CN105745319A - 基于微生物的废水处理组合物及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可用于处理和修复废水、从采后的水果和蔬菜的表面除去有机物质以及减少水果和蔬菜的采后病害的微生物组合物。
Description
相关申请
本申请要求于2013年5月20日提交的临时申请USSN 61/825,332的优先权和权益，该申请的内容通过引用以其整体并入本文。
发明领域
本发明涉及含有微生物的废水处理组合物和使用所述组合物的方法。
发明背景
已知多种污水处理方法和装置。多数大型城市系统采用通过机械分离设备（例如压带机）使用或不使用用于与液体分离的聚合物依次浓缩废水中含有的固体的一系列沉降池。为了产生能安全排放至河道的洁净的排放物，废水处理操作使用三种或四种不同的处理阶段以除去有害污染物。
废水初步处理通常包括重力沉降筛过的废水以除去沉降的固体。经由一级处理除去在废水中悬浮的半数固体。来自该方法的残余物质是称为初沉污泥的浓缩的悬浮物，其将经受进一步的处理以变成生物固体。
废水二级处理通过生物学方法完成，其除去可生物降解的物质。该处理方法利用微生物消耗溶解且悬浮的有机物质，产生二氧化碳和其它副产物。该有机物质还提供维持微生物群落所需的营养物。随着微生物的进料，它们的密度增加，并且它们沉淀到加工罐的底部，与澄清的水分离，作为浓缩的悬浮物，被称为二次沉淀污泥、生物污泥、废活性污泥或滴滤池腐殖质。
当要求极高品质的排放物时，例如直接排放至饮用水源时，使用三级或深度处理。经由三级处理收集的固体残余物主要由为净化最终排放物而添加的化学剂组成，所述化学剂在排放前被回收，因而不会掺杂入生物固体中。
需要可进行生物修复的组合物和方法，以修复具有过量非期望的生物物质或其它污染(contaminating)或污染(polluting)化合物的物质（例如水）。
发明内容
在各方面，本发明提供含有用于降解有机物质的微生物混合物的组合物以增强废水处理。重要的是，本发明的组合物完全分散在水中，并且在使用之前不需要预激活细菌。
在各方面，本发明提供用于降解有机物质的组合物。所述组合物含有芽孢杆菌(Bacillus)生物体的混合物或芽孢杆菌和乳酸杆菌(Lactobacillus)的混合物。在一些实施方案中，所述组合物含有枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)和植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)。在其它实施方案中，所述组合物含有枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌(Bacillus meagerium)、凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)和多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)。在所述混合物中的每一种生物体各自经需氧（芽孢杆菌）或厌氧（乳酸杆菌）发酵、收获、干燥和研磨，以产生具有的平均粒径为约200微米的粉末，其中大于约60%的所述混合物的尺寸范围介于100-800微米。在一些实施方案中，芽孢杆菌与乳酸杆菌的比率在1:10至10:1之间。优选地，芽孢杆菌与乳酸杆菌的比率为1:10（芽孢杆菌比乳酸杆菌）。在其它实施方案中，乳酸杆菌的比率为1:1:1。
在一些方面，所述组合物具有小于约5%的水分含量；并且具有的最终细菌浓度为每克所述组合物的约介于105-1011个集落生成单位(CFU)。
在各方面，所述组合物进一步含有诸如一水葡萄糖之类的惰性载体。优选地，所述一水葡萄糖的浓度约在75-95 % (w/w)之间。
在其它方面，所述组合物进一步包括有机乳化剂。所述有机乳化剂为例如大豆卵磷脂。优选地，所述有机乳化剂的浓度约在2至5% (w/w)之间。
本发明还包括通过使废水与本发明的含有芽孢杆菌和乳酸杆菌混合物的组合物接触来处理废水的方法。所述废水为例如城市污水、住宅化粪(residential septic)或工业废水。所述废水含有食物、脂肪、油类、油脂、酿酒厂废物、农业废物或商品废物。所述方法导致废水中生物需氧量(BOD)、总悬浮固体(TSS)、总凯氏氮(TKN)和脂肪、油类和油脂(FOG)的减少。
本发明还包括处理游泳池水的方法，其包括通过使废水与本发明的含有芽孢杆菌和乳酸杆菌混合物的组合物接触来接触游泳池水。在一些方面，通过接触游泳池过滤单元使游泳池水与所述组合物接触。在其它方面，所述组合物被包埋在固体支持物中。
在另一方面，本发明提供清洁人造草皮的方法，其通过使所述人造草皮与本发明的含有芽孢杆菌和乳酸杆菌混合物的组合物接触。
在另一方面，本发明包括修复来自水果或蔬菜的废水的方法，其通过使所述废水与本发明的芽孢杆菌混合物接触。
在另一方面，本发明提供从水果和蔬菜的表面除去有机物质的方法，其通过使所述水果或蔬菜与本发明的芽孢杆菌混合物接触。所述方法改善所述水果或蔬菜的贮存期限和/或外观。所述水果为例如香蕉。
本发明还提供生产本发明的组合物的方法。含有芽孢杆菌和乳酸杆菌的细菌混合物通过以下生产：各自需氧发酵每一种芽孢杆菌生物体；各自厌氧发酵每一种乳酸杆菌生物体；收获各芽孢杆菌和乳酸杆菌生物体；干燥收获的生物体；研磨干燥的生物体，以产生粉末；将各芽孢杆菌粉末混合以产生芽孢杆菌混合物；将等量的各乳酸杆菌粉末混合以产生乳酸杆菌混合物；并且以介于1:10至10:1的比率将所述芽孢杆菌混合物和所述乳酸杆菌混合物混合。所述芽孢杆菌生物体是枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌。所述乳酸杆菌包含乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌。所述混合物具有小于约 5%的水分含量；并且具有的最终细菌浓度为每克的所述组合物的介于约105-1011个集落生成单位(CFU)。
通过以下生产含有芽孢杆菌生物体的细菌混合物：各自需氧发酵枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌；收获各生物体，干燥收获的生物体；研磨干燥的生物体，以产生粉末，并且将各芽孢杆菌粉末混合。所述混合物具有小于约5%的水分含量；并且具有的最终细菌浓度为每克的所述组合物的介于约105-1011个集落生成单位(CFU)。
除非另有定义，在本文中使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文中描述的那些类似或等同的方法和物质可用于实践本发明，下文描述了合适的方法和物质。本文中提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献通过引用以其整体明确并入。在冲突的情况下，将以本说明书（包括定义）为准。此外，在本文中描述的物质、方法和实施例仅是示例性的，并非旨在为限制性的。
通过以下详述和权利要求书，本发明的其它特征和优点将变得显而易见并被涵盖。
发明详述
图1显示了本发明的微生物组合物的BOD试验结果
图2: 显示在住宅LPP系统中BOD减少的结果
图3: 显示在住宅LPP系统中的FOG减少
图4: 显示在住宅LPP系统中TSS减少
图5是显示在使用本发明的组合物处理之后的香蕉洗涤水的浊度减小的图片。
图6是显示经常规处理的香蕉(A)和使用本发明的组合物处理的香蕉(B)的图片，是显示在使用本发明的组合物处理之后的香蕉洗涤水的浊度减小的图片。
发明详述
本发明提供用于增强废水处理和修复的微生物组合物。在一些方面，所述微生物组合物含有芽孢杆菌和乳酸杆菌细菌的混合物，其中芽孢杆菌与乳酸杆菌的比率在1:10至10:1的范围内。在其它方面，所述微生物组合物含有芽孢杆菌的混合物。具体而言，所述芽孢杆菌和乳酸杆菌组合物包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌的混合物。所述芽孢杆菌组合物包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的混合物。
重要的是，所述组合物在加入水之后完全分散，并且与其它废水处理微生物组合物不同的是，所述组合物在使用之前不需要预激活细菌。
所述微生物组合物减少废水中的生物需氧量(BOD)、总悬浮固体(TSS)、总凯氏氮(TKN)和脂肪、油类和油脂(FOG)。所述组合物还用于降解胶乳，使它们能从洗涤过香蕉或其它水果和蔬菜的水中除去，以及用以从游泳池中除去积聚的浮渣和藻类。此外，意外地发现所述组合物不仅降解来自洗涤香蕉或其它水果和蔬菜所产生的废水的胶乳，还降低在香蕉收获后的采后病害的发生率。
如本文所使用的术语“微生物的(microbial)、细菌”或“微生物(microbes)”是指赋予益处的微生物。根据本发明的微生物可以是存活的或非存活的。所述非存活的微生物具有代谢活性。“代谢活性”是指它们显示出至少一些残余酶，或那种类型的微生物所特有的次生代谢物活性。
如本文所使用的术语“非存活的”是指在任何已知条件下不能复制的细菌群体。然而，应理解的是，由于群体中的正常生物学变异，在另外定义为非存活的群体中，群体的一小部分（即5%或更少）仍可以是存活的并因此能够在合适的生长条件下复制。
如本文所使用的术语“存活细菌”是指在可复制的合适条件下能够复制的细菌群体。不满足“非存活的”(如上给出的)定义的细菌群体被认为是“存活的”。
如本文所使用的“废物容纳设备(Waste holding facility)”是指用于容纳、储存和处理有机废物的设备。
如本文所使用的“废水”主要是指来自住宅、商业大楼、机构的生活污水，其含有地下水、地表水和/或雨水。废水还包括加工或洗涤诸如水果和蔬菜之类的产品产生的水。为本发明的目的，游泳池水包括在“废水”的定义中。
如本文所使用的“处理”是指使用被设计用以增强有机物质的有效降解的微生物接种有机废物。
除非另有说明，在本文件中提及的所有百分比是基于所述组合物总重量的重量百分比。
在本发明产品中使用的微生物可以是任何常规的嗜温细菌。优选地，所述细菌选自乳酸杆菌科和芽孢杆菌科。更优选地，在本发明的组合物中包括选自芽孢杆菌和乳酸杆菌属的细菌。
优选的是组合物，其中芽孢杆菌与乳酸杆菌的比率在1:10至10:1之间。优选地，芽孢杆菌与乳酸杆菌的比率是1:10。
其它优选的组合物是其中乳酸杆菌的比率优选为1:1:1的组合物。
根据本发明待使用的细菌的水平将取决于其类型。优选的是，本发明产品含有量为每克介于约 105和1011个集落生成单位的细菌。
根据本发明的细菌可使用本领域已知的任何标准发酵方法产生。例如，固态培养基发酵或液体深层发酵。发酵的培养物可以是混合的培养物或单一分离物。
在一些实施方案中，所述细菌在碳水化合物存在下厌氧发酵。合适的碳水化合物包括菊粉、低聚果糖和低聚葡萄糖。
所述细菌组合物呈粉状、干燥形式。备选地，所述细菌组合物呈液体形式。
在发酵之后，通过本领域任何已知方法收获所述细菌。例如通过过滤或离心收获所述细菌。
通过本领域任何已知方法干燥所述细菌。例如空气干燥所述细菌或者通过在液氮中冷冻然后通过冻干法干燥所述细菌。
根据本发明的组合物已被干燥至水分含量小于20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%。优选地，根据本发明的组合物已被干燥至水分含量小于5%。
在一些实施方案中，研磨干燥的粉末以减小粒径。通过锥形磨在小于10oC、9oC、8oC、7oC、6oC、5oC、4oC、3oC、1oC、0oC或更小的温度下研磨所述细菌。优选地所述温度为小于4oC。
例如所述粒径小于1500、1400、1300、1200、1100、1000、900、800、700、600、500、400、300、200或100微米。优选地，研磨冷冻干燥的粉末以减小粒径，这样使得所述粒径小于800微米。最优选的是粒径小于约400微米。在最优选的实施方案中，所述干燥的粉末具有的平均粒径为200微米，其中60%的混合物的尺寸范围介于100-800微米。在各种实施方案中，所述冷冻干燥的粉末是均质化的。
在各种实施方案中，所述细菌组合物与诸如一水葡萄糖之类的惰性载体混合。所述一水葡萄糖的浓度为至少60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或更大。优选地，所述一水葡萄糖的浓度约在75-95% (w/w) 之间。
在其它方面，所述细菌组合物含有有机乳化剂像例如大豆卵磷脂这类。所述有机乳化剂的浓度为约1%、2%、3%、4%、5%、5、7%、8%、9%或10%。优选地，所述有机乳化剂的浓度在2至5% (w/w) 之间。
此外，如果需要的话，所述细菌组合物可胶囊化以进一步增加存活率；例如在糖基质、脂肪基质或多糖基质中。
本发明的细菌组合物用于处理商业废水、城市废水、工业废水和住宅废水，包括在商业、城市和住宅游泳池中的水。所述细菌组合物还可用以从人造草地表面（像例如用过的阿斯特罗特夫尼龙草皮(Astroturf)这类）除去有机物质。
一个或更多个实施方案通常涉及废水处理方法。废物处理系统可在典型运行期间接收源自社区、工业或住宅的废水。例如，可从城市或其它大型污水系统运送废水。备选地，所述废水可由例如食品加工或制浆造纸厂产生。
废水可通常是任何废物流，其具有至少一种非期望的有机成分。可通过本发明处理的废产物包括但不限于通过代谢过程产生的有机废物，包括人和动物废物，以及工业废物，排放物，污水等。
根据本发明的水溶液或干组合物可用于减少在污水和其它废水产物中的生物需氧量 (BOD)、总悬浮固体(TSS)、总凯氏氮(TKN)和脂肪、油类和油脂(FOG)。本发明的组合物还可用于处理游泳池，以除去浮渣并减少藻类。
所述组合物生物降解来自洗涤过香蕉的水的胶乳。本发明的组合物还可用于像例如在加工或洗涤水果和蔬菜时从水果和蔬菜的表面除去有机物质，例如这有助于改善水果贮存期限、外观并减少采后病害的发生率。
可将所述组合物的溶液泵送入待处理的物质(液体、污泥或固体)内或喷涂在表面上，或进入所述物质周围的空隙内，或施加至使待净化的水经过其的过滤器。可在施加时将干物质混合成浆料或溶液并且以相似的方式施加。
通过任何适合于产生细菌组合物的方法来生产本发明的组合物。优选地，含有芽孢杆菌和乳酸杆菌的细菌混合物通过以下生产：各自需氧发酵每一种芽孢杆菌生物体；各自厌氧发酵每一种乳酸杆菌生物体；收获各芽孢杆菌和乳酸杆菌生物体；干燥收获的生物体；研磨干燥的生物体以产生粉末，混合各芽孢杆菌粉末以产生芽孢杆菌混合物；混合等量的各乳酸杆菌粉末以产生乳酸杆菌混合物，并且以介于1:10至10:1的比率混合芽孢杆菌混合物和乳酸杆菌混合物。所述芽孢杆菌生物体是枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌。所述乳酸杆菌包含乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌。所述混合物具有小于约5%的水分含量；并且具有的最终细菌浓度为每克的所述组合物的介于约105-1011个集落生成单位(CFU)。
含有芽孢杆菌生物体的细菌混合物通过以下生产：各自需氧发酵枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌；收获各生物体，干燥收获的生物体；研磨干燥的生物体以产生粉末，并且混合各芽孢杆菌粉末。所述混合物具有小于约5%的水分含量；并且具有的最终细菌浓度为每克的所述组合物的介于约105-1011个集落生成单位(CFU)。
可通过以下实施例更好地理解本发明，所述实施例用以例示，但不被解释为限制本发明。
实施例
实施例1:微生物物种的制备
使用本领域已知的标准深层发酵(deep tank submerged fermentation)方法培养本发明的微生物。
芽孢杆菌物种
根据以下常规方案培养枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的各自的起子培养物：将2克营养肉汤、2克AmberFerm（酵母提取物）和4克麦芽糖糊精添加至250 ml锥形烧瓶。添加100 ml蒸馏过的去离子水，并且搅拌所述烧瓶直至所有干成分溶解。盖上所述烧瓶并将其放入在121oC 和15psi 下运行的加压灭菌器中30分钟。在冷却之后，用1ml的纯微生物菌株之一接种所述烧瓶。密封所述烧瓶，并将其置于在30oC下的定轨振荡器上。允许培养物生长3-5天。针对混合物中的每一种微生物重复该方法。通过这种方式来制备枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的起子培养物。
通过添加18 克营养肉汤、18 克AmberFerm和36克麦芽糖糊精至具有900 ml蒸馏过的去离子水的1升烧瓶来制备较大的培养物。密封所述烧瓶并如上进行灭菌。在冷却之后，加入来自250 ml锥形烧瓶的100 ml的微生物培养基。将所述1升烧瓶密封，置于定轨振荡器上，并允许在30oC下再长出3-5天。
在引入发酵罐之前的最后长出阶段中，将来自所述1升烧瓶的培养物在无菌条件下转移至经灭菌的6升容器并在30oC下继续发酵（伴随通风）直至达到稳定期。将各个6升培养瓶的内容物转移至各自的发酵罐，所述发酵罐还装载有由1份酵母提取物和2份葡萄糖制成的经灭菌的生长培养基。在需氧条件下在pH 7.0并且各物种的以下最佳温度下运行各自的发酵罐：
运行各发酵罐直至细胞密度平均达到1011 CFU/ml。然后排空、过滤并且离心各自的发酵罐以获得细菌细胞团块，其随后在真空下干燥直至水分含量降低到5%以下。干样品的最终微生物计数为1010-1011 CFU/g。
乳酸杆菌物种
使用标准厌氧液体深层发酵方案在各物种的以下最佳pH和最佳温度下使乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌的各自纯化的分离物在不同的发酵罐中生长：
在发酵之后，将各自的培养物过滤、离心、冷冻干燥至水分含量小于约5%，然后研磨至粒径为约200微米。
将干燥的芽孢杆菌和乳酸杆菌微生物混合，得到包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌的最终干燥的微生物组合物，其中总芽孢杆菌与乳酸杆菌的比率在1:10和10:1之间，并且微生物活性在108和1010 CFU/g之间。
实施例2:通过固态培养基发酵制备所述微生物物种
本发明的微生物混合物还可根据以下方法通过固态培养基发酵制备：
芽孢杆菌物种
将四磅的乳品12%矿物混合物、60Ibs米糠和30Ibs大豆粉添加至具有螺旋钻的带夹套的卧式搅拌机。搅拌下加入水和蒸汽，得到浆料。混合2分钟之后，将300Ibs麸皮加入所述搅拌机中，然后加入更多的水和蒸汽，以重新制备浆料。随着将所述搅拌机的温度控制至35-36oC，加入4Ibs的包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的干微生物混合物，其所具有的初始微生物活性为约1X1010 CFU/g。关闭所述搅拌机；将温度调节至34oC，并且允许搅拌内容物长达4天。发酵之后，将所述搅拌机的内容物排空到金属盘上，并允许风干。干燥之后，将产物研磨至粒径在约200微米以下。得到的最终芽孢杆菌产物具有的微生物计数为约1X1011 CFU/g并且水分小于约5%。
乳酸杆菌物种
使乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌的混合培养物在GMP条件下在由以下组成的混合物上发酵长达5天：1份菊粉、2.2份分离的大豆蛋白、8份米粉以及0.25%w/w氯化钠、0.045%w/w碳酸钙、0.025%w/w硫酸镁、0.025%w/w磷酸钠、0.012%w/w硫酸亚铁和29.6%水。发酵完成之后，所述混合物经冷冻干燥至水分含量小于5%，研磨至粒径在800微米以下并均质化。粉状产物的最终微生物浓度在109和1011 CFU/g之间。
最终微生物混合物
将干燥的芽孢杆菌和乳酸杆菌微生物以介于1:10和10:1的比率混合以得到包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌的最终干燥的微生物组合物，其具有的微生物活性在108和1010 CFU/g之间。
实施例3：为减少BOD鉴定最佳的芽孢杆菌和乳酸杆菌的比率
通过将来自实施例1的各自的干燥的微生物（芽孢杆菌和乳酸杆菌）以1:1（组合物A）和1:10（组合物B）的比率混合，来制备两种微生物组合物。比较这两种组合物减少乳品泻湖(dairy lagoon)废水的BOD的能力（图 1）。商业废水产品（BiOWiSH Aqua，泰国制造）作为阳性对照被包括在内。这些结果显示1:10的芽孢杆菌与乳酸杆菌的比率(组合物B)对于快速减少BOD是优选的。
实施例4: 使用来自实施例1的微生物的废水产品的配制
将来自实施例1的各自干燥的微生物（芽孢杆菌和乳酸杆菌）以1:10（芽孢杆菌:乳酸杆菌）的比率混合在一起。用葡萄糖(Clintose®工业葡萄糖)1:100稀释该干燥的微生物混合物。向该混合物添加3%重量的粉状的大豆卵磷脂(Nealanders International, Inc.)。该组合物的最终微生物计数为1X108 CFU/g。
实施例5: 使用来自实施例2的方法的废水产品的配制
将来自实施例2的芽孢杆菌和乳酸杆菌固态培养基发酵产物研磨至约200微米的平均粒径，以等比例混合在一起，然后与3%重量的粉状的大豆卵磷脂(NealandersInternational, Inc.)混合。得到的最终产物具有的微生物计数为108-109 CFU/g并且含水量在5%以下。
实施例6: 来自实施例4的废水产品在化粪处理中的性能
选择位于美国北卡罗来纳州中心的三个住宅低压管道(LPP)化粪系统用于试验。测定BOD(生物需氧量)、TSS(总悬浮固体)和FOG(脂肪油类和油脂)的基线，然后每周将200g的来自实施例4的废水处理配方添加至各系统中，持续长达8周的时间。每周记录各系统的BOD、TSS和FOG。所述3个LPP化粪系统平均下来的结果显示针对所有三个系统，关键的生化指标相对基线显著降低(图2-4)。
实施例7:来自实施例5的废水产品在化粪处理中的性能
选择在美国北卡罗来纳州中心的三个住宅LPP化粪系统用于该研究。测定各系统的BOD、TSS、TKN和FOG的基线，然后每周将200克的来自实施例5的组合物添加至各系统中，持续长达8周的时间。针对所述三个不同的系统，每周记录BOD、TSS、TKN和FOG。所述3个LPP化粪系统平均下来的结果显示对于所有三个系统，关键的生化指标相对基线显著降低:
实施例8：与竞争性产品相比BOD的减少
从加州中央谷地区的当地乳品泻湖采集废水。合并样本以产生共同的储备溶液。用移液管吸取储备废水滴入若干个300 ml BOD 瓶中，并建立以下的实验设计：
测量各瓶的初始BOD，然后在30oC下储存5天之后再次测量。平均而言，所述对照显示669 mg/l的BOD减少，相对来自实施例4的废水处理组合物的742 mg/l以及商业产品的701mg/l。
实施例9：相对竞争性产品总悬浮固体的减少
从位于加州圣路易斯奥比斯波的加州州立理工大学的乳品泻湖池塘采集废水，将其分配于若干个2升瓶中并建立以下的实验设计：
将所述瓶保持在30oC下5周。每周采集两个50 ml 等分试样并在90oC下干燥用于总固体测定:
含有来自实施例5的废水处理的瓶显示比所述对照和所述商业产品两者更高的总体TSS减少百分比。
实施例10:与竞争性化粪处理系统的比较
选择位于美国北卡罗来纳州中心的若干个住宅LPP化粪系统用于该研究。测定各系统的BOD、TSS、TKN和FOG的基线，然后每周用200克的来自实施例5的组合物或200克的商业产品(BiOWiSH™ Aqua FOG)处理各系统。每周记录各系统的BOD、TSS、TKN和FOG。以下示出所述LPP化粪系统平均下来的结果：
实施例11:来自洗涤水果的废水的修复
实施例4的组合物用于处理来自洗涤香蕉的废水。在香蕉收获时释放胶乳液。通常，将所述香蕉浸入流动水中以除去胶乳。由该工序产生的废水通常具有高的胶乳浓度，这限制了再循环和再利用的能力。
与Coorporación Bananera Nacional (Costa Rica)合作建立试验项目，以评价本发明的废水处理组合物除去胶乳并降低采后病害发生率的能力。
由洗涤成堆的香蕉形成的废水池采集样本。在水中的有机负荷量最高时的那一天的晚些时候采集所述样本。将介于150和200 ml的废水置于250 ml的锥形烧瓶内，向其中加入不同浓度的来自实施例4的废水处理组合物。将所述烧瓶在温和搅拌下(50 rpm在定轨振荡器上)在24-26oC下培养12-72小时。在72小时之后，发现本发明的微生物组合物显著降低溶液的浊度(图 5)。
基于这些结果，实行更大的现场试验。在所述现场试验的第1天和第2天，用分散剂Bactrol®500处理香蕉洗涤水。将6.5升的Bactrol®稀释到60升的水中，并通过放置在香蕉堆上方一米处的滴灌系统在收获当天施加至香蕉。全天以2-3 mg/l的水平的氯注入水流中。在测试的第3天和第4天，仅用实施例4的废水处理组合物加柠檬酸处理所述水。
图 6比较了用常规的处理洗涤的香蕉与用来自实施例4的组合物洗涤的那些香蕉。
实施例12：游泳池处理
使来自实施例5的微生物组合物溶解在水中，浓度为100g干燥的微生物产品/升。在泵关闭时，将微生物溶液倒入表面上具有明显浮渣层的住宅游泳池的过滤器单元中，并在泵开启之前，允许静置1小时。在24小时之内，浮渣显著减少，并且在48小时内，不存在残留的可见浮渣。
实施例13:用于废水处理和水果/蔬菜洗涤的扩充的微生物组合物。
使用与实施例1中开发的相似的发酵系统设计包含来自实施例1的菌株和经选择能提供额外的废水处理和水果/蔬菜洗涤益处的额外的微生物的组合物：
芽孢杆菌和类芽孢杆菌物种
根据以下常规方案培养枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的各自的起子培养物：将2克营养肉汤、2克AmberFerm（酵母提取物）和4克麦芽糖糊精添加至250 ml锥形烧瓶。添加100 ml蒸馏过的去离子水，并且搅拌所述烧瓶直至所有干成分溶解。盖上所述烧瓶并放入在121oC和15psi下运行的加压灭菌器中30分钟。在冷却之后，用1ml的纯微生物菌株之一接种所述烧瓶。密封所述烧瓶，并将其置于在30oC下的定轨振荡器上。允许培养物生长3-5天。针对混合物中的每一种微生物重复该方法。通过这种方式来制备枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的起子培养物。
通过添加18 克营养肉汤、18 克AmberFerm和36克麦芽糖糊精至具有900 ml蒸馏过的去离子水的1升烧瓶来制备较大的培养物。
密封所述烧瓶并如上进行灭菌。在冷却之后，加入来自所述250 ml锥形烧瓶的100ml的微生物培养基。将所述1升烧瓶密封，置于定轨振荡器上，并允许在30oC下再长出3-5天。
在引入发酵罐之前的最后长出阶段中，将来自所述1升烧瓶的培养物在无菌条件下转移至经灭菌的6升容器并在30oC下继续发酵（伴随通风）直至达到稳定期。将各6升培养瓶的内容物转移至各自的发酵罐，所述发酵罐还装载有由1份酵母提取物和2份葡萄糖制成的经灭菌的生长培养基。在需氧条件下在pH 7在各物种的以下最佳温度下运行各自的发酵罐：
运行各发酵罐直至细胞密度平均达到1011 CFU/ml。然后排空、过滤并且离心各自的发酵罐以获得细菌细胞团块，其随后在真空下干燥直至水分含量降低到5%以下。干燥的样品的最终微生物计数为1010-1011 CFU/g。
乳酸杆菌物种
使用标准厌氧液体深层发酵方案在各物种的以下最佳pH和最佳温度下使乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌的各自纯化的分离物在不同的发酵罐中生长：
在发酵之后，将各自的培养物过滤、离心、冷冻干燥至水分含量小于约5%，然后研磨至粒径为约100微米。
将干燥的芽孢杆菌和乳酸杆菌微生物按等比例混合，得到包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的最终的干燥的微生物组合物。
实施例14-由实施例13中的微生物扩充组制备废水产品
用葡萄糖(Clintose®工业葡萄糖)1:100稀释实施例13的干燥的微生物混合物。向该混合物添加3%重量的粉状的大豆卵磷脂(Nealanders International, Inc.)。最终微生物计数通常为1X109 CFU/g。
Claims (31)
1.一种用于降解有机物质的组合物，其包含以下的混合物：
(a) 枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌，其中所述混合物中的每一种所述芽孢杆菌各自经需氧发酵、收获、干燥、并且研磨以产生具有约200微米平均粒径的粉末，其中大于约60%的所述混合物的尺寸范围介于100-800微米，和或者：
(b) 乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌，其中所述混合物中的每一种所述乳酸杆菌各自经厌氧发酵、收获、干燥、并且研磨以产生具有约200微米平均粒径的粉末，其中大于约60%的所述混合物的尺寸范围介于100-800微米；或者
(c) 巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌，其中所述混合物中的每一种所述芽孢杆菌各自经需氧发酵、收获、干燥、并且研磨以产生具有约200微米平均粒径的粉末，其中大于60%的所述混合物的尺寸范围介于100-800微米
其中所述组合物在加入水之后完全分散并且不需要预激活所述细菌。
2.权利要求1所述的组合物，其中步骤(a)的所述芽孢杆菌与步骤(b)的所述乳酸杆菌的比率在1:10至10:1之间。
3.权利要求2所述的组合物，其中步骤(a)的所述芽孢杆菌与步骤(b)的所述乳酸杆菌的比率为1:10的芽孢杆菌比乳酸杆菌。
4.权利要求1所述的组合物，其中步骤(b)的所述乳酸杆菌的比率为1:1:1。
5.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物具有小于约 5%的水分含量；并且具有的最终细菌浓度为每克的所述组合物的约介于105-1011个集落生成单位(CFU)。
6.权利要求1所述的组合物，其进一步包含惰性载体。
7.权利要求6所述的组合物，其中所述惰性载体是一水葡萄糖。
8.权利要求7所述的组合物，其中所述一水葡萄糖的浓度约在75-95 % (w/w)之间。
9.权利要求1所述的组合物，其进一步包含有机乳化剂。
10.权利要求9所述的组合物，其中所述有机乳化剂的浓度约在2-5% (w/w)之间。
11.权利要求9所述的组合物，其中所述有机乳化剂为大豆卵磷脂。
12.权利要求1所述的组合物，其包含步骤(a)的所述芽孢杆菌和步骤(c)的所述芽孢杆菌。
13.权利要求1所述的组合物，其包含步骤(a)的所述芽孢杆菌和步骤(b)的所述乳酸杆菌。
14.处理废水的方法，其包括使所述废水与权利要求13的组合物接触。
15.权利要求14所述的方法，其中所述废水是城市污水、住宅化粪或工业废水。
16.权利要求15所述的方法，其中所述工业废水包含食物、脂肪、油类、油脂、酿酒厂废物、农业废物或商品废物。
17.权利要求15所述的方法，其中处理废水包括减少废水中的生物需氧量(BOD)、总悬浮固体(TSS)、总凯氏氮(TKN)和脂肪、油类和油脂(FOG)。
18.处理游泳池水的方法，其包括使所述水与权利要求13的组合物接触。
19.权利要求18所述的方法，其中通过接触游泳池过滤单元使所述水与所述组合物接触。
20.权利要求18所述的方法，其中所述组合物包埋在固体支持物中。
21.清洁人造草皮的方法，其包括使所述人造草皮与权利要求13的组合物接触。
22.修复来自洗涤水果或蔬菜的废水的方法，其包括使所述废水与权利要求12的组合物接触。
23.从水果和蔬菜的表面除去有机物质的方法，其包括使所述水果或蔬菜与权利要求12的组合物接触。
24.权利要求23所述的方法，其中所述方法改善所述水果或蔬菜的贮存期限和/或外观。
25.权利要求23所述的方法，其中所述水果是香蕉。
26.生产包含包括芽孢杆菌和乳酸杆菌的细菌的混合物的组合物的方法，其中所述方法包括以下步骤:
a) 各自需氧发酵每一种芽孢杆菌生物体；
b) 各自厌氧发酵每一种乳酸杆菌生物体；
c) 收获各芽孢杆菌和乳酸杆菌生物体；
d) 干燥收获的生物体；
e) 研磨干燥的生物体以产生粉末
f) 混合各芽孢杆菌粉末，以产生芽孢杆菌混合物；
g) 将等量的各乳酸杆菌粉末混合，以产生乳酸杆菌混合物；并且
h) 以介于1:10至10:1的比率混合所述芽孢杆菌混合物和所述乳酸杆菌混合物。
27.权利要求25所述的方法，其中所述芽孢杆菌包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌。
28.权利要求25所述的方法，其中所述乳酸杆菌包括乳酸片球菌、戊糖片球菌和植物乳杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌。
29.权利要求25所述的方法，其中所述混合物具有以下特性：
a) 水分含量小于约 5%；和
b) 最终细菌浓度为每克的所述组合物的介于约105-1011个集落生成单位(CFU)。
30.生产包含包括芽孢杆菌生物体的细菌的混合物的组合物的方法，其中所述方法包括以下步骤：
a) 各自需氧发酵枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌；
b) 收获各生物体；
c) 干燥收获的生物体；
d) 研磨干燥的生物体，以产生粉末；并且
e) 混合各芽孢杆菌粉末。
31.权利要求30所述的方法，其中所述混合物具有以下特性：
a) 水分含量小于约 5%；和
b) 最终细菌浓度为每克的所述组合物的介于约105-1011个集落生成单位(CFU)。
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