CN106754532A - 一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂，使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，四种菌种经过斜面培养、摇瓶培养、种子罐培养、发酵罐培养、离心和喷雾干燥处理后制得每种菌种的成品菌粉。本发明使用时，四种菌粉按照废水中的非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂之间的比例调整组成，然后投放到废水生物降解系统的兼氧池、曝气池中，各种菌粉中含有大量的活性芽孢，这些活性芽孢迅速的形成共生协作体系，在30小时内，非离子的降解能够达到90％以上，阴离子表面活性剂的降解能够达到99％以上，废水中COD的整体降解能够达到95％以上，使出水能够达到二级排放标准，是一种高效无二次污染的污水处理生物强化技术。

Description

一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂及其制备方法
技术领域
本发明属于富含表面活性剂废水净化技术领域，尤其是一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂及其制备方法。
背景技术
表面活性剂是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质，具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，其分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团，亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团，而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂溶解于水中以后，能降低水的表面张力，并能提高有机化合物的可溶性，具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、洗涤、润滑、杀菌等作用，已经广泛应用于农业、工业、医药及日常生活。
表面活性剂在使用过后，基本上都未经处理便直接排放到自然水体或土壤中，当它进入水体后，与其它污染物结合在一起形成胶体颗粒，产生起泡、乳化和微粒悬浮等现象，隔绝了水和空气中氧的交换，影响水体自净；并且其本身就具有生物毒性，对动植物或人体健康造成直接或间接的影响。随着表面活性剂的使用量越来越大，直接排放对环境的负荷也越来越大，因此，政府相关部门对其排放标准越来越严格，所以，含有表面活性剂的企业污水和城市污水的自理相应的也越来越难。由于表面活性剂的特性使其难以被降解，目前国内外对于含有表面活性剂的废水主要有以下几种方法：泡沫分离法、吸附法、混凝法、生物降解法和膜分离法等，但是都存在一定的不足之处。
某企业污水处理站进水水质COD一般在2000～4000mg/L，表面活性剂500～2000mg/L，采用的是典型的SBR废水处理工艺，出水要求达到二级排放标准，由于该污水处理站进水水质一直是处于波动状态，废水中表面活性剂的含量是随着生产的产品不同也是有较大的波动，这就对SBR生物系统会造成很大的冲击，当废水中表面活性剂的含量较低时，处理效果比较好，一旦废水中表面活性剂含量高时，基本就没有效果了，整个系统也崩溃，将需要较长时间才能重新恢复降解能力。
生物降解法是目前污水处理非常普遍和成熟的技术，因为其具有经济高效、无二次污染等特点被广泛推广应用，但是常规的生物降解法对于含表面活性剂的废水处理效果不明显，主要原因是生物系统中的微生物很难在短时间内有效的将其降解，而如果能够根据表面活性剂废水的特点，有针对性地筛选出能够高效降解表面活性剂的菌剂，将会大大提高废水的处理效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供具有高效率、高精度、散热性能好、成本低且易于制造装配的一种激光供能系统用能量转换模块。
本发明采取的技术方案是：
一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂，其特征在于：包括按照重量份数比混合的以下组分：
本发明的另一个目的是提供一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂的制备方法，其特征在于：各菌粉的制备方法包括以下步骤：
⑴将单一菌种接种到斜面上进行培养；
⑵将步骤⑴的产物接种到种子摇瓶内进行培养；
⑶将步骤⑵的产物接种到种子罐内进行培养；
⑷将步骤⑶的产物接种到发酵罐内进行培养；
⑸将步骤⑷的产物放入离心机内进行离心处理，发酵液继续浓缩，得到菌浆；
⑹将菌浆进行喷雾干燥后得到菌粉成品。
而且，步骤⑴所述斜面培养基为：胰蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，氯化钠10g/L，琼脂粉15g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟；
培养过程为：接种后置于生化培养箱中32～35℃培养24～30小时。
而且，步骤⑵所述种子摇瓶培养基为：胰蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，氯化钠10g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟；
培养工艺为：从斜面菌种上无菌操作挑取单菌落接种至灭菌后的种子摇瓶中，然后置于恒温摇床上32～35℃培养24～30小时。
而且，步骤⑶所述种子罐培养基为：玉米淀粉10～20g/L，酵母抽提物2～5g/L，磷酸二氢钾0.5～1g/L，七水硫酸镁0.5～1g/L，硫酸锰0.02～0.05g/L，pH7.0～7.2，121℃灭菌30分钟；
培养工艺为：将摇瓶种子通过无菌操作接种至灭菌后的种子罐培养基中，然后32～35℃培养24～30小时。
而且，步骤⑷所述发酵罐培养基为：玉米淀粉20～30g/L，酵母抽提物2～5g/L，蛋白胨5～10g/L，磷酸二氢钾0.5～1g/L，七水硫酸镁0.5～1g/L，硫酸锰0.02～0.05g/L，pH7.0～7.2，121℃灭菌30分钟；
培养工艺为：将种子罐种子通过无菌操作接种至灭菌后的发酵罐培养基中，然后32～35℃培养24～30小时。
而且，步骤⑸所述离心机为三足离心机，转速为1200～1500rpm，离心时间为10～15分钟，浓缩倍数为8～19倍。
而且，步骤⑹所述的喷雾干燥的条件是：喷雾干燥塔内压力保持在-12～-20Pa，进口温度保持在150～260摄氏度，出口温度保持在70～80摄氏度。
而且，步骤⑷的产物培养的每种菌的菌量为0.8×109～2×109。
本发明的优点和积极效果是：
本发明中，使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，四种菌种经过斜面培养、摇瓶培养、种子罐培养、发酵罐培养、离心和喷雾干燥处理后制得每种菌种的成品菌粉。使用时，四种菌粉按照废水中的非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂之间的比例调整组成，然后投放到废水生物降解系统的兼氧池、曝气池中，各种菌粉被喷雾干燥固化的菌体中含有大量的活性的芽孢，这些活性的芽孢迅速的形成共生协作体系，极大的提高了废水处理工艺中降解COD剂表面活性剂的能力，在30小时内，非离子的降解能够达到90％以上，阴离子表面活性剂的降解能够达到99％以上，废水中COD的整体降解能够达到95％以上，使出水能够达到二级排放标准，是一种高效无二次污染的污水处理生物强化技术。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂，本发明的创新在于：包括按照重量份数比混合的以下组分：
当废水中非离子型表面活性剂比例增高时需要增加复合菌剂中短小芽孢杆菌的比例(10～40％)；当废水中离子型表面活性剂比例增高时需要增加复合菌剂中枯草芽孢杆菌的比例(10～40％)。
上述用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂的制备方法，四种菌粉独立培养，由于各菌种均属于芽孢杆菌，所以每种菌粉的制备过程相同，具体包括以下步骤：
⑴将单一菌种接种到斜面上进行培养；
所述斜面培养基为：胰蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，氯化钠10g/L，琼脂粉15g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟；
培养过程为：接种后置于生化培养箱中32～35℃培养24～30小时。
⑵将步骤⑴的产物接种到种子摇瓶内进行培养；
所述种子摇瓶培养基为：胰蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，氯化钠10g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟；
培养工艺为：从斜面菌种上无菌操作挑取单菌落接种至灭菌后的种子摇瓶中，然后置于恒温摇床上32～35℃培养24～30小时。
⑶将步骤⑵的产物接种到种子罐内进行培养；
所述种子罐培养基为：玉米淀粉10～20g/L，酵母抽提物2～5g/L，磷酸二氢钾0.5～1g/L，七水硫酸镁0.5～1g/L，硫酸锰0.02～0.05g/L，pH7.0～7.2，121℃灭菌30分钟；
培养工艺为：将摇瓶种子通过无菌操作接种至灭菌后的种子罐培养基中，然后32～35℃培养24～30小时。
⑷将步骤⑶的产物接种到发酵罐内进行培养；
所述发酵罐培养基为：玉米淀粉20～30g/L，酵母抽提物2～5g/L，蛋白胨5～10g/L，磷酸二氢钾0.5～1g/L，七水硫酸镁0.5～1g/L，硫酸锰0.02～0.05g/L，pH7.0～7.2，121℃灭菌30分钟；
培养工艺为：将种子罐种子通过无菌操作接种至灭菌后的发酵罐培养基中，然后32～35℃培养24～30小时。
⑸将步骤⑷的产物放入离心机内进行离心处理，发酵液继续浓缩，得到菌浆；
所述离心机为三足离心机，转速为1200～1500rpm，离心时间为10～15分钟，浓缩倍数为8～19倍。
⑹将菌浆进行喷雾干燥后得到菌粉成品。
所述的喷雾干燥的条件是：喷雾干燥塔内压力保持在-12～-20Pa，进口温度保持在150～260摄氏度，出口温度保持在70～80摄氏度。
上述各步骤中，在步骤⑷的产物培养的每种菌的菌量为0.8×109～2×109。
下述各实施例中的四种芽孢杆菌均购买自北京北纳创联生物技术研究院。
实施例1
废水COD为3850mg/L，其中含有非离子表面活性剂580mg/L，含有阴离子表面活性剂1390mg/L，pH值为8.6，具体实施步骤如下：
(1)、采用1L的量筒，加入900ml的废水备用。
(2)、将短小芽孢杆菌(BNCC103925)、枯草芽孢杆菌(BNCC188159)、蜡样芽孢杆菌(BNCC338099)及巨大芽孢杆菌(BNCC190686)菌粉按照3:3:3:1的比例共取10g，然后加入到含有2％糖蜜的水中，使其最终体积为100ml，并控制温度在32～35℃，同时不停的搅拌2～4h备用。
(3)、将(2)中的菌液加入到(1)的量筒中，建立1L的废水降解模拟体系。
(4)、使用曝气装置对(3)进行连续曝气，并控制体系中的溶氧在2～4mg/L。
(5)、将废水降解模拟体系连续曝气24～30h后检测COD值和表面活性剂含量。
(6)、检测数据见表1。
表1：实施例1检测结果
实施例2
废水COD为3054mg/L，其中含有阴离子表面活性剂1792mg/L，pH值为8.2，具体实施步骤如下：
(1)、采用1L的量筒，加入900ml的废水备用。
(2)、将短小芽孢杆菌(BNCC103925)、枯草芽孢杆菌(BNCC188159)、蜡样芽孢杆菌(BNCC338099)及巨大芽孢杆菌(BNCC190686)菌粉按照1:4:4:1的比例共取10g，然后加入到含有2％糖蜜的水中，使其最终体积为100ml，并控制温度在32～35℃，同时不停的搅拌2～4h备用。
(3)、将(2)中的菌液加入到(1)的量筒中，建立1L的废水降解模拟体系。
(4)、使用曝气装置对(3)进行连续曝气，并控制体系中的溶氧在2～4mg/L。
(5)、将废水降解模拟体系连续曝气24～30h后检测COD值和表面活性剂含量。
(6)、检测数据见表2。
表2：实施例2的检测结果
实施例3
废水COD为3298mg/L，其中含有非离子表面活性剂880mg/L，含有阴离子表面活性剂420mg/L，pH值为8.0，具体实施步骤如下：
(1)、采用1L的量筒，加入900ml的废水备用。
(2)、将短小芽孢杆菌(BNCC103925)、枯草芽孢杆菌(BNCC188159)、蜡样芽孢杆菌(BNCC338099)及巨大芽孢杆菌(BNCC190686)菌粉按照4:2:3:1的比例共取10g，然后加入到含有2％糖蜜的水中，使其最终体积为100ml，并控制温度在32～35℃，同时不停的搅拌2～4h备用。
(3)、将(2)中的菌液加入到(1)的量筒中，建立1L的废水降解模拟体系。
(4)、使用曝气装置对(3)进行连续曝气，并控制体系中的溶氧在2～4mg/L。
(5)、将废水降解模拟体系连续曝气24～30h后检测COD值和表面活性剂含量。
(6)、检测数据见表3。
表3：实施例3的检测结果
实施例4
废水COD为2989mg/L，其中含有非离子表面活性剂1280mg/L，pH值为8.2，具体实施步骤如下：
(1)、采用1L的量筒，加入900ml的废水备用。
(2)、将短小芽孢杆菌(BNCC103925)、枯草芽孢杆菌(BNCC188159)、蜡样芽孢杆菌(BNCC338099)及巨大芽孢杆菌(BNCC190686)菌粉按照4:1:4:1的比例共取10g，然后加入到含有2％糖蜜的水中，使其最终体积为100ml，并控制温度在32～35℃，同时不停的搅拌2～4h备用。
(3)、将(2)中的菌液加入到(1)的量筒中，建立1L的废水降解模拟体系。
(4)、使用曝气装置对(3)进行连续曝气，并控制体系中的溶氧在2～4mg/L。
(5)、将废水降解模拟体系连续曝气24～30h后检测COD值和表面活性剂含量。
(6)、检测数据见表4。
表4：实施例4的检测结果
本发明中，使用短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，四种菌种经过斜面培养、摇瓶培养、种子罐培养、发酵罐培养、离心和喷雾干燥处理后制得每种菌种的成品菌粉。使用时，四种菌粉按照废水中的非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂之间的比例调整组成，然后投放到废水生物降解系统的兼氧池、曝气池中，各种菌粉被喷雾干燥固化的菌体中含有大量的活性的芽孢，这些活性的芽孢迅速的形成共生协作体系，极大的提高了废水处理工艺中降解COD剂表面活性剂的能力，在30小时内，非离子的降解能够达到90％以上，阴离子表面活性剂的降解能够达到99％以上，废水中COD的整体降解能够达到95％以上，使出水能够达到二级排放标准，是一种高效无二次污染的污水处理生物强化技术。

Claims (9)

1.一种用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂，其特征在于：包括按照重量份数比混合的以下组分：
2.一种如权利要求1所述的用于降解富含表面活性剂废水的复合菌剂的制备方法，其特征在于：各菌粉的制备方法包括以下步骤：
⑴将单一菌种接种到斜面上进行培养；
⑵将步骤⑴的产物接种到种子摇瓶内进行培养；
⑶将步骤⑵的产物接种到种子罐内进行培养；
⑷将步骤⑶的产物接种到发酵罐内进行培养；
⑸将步骤⑷的产物放入离心机内进行离心处理，发酵液继续浓缩，得到菌浆；
⑹将菌浆进行喷雾干燥后得到菌粉成品。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤⑴所述斜面培养基为：胰蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，氯化钠10g/L，琼脂粉15g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟；
培养过程为：接种后置于生化培养箱中32～35℃培养24～30小时。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤⑵所述种子摇瓶培养基为：胰蛋白胨10g/L，酵母浸粉5g/L，氯化钠10g/L，pH自然，121℃灭菌20分钟；
培养工艺为：从斜面菌种上无菌操作挑取单菌落接种至灭菌后的种子摇瓶中，然后置于恒温摇床上32～35℃培养24～30小时。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤⑶所述种子罐培养基为：玉米淀粉10～20g/L，酵母抽提物2～5g/L，磷酸二氢钾0.5～1g/L，七水硫酸镁0.5～1g/L，硫酸锰0.02～0.05g/L，pH7.0～7.2，121℃灭菌30分钟；
培养工艺为：将摇瓶种子通过无菌操作接种至灭菌后的种子罐培养基中，然后32～35℃培养24～30小时。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤⑷所述发酵罐培养基为：玉米淀粉20～30g/L，酵母抽提物2～5g/L，蛋白胨5～10g/L，磷酸二氢钾0.5～1g/L，七水硫酸镁0.5～1g/L，硫酸锰0.02～0.05g/L，pH7.0～7.2，121℃灭菌30分钟；
培养工艺为：将种子罐种子通过无菌操作接种至灭菌后的发酵罐培养基中，然后32～35℃培养24～30小时。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤⑸所述离心机为三足离心机，转速为1200～1500rpm，离心时间为10～15分钟，浓缩倍数为8～19倍。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤⑹所述的喷雾干燥的条件是：喷雾干燥塔内压力保持在-12～-20Pa，进口温度保持在150～260摄氏度，出口温度保持在70～80摄氏度。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤⑷的产物培养的每种菌的菌量为0.8×109～2×109。
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