接触氧化反应器调试情况如表1所示：
表1复合微生物菌剂应用于食品加工废水调试情况
实施例3
1、将实施例1中的三种微生物替换为如下来源：干酪乳杆菌(CICC20363)，热带假丝酵母菌(ATCC20326)，地衣芽孢杆菌(CICC10087)；按照实施例1的方法制备三种微生物发酵液，按如下重量份混合均匀成为复合微生物菌剂Ⅰ：干酪乳杆菌发酵液10重量份，热带假丝酵母菌发酵液8重量份，地衣芽孢杆菌发酵液10重量份；按如下重量份混合均匀成为复合微生物菌剂Ⅱ：干酪乳杆菌发酵液6重量份，热带假丝酵母菌发酵液15重量份，地衣芽孢杆菌发酵液20重量份。
2、选用某食品加工厂(海产品类)污水处理厂厌氧段出水(COD为650mg/L，pH7.2)，加入4个有效容积为5L的接触氧化反应器中；
3、分别向4个厌氧反应罐中加入以下微生物发酵液或微生物发酵液混合物各3ml：a：复合微生物菌剂Ⅰ，b：复合微生物菌剂Ⅱ，c：干酪乳杆菌发酵液，d：空白对照，加入100mL的好氧污泥(固含率5％)。混合均匀，保持20℃恒温，以空气泵为每个反应器供气，维持溶氧在2.5～3.0mg/L范围内，污水pH控制在7.0～7.5范围内。
4、按照常规接触氧化调试方法进行调试。
5、定时测定每个反应器出水COD，出水COD降至150mg/L以下即为调试成功。4个接触氧化反应器调试情况如表2所示：
表2复合微生物菌剂应用于食品加工废水调试情况
实施例4
1、将实施例1中的干酪乳杆菌(ACCC10640)替换为干酪乳杆菌(ATCC393)，按照实施例1的方法制备三种微生物发酵液，按如下比例混合均匀成为复合微生物菌剂Ⅰ：干酪乳杆菌发酵液18重量份，热带假丝酵母菌发酵液5重量份，地衣芽孢杆菌发酵液7重量份；按如下重量份混合均匀成为复合微生物菌剂Ⅱ：干酪乳杆菌发酵液30重量份，热带假丝酵母菌发酵液2重量份，地衣芽孢杆菌发酵液1重量份。
2、选用某食品加工厂(肉制品类)的污水处理厂好氧处理段的活性污泥，加入4个有效容积为5L的接触氧化反应器中，按照污水处理厂现行方法运行至出水稳定(进水COD800mg/L，出水COD为220mg/L，pH7.2，未达标)；
3、分别向4个接触氧化反应器中加入以下微生物发酵液或微生物发酵液混合物各20ml进行强化：a：复合微生物菌剂Ⅰ，b：复合微生物菌剂Ⅱ,c：干酪乳杆菌发酵液，d：空白对照。混合均匀，保持20℃恒温，以空气泵为每个反应器供气，维持溶氧在2.5～3.5mg/L范围内，污水pH控制在6.5～7.3范围内。菌剂加入后，a、b和c3个反应器72小时内不进水，72小时后恢复与d反应器相同的进出料速度。
4、测定每个反应器出水COD，出水COD降至150mg/L以下即为强化成功。4个接触氧化反应器出水情况如表3所示：
表3复合微生物菌剂强化污水好氧处理效果

Claims (10)

1.一种复合微生物菌剂，其特征在于该复合微生物菌剂主要由干酪乳杆菌(Lactobacilluscasei)发酵液、热带假丝酵母菌(Candidatropicalis)发酵液、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)发酵液组成。
2.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于该微生物菌剂中3种细菌的发酵液配比如下：干酪乳杆菌发酵液10～25重量份，热带假丝酵母菌发酵液1～12重量份，地衣芽孢杆菌发酵液3～10重量份，以上3种菌的发酵液中有效活菌数分别都在1010个/毫升以上。
3.根据权利要求2所述的复合微生物菌剂，其特征在于该微生物菌剂中3种细菌的发酵液配比如下：干酪乳杆菌发酵液12～20重量份，热带假丝酵母菌发酵液5～7重量份，地衣芽孢杆菌发酵液5～8重量份；优选配比如下：干酪乳杆菌发酵液15～18重量份，热带假丝酵母菌发酵液5～6重量份，地衣芽孢杆菌发酵液7～8重量份,以上3种菌的发酵液中有效活菌数分别都在1010个/毫升以上。
4.权利要求1所述的复合微生物菌剂在处理食品加工废水中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于权利要求1所述的复合微生物菌剂在食品加工废水好氧处理中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于权利要求1所述的复合微生物菌剂作为好氧处理工艺段调试时的接种菌剂，和好氧处理工艺段运行过程中的生物强化菌剂。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于权利要求1所述的复合微生物菌剂应用于食品加工废水好氧处理工艺段调试时，将所述的复合微生物菌剂完全或者部分替代活性污泥作为好氧处理工艺段的接种菌剂，接种量为终浓度1×106～5×106个/毫升，接种后按常规方法进行调试。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于权利要求1所述的复合微生物菌剂应用于食品加工废水好氧处理工艺段强化时，将所述复合微生物菌剂直接加入好氧反应池中，接种量为终浓度1×107～5×107个/毫升，增殖时间为2～3天，随后恢复正常进出水。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于好氧处理工艺段的pH应控制在6.5～7.5范围内，当超出此范围时，需补加NaOH或者H2SO4调节。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于好氧处理工艺段的污水溶氧维持在2.2～3.7mg/L。
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