CN107189965A - 一种用于修复电厂生活废水的生物制剂 - Google Patents

一种用于修复电厂生活废水的生物制剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物技术领域，公开了一种用于修复电厂生活废水的生物制剂，其按照如下工艺制备而得：步骤1）制备发酵液，步骤2）制备驯化培养基，步骤3）制备浓缩菌液，步骤4）制备辅料，步骤5）制备生物制剂。本发明生物制剂中各菌株配伍合理，协同作用强，环境友好，能够深度修复电厂生活废水。

Description

一种用于修复电厂生活废水的生物制剂
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种用于修复电厂生活废水的生物制剂。
背景技术
生活污水主要是人类生活中使用的各种厨房用水、洗涤用水和卫生间用水所产生的排放水，多为无毒的无机盐类，生活污水 中含氮、磷、硫多。人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的生活污水量为150—400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。随着科学技术的快速发展和人民生活水平的不断提高，环境污染的问题日益恶化，尤其是生态水环境的污染，伴随着地区经济的发展和人口的增长，生活用水的水体中的营养元素浓度超出环境的自净能力，从而使得生活污水增多，难以有效的进行集中处理，直接影响到地表水体的环境质量与饮用水的安全。电厂会产生大量的生活废水，电力部门需要对生活废水进行处理。
目前处理生活废水的方法有较多，包括物理吸附法、化学法以及生物修复法等。生物修复法是近年来发展起来的一种新技术，主要依靠菌群对废水中的污染物进行降解，环境友好性好，能够对废水进行深度修复，不会造成二次污染，缺点主要包括，修复效率较低，菌株配伍不合理，菌株选择困难。开发一种用于修复电厂生活废水的高效生物制剂是我们需要解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种用于修复电厂生活废水的生物制剂。该生物制剂修复废水效果好，各菌株之间配伍合理。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种用于修复电厂生活废水的生物制剂，其按照如下工艺制备而得：步骤1）制备发酵液，步骤2）制备驯化培养基，步骤3）制备浓缩菌液，步骤4）制备辅料，步骤5）制备生物制剂。
进一步地，所述生物制剂按照如下工艺制备而得：
步骤1）制备发酵液：将环状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、嗜氨微杆菌、木糖氧化无色杆菌、施氏假单胞菌以及嗜盐四联球菌分别按照常规培养获得环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液；
步骤2）制备驯化培养基：取电厂生活废水，然后往废水中添加葡萄糖20-30g，酵母粉10-15g，磷酸二氢钾2-3g，磷酸氢二钾2-3g，硫酸镁2-3g，硫酸亚铁1-2g，搅拌均匀，调pH为6.8，定容至1L，制得驯化培养基；
步骤3）制备浓缩菌液：将环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液按照4-7:3-5:3-5:2-3:1-2:1-2的体积比混合均匀，然后按照3-5%的接种量接入驯化培养基中培养12小时，得到驯化菌液，再浓缩至原体积的五分之一，得到浓缩菌液；
步骤4）制备辅料：将环糊精、壳聚糖和海藻酸钠3:2:5的质量比混合得到混合物，然后添加到占混合物2倍重量的水中，加热至80℃，保温条件下，200rpm搅拌15min，停止搅拌，自然冷却至室温，得到辅料；
步骤5）制备生物制剂：将浓缩菌液与辅料按照2-3:1-2的体积比混合，搅拌均匀，涂覆在玻璃纤维布的正反两面，20-30℃干燥处理30min，再置于1wt%的CaCl2溶液中进行交联反应，反应时间为120min，取出，20-30℃干燥至水分含量小于3wt%，即得生物制剂。
进一步地，所述环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液的浓度均为1×1010cuf/ml.
进一步地，所述环状芽孢杆菌为ATCC 13403，所述巨大芽孢杆菌为ATCC14581，所述嗜氨微杆菌为ATCC 15354，所述木糖氧化无色杆菌为ATCC 27061，所述施氏假单胞菌为ATCC17588，所述嗜盐四联球菌为ATCC 13623。
本发明还要求保护上述任其一所述的生物制剂在废水修复中的应用。
一方面，本发明的菌株常规的扩大培养以获得发酵液的方式属于本领域的公知常识，可以参考工具书记载的方式。
另一方面，作为本发明的其他技术方案中，对生物制剂中的菌株浓度没有特别的限定，可以根据具体的情况进行具体的选择，在此不再详细赘述。
另一方面，可以根据预定的用途不同，例如应用于土壤中，本发明提供的生物制剂还可以制备为不同的剂型，并添加相应的赋形剂等成分。
本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
本发明生物制剂中各菌株配伍合理，协同作用强，能够有效利用废水中氨氮以及SS，大幅降低COD、BOD的含量；
本发明载体选择合理，其中，玻璃纤维布具备耐腐蚀以及透气性能好的特点，不能被微生物降解，可作为微生物附着体，同时采用糊精、壳聚糖、海藻酸钠以及氯化钙作为交联剂和有机反应剂，将菌株附着到玻璃纤维布上，使玻璃纤维布表面形成有效的孔道和缝隙，增加了比表面积，提高了菌株附着力；
本发明生物制剂首先经过驯化处理，使得更加适应废水环境；生物制剂和水体密度接近，能够悬浮与废水中，避免了密度过大沉淀于池底造成的菌体分布不均而影响除污效果，还能减少污泥的产量；使用寿命长，无需频繁更换；
本发明利用生物制剂修复生活废水的工艺操作简便，可实现环保绿色修复的目的，经济高效，环境友好，成本低廉，应用范围广泛。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下实施例和对比例中的实验方法中，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例和对比例中所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到。
实施例1
一种用于修复电厂生活废水的生物制剂，其按照如下工艺制备而得：
步骤1）制备发酵液：将环状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、嗜氨微杆菌、木糖氧化无色杆菌、施氏假单胞菌以及嗜盐四联球菌分别按照常规培养获得环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液；所述环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液的浓度均为1×1010cuf/ml；所述环状芽孢杆菌为ATCC 13403、巨大芽孢杆菌为ATCC14581、嗜氨微杆菌 为ATCC 15354、木糖氧化无色杆菌为ATCC 27061、施氏假单胞菌为ATCC 17588、嗜盐四联球菌为ATCC 13623；
步骤2）制备驯化培养基：取电厂生活废水，然后往废水中添加葡萄糖20g，酵母粉10g，磷酸二氢钾2g，磷酸氢二钾2g，硫酸镁2g，硫酸亚铁1g，搅拌均匀，调pH为6.8，定容至1L，制得驯化培养基；
步骤3）制备浓缩菌液：将环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液按照4:3:3:2:1:1的体积比混合均匀，然后按照5%的接种量接入驯化培养基中培养12小时，得到驯化菌液，再浓缩至原体积的五分之一，得到浓缩菌液；
步骤4）制备辅料：将环糊精、壳聚糖和海藻酸钠3:2:5的质量比混合得到混合物，然后添加到占混合物2倍重量的水中，加热至80℃，保温条件下，200rpm搅拌15min，停止搅拌，自然冷却至室温，得到辅料；
步骤5）制备生物制剂：将浓缩菌液与辅料按照2:1的体积比混合，搅拌均匀，涂覆在玻璃纤维布的正反两面，20-30℃干燥处理30min，再置于1wt%的CaCl2溶液中进行交联反应，反应时间为120min，取出，20-30℃干燥至水分含量小于3wt%，即得生物制剂，所得生物制剂的质量为玻璃纤维布的1.3倍。
实施例2
一种用于修复电厂生活废水的生物制剂，其按照如下工艺制备而得：
步骤1）制备发酵液：将环状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、嗜氨微杆菌、木糖氧化无色杆菌、施氏假单胞菌以及嗜盐四联球菌分别按照常规培养获得环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液；所述环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液的浓度均为1×1010cuf/ml；所述环状芽孢杆菌为ATCC 13403、巨大芽孢杆菌为ATCC14581、嗜氨微杆菌 为ATCC 15354、木糖氧化无色杆菌为ATCC 27061、施氏假单胞菌为ATCC 17588、嗜盐四联球菌为ATCC 13623；
步骤2）制备驯化培养基：取电厂生活废水，然后往废水中添加葡萄糖30g，酵母粉15g，磷酸二氢钾3g，磷酸氢二钾3g，硫酸镁3g，硫酸亚铁2g，搅拌均匀，调pH为6.8，定容至1L，制得驯化培养基；
步骤3）制备浓缩菌液：将环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液按照7:5:5:3:2:2的体积比混合均匀，然后按照3%的接种量接入驯化培养基中培养12小时，得到驯化菌液，再浓缩至原体积的五分之一，得到浓缩菌液；
步骤4）制备辅料：将环糊精、壳聚糖和海藻酸钠3:2:5的质量比混合得到混合物，然后添加到占混合物2倍重量的水中，加热至80℃，保温条件下，200rpm搅拌15min，停止搅拌，自然冷却至室温，得到辅料；
步骤5）制备生物制剂：将浓缩菌液与辅料按照3:2的体积比混合，搅拌均匀，涂覆在玻璃纤维布的正反两面，20-30℃干燥处理30min，再置于1wt%的CaCl2溶液中进行交联反应，反应时间为120min，取出，20-30℃干燥至水分含量小于3wt%，即得生物制剂，所得生物制剂的质量为玻璃纤维布的1.2倍。
实施例3
本发明生物制剂修复电厂生活废水试验：
修复废水工艺步骤：电厂废水中主要指标污染物指标为：COD 1741 mg/L、BOD 898 mg/L、氨氮 236mg/L、SS 119mg/L、总盐65 mg/L，首先通过格栅，去除块状固体物，然后进入酸碱调节池，调节pH为6.8，再进入生物修复池，按照每立方米液体添加5g的量来加入生物制剂，处理时间为60小时，液体通过滤网拦截菌体后排出。
生物制剂设置多个组别，其中，实验组为实施例1；同时设置对照组，对照组1：不添加环状芽孢杆菌，其余同实施例1；对照组2：不添加巨大芽孢杆菌，其余同实施例1；对照组3：不添加嗜氨微杆菌，其余同实施例1；对照组4：不添加木糖氧化无色杆菌，其余同实施例1；对照组5：不添加施氏假单胞菌，其余同实施例1；对照组6：不添加嗜盐四联球菌，其余同实施例1；经过各组处理后排出的液体的各项指标见表1：
表1
指标 COD mg/L BOD mg/L 氨氮 mg/L SS mg/L 总盐 mg/L
实施例1 11.4 7.1 8.3 4.5 6.8
对照组 1 120.3 78.9 41.3 23.6 11.9
对照组 2 161.8 105.0 34.5 14.8 13.5
对照组 3 107.4 61.8 18.2 32.6 16.7
对照组 4 146.2 86.5 21.9 43.5 13.8
对照组 5 121.7 91.7 18.5 25.6 19.1
对照组 6 79.6 43.8 16.6 15.5 26.9
结论：经过生物制剂深度修复处理后，COD、BOD、氨氮、SS以及总盐等各污染物含量大大降低，符合排放标准；同时，经过对比试验可知，本发明生物制剂中各菌株配伍合理，协同性能强。
实施例4
本发明生物制剂的污泥产生量试验：
修复废水的工艺流程参照实施例3。本发明检测了第5，10，15，20天的污泥产生量，设置两个组别，其中，
实验组：本发明实施例2；
对照组：以硅藻土载体，与浓缩菌液按照1:1的质量比混合，低温干燥制得；其余同实施例2。
具体污泥检测指标见表2：
表2
污泥含量g/L 实验组 对照组
第4天 3.6 4.2
第8天 5.7 8.5
第12天 9.1 15.2
第16天 14.4 23.9
第20天 20.6 31.8
结论：由于本发明生物制剂的密度和水体接近，可以悬浮于液体中，避免了全部沉积絮集到池底，使得污泥的产生量大大降低，可以提高生物制剂的使用寿命，延长了污泥清理周期。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于修复电厂生活废水的生物制剂，其按照如下工艺制备而得：步骤1）制备发酵液，步骤2）制备驯化培养基，步骤3）制备浓缩菌液，步骤4）制备辅料，步骤5）制备生物制剂。
2.根据权利要求1所述的生物制剂，其特征在于，所述生物制剂按照如下工艺制备而得：
步骤1）制备发酵液：将环状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、嗜氨微杆菌、木糖氧化无色杆菌、施氏假单胞菌以及嗜盐四联球菌分别按照常规培养获得环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液；
步骤2）制备驯化培养基：取电厂生活废水，然后往废水中添加葡萄糖20-30g，酵母粉10-15g，磷酸二氢钾2-3g，磷酸氢二钾2-3g，硫酸镁2-3g，硫酸亚铁1-2g，搅拌均匀，调pH为6.8，定容至1L，制得驯化培养基；
步骤3）制备浓缩菌液：将环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液按照4-7:3-5:3-5:2-3:1-2:1-2的体积比混合均匀，然后按照3-5%的接种量接入驯化培养基中培养12小时，得到驯化菌液，再浓缩至原体积的五分之一，得到浓缩菌液；
步骤4）制备辅料：将环糊精、壳聚糖和海藻酸钠3:2:5的质量比混合得到混合物，然后添加到占混合物2倍重量的水中，加热至80℃，保温条件下，200rpm搅拌15min，停止搅拌，自然冷却至室温，得到辅料；
步骤5）制备生物制剂：将浓缩菌液与辅料按照2-3:1-2的体积比混合，搅拌均匀，涂覆在玻璃纤维布的正反两面，20-30℃干燥处理30min，再置于1wt%的CaCl2溶液中进行交联反应，反应时间为120min，取出，20-30℃干燥至水分含量小于3wt%，即得生物制剂。
3.根据权利要求2所述的生物制剂，其特征在于，所述环状芽孢杆菌发酵液、巨大芽孢杆菌发酵液、嗜氨微杆菌发酵液、木糖氧化无色杆菌发酵液、施氏假单胞菌发酵液以及嗜盐四联球菌发酵液的浓度均为1×1010cuf/ml。
4.根据权利要求2所述的生物制剂，其特征在于，所述环状芽孢杆菌为ATCC 13403，所述巨大芽孢杆菌为ATCC14581，所述嗜氨微杆菌为ATCC 15354，所述木糖氧化无色杆菌为ATCC 27061，所述施氏假单胞菌为ATCC 17588，所述嗜盐四联球菌为ATCC 13623。
5.权利要求1-4任其一所述的生物制剂在废水修复中的应用。
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