CN107916242A - 一种农户污水处理用复合菌剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农户污水处理用复合菌剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌发酵菌液30‑50份、脱氮硫杆菌发酵菌液20‑30份、细黄链霉菌发酵菌液20‑30份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液10‑20份、产朊假丝酵母发酵菌液5‑10份、载体60‑80份。此外，本发明还提供了一种农户污水处理用复合菌剂的制备方法。本发明采用纯微生物复合菌剂处理农户污水，复合菌剂中各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，不仅能够高效去除COD，还能高效脱氮除磷，解决了传统工艺中除磷与脱氮效果难以同时兼顾的矛盾。此外，本发明的处理工艺操作方法简单，减少了资源浪费，投入较少，降低了处理污水的成本。

Description

一种农户污水处理用复合菌剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种农户污水处理用复合菌剂及其制备方法。
背景技术
我国农村地区农户大多分散居住，通常由数十户乃至数百户沿河流、山谷或者池塘聚集组成村落。生活在这些村落中每家农户均建有类似化粪池的“粪坑”，以收集人、畜、禽粪便及部分生活污水。过去这些“粪坑”中的污水大多都用作农家肥，但近年来，由于农村一些地区青、壮年外出务工和推行土地集约化连片高效农业(如承包制种粮大户)，使得这种分散农户的污水无处可用，大多就近排入附近河浜或池塘等地表水体，导致水体中的CODCr、氮、磷含量过高，造成水体污染。而这类污水又难以采用城市污水收集所用的管道法进行集中，难以通过建造污水处理厂处理达标排放。因此，寻求高效、低成本的村落分散农户污水处理方法意义重大。
目前对于农村地区污染水体的治理方法有3种，即：物理方法、化学方法以及生态方法。物理方法包括增氧曝气、截污清淤、调水冲污、河道疏浚等措施，物理方法简单，但不能在修复水体的同时改善水生生态系统结构，提高水体自净的能力；化学方法主要是投加化学药剂改变水体中氧化还原电位，吸附沉淀水中的悬浮物质、有机质以及灭杀藻类。化学药剂法见效快，但是污染易反复，且成本较高，是一种“治标不治本”的应急处理方法。生态方法主要包括生物膜法、净化浮岛及人工湿地等，这些生态方法虽然无二次污染且可以改善水生生态系统，但是操作、维护复杂，需要培训、配备专人来管理维护，应用范围有限。
发明内容
本发明提供了一种农户污水处理用复合菌剂，主要针对我国农村地区村落分散农户污水排放所引起的水体污染难题，利用村落周边地形条件，将分散农户污水排入的河浜或池塘作为处理载体，通过复合菌剂将污水净化。
本发明的第一个目的是提供一种农户污水处理用复合菌剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)发酵菌液30-50份、脱氮硫杆菌(Thiobacillusdenitrificans)发酵菌液20-30份、细黄链霉菌(Streptomycesmicroflavus)发酵菌液20-30份、珊瑚色诺卡式菌(Nocardiacoralline)发酵菌液10-20份、产朊假丝酵母菌(Candidautilis)发酵菌液5-10份、载体60-80份。
优选的，所述农户污水处理用复合菌剂的制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌发酵菌液40份、脱氮硫杆菌发酵菌液25份、细黄链霉菌发酵菌液25份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液15份、产朊假丝酵母菌发酵菌液5份、载体70份。
优选的，所述枯草芽孢杆菌发酵菌液中有效活菌数、所述脱氮硫杆菌发酵菌液中有效活菌数、所述细黄链霉菌发酵菌液中有效活菌数、所述珊瑚色诺卡式菌发酵菌液中有效活菌数以及所述产朊假丝酵母菌发酵菌液中有效活菌数均≥109个/mL。
优选的，所述载体由硅藻土与壳聚糖按照4∶1的质量比混合而成。
本发明的第二个目的是提供一种农户污水处理用复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，分别制备枯草芽孢杆菌种子液、脱氮硫杆菌种子液、细黄链霉菌种子液、珊瑚色诺卡式菌种子液和产朊假丝酵母菌种子液；
步骤2，制备枯草芽孢杆菌发酵菌液
向枯草芽孢杆菌培养基质中接种枯草芽孢杆菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到枯草芽孢杆菌发酵菌液；
其中，每升所述枯草芽孢杆菌培养基质中包含下述组分：蔗糖10g、蛋白胨10g、氯化钠5g，余量为水；
步骤3，制备脱氮硫杆菌发酵菌液
向脱氮硫杆菌培养基质中接种脱氮硫杆菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到脱氮硫杆菌发酵菌液；
其中，每升所述脱氮硫杆菌培养基质中包含下述组分：豆粕粉20g、棉粕粉10g、玉米淀粉20g、石粉10g、大豆糖蜜10g、硫酸锰0.02g、磷酸氢二钾0.1g、硫酸镁0.02g、余量为水；
步骤4，制备细黄链霉菌发酵菌液
向细黄链霉菌培养基质中接种细黄链霉菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到细黄链霉菌发酵菌液；
其中，每升所述细黄链霉菌培养基质中包含下述组分：酵母10g、MnSO40.05g、葡萄糖6g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾2g、MgSO41g，余量为水；
步骤5，制备珊瑚色诺卡式菌发酵菌液
向珊瑚色诺卡式菌培养基质中接种珊瑚色诺卡式菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到珊瑚色诺卡式菌发酵菌液；
其中，每升所述珊瑚色诺卡式菌培养基质中包含下述组分：马铃薯浸出粉15g、酵母浸出粉5g、葡萄糖20g、动物粪便10g，余量为水；
步骤6，制备产朊假丝酵母菌发酵菌液
向产朊假丝酵母菌培养基质中接种产朊假丝酵母菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到产朊假丝酵母菌发酵菌液；
其中，每升所述产朊假丝酵母菌培养基质中包含下述组分：糊精15g、鱼粉10g、酵母浸出粉5g、葡萄糖20g、酒石酸铵1g，余量为水；
步骤7，按以下重量份称取各组分：枯草芽孢杆菌发酵菌液30-50份、脱氮硫杆菌发酵菌液20-30份、细黄链霉菌发酵菌液20-30份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液10-20份、产朊假丝酵母菌发酵菌液5-10份、载体60-80份，将上述各发酵菌液混合均匀，得到混合发酵菌液，再将混合发酵菌液与载体混合均匀、干燥，即得到所述农户污水处理用复合菌剂。
优选的，所述枯草芽孢杆菌种子液、所述脱氮硫杆菌种子液、所述细黄链霉菌种子液、所述珊瑚色诺卡式菌种子液和所述产朊假丝酵母菌种子液的接种量均为5-10mL种子液/kg基质。
优选的，所述步骤7中干燥温度为4℃，干燥后得到的农户污水处理用复合菌剂的含水率为5-10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、脱氮硫杆菌、细黄链霉菌、珊瑚色诺卡式菌、产朊假丝酵母菌构成，以上菌种包含好氧及兼氧菌，可以广泛的应用于污水处理工艺中；其中，枯草芽孢杆菌能分泌出多种高活性胞外酶(蛋白酶、淀粉酶和半纤维素水解酶等)，这些酶能够分解并吸收水环境中的有机物，改善富营养化的水体，能很好的去除水体中COD等污染物；脱氮硫杆菌既能够将水体中氨态氮转化为植物可吸收的硝酸盐或者亚硝酸盐类化合物，同时还能具备较强的除去氨态氮、硝态氮和亚硝态氮的能力；珊瑚色诺卡式菌能够分解有机物且产酸，维持污水体系的pH，同时还具备较强的除磷作用；产朊假丝酵母菌代谢能力强，且对于大分子有机物具有氧化、吸附作用。
本发明将以上菌种合理配比，形成优势菌群，充分利用它们之间互相牵制、互相利用、功能互补的特性，将污水中有机物最大程度的分解成简单的小分子有机物，进而分解成二氧化碳和水，同时对污水中氨氮、总磷均具有良好的降解效果，能够很好的净化水质。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述实施例中所用的枯草芽孢杆菌具体为中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏编号为ACCC 11089的菌株；脱氮硫杆菌具体为中国典型培养物保藏中心保藏编号为CCTCC NO：M2011135的菌株；细黄链霉菌具体为中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏编号为ACCC 40027的菌株；珊瑚色诺卡式菌具体为中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏编号为ACCC 40100的菌株；产朊假丝酵母菌具体为保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC NO.7521的菌株TKZY-05。
实施例中枯草芽孢杆菌种子液、脱氮硫杆菌种子液、细黄链霉菌种子液、珊瑚色诺卡式菌种子液和产朊假丝酵母菌种子液均是采用常规方法培养得到的，且下述各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
一种农户污水处理用复合菌剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌发酵菌液40份、脱氮硫杆菌发酵菌液25份、细黄链霉菌发酵菌液25份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液15份、产朊假丝酵母菌发酵菌液5份、载体70份；
其中，载体由硅藻土与壳聚糖按照4∶1的质量比混合而成。
具体制备方法如下：
步骤1，分别制备枯草芽孢杆菌种子液、脱氮硫杆菌种子液、细黄链霉菌种子液、珊瑚色诺卡式菌种子液和产朊假丝酵母菌种子液；
步骤2，制备枯草芽孢杆菌发酵菌液
向枯草芽孢杆菌培养基质中接种枯草芽孢杆菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到枯草芽孢杆菌发酵菌液；
其中，每升枯草芽孢杆菌培养基质中包含下述组分：蔗糖10g、蛋白胨10g、氯化钠5g，余量为水；
步骤3，制备脱氮硫杆菌发酵菌液
向脱氮硫杆菌培养基质中接种脱氮硫杆菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到脱氮硫杆菌发酵菌液；
其中，每升脱氮硫杆菌培养基质中包含下述组分：豆粕粉20g、棉粕粉10g、玉米淀粉20g、石粉10g、大豆糖蜜10g、硫酸锰0.02g、磷酸氢二钾0.1g、硫酸镁0.02g、余量为水；
步骤4，制备细黄链霉菌发酵菌液
向细黄链霉菌培养基质中接种细黄链霉菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到细黄链霉菌发酵菌液；
其中，每升细黄链霉菌培养基质中包含下述组分：酵母10g、MnSO40.05g、葡萄糖6g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾2g、MgSO41g，余量为水；
步骤5，制备珊瑚色诺卡式菌发酵菌液
向珊瑚色诺卡式菌培养基质中接种珊瑚色诺卡式菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到珊瑚色诺卡式菌发酵菌液；
其中，每升珊瑚色诺卡式菌培养基质中包含下述组分：马铃薯浸出粉15g、酵母浸出粉5g、葡萄糖20g、动物粪便10g，余量为水；
步骤6，制备产朊假丝酵母菌发酵菌液
向产朊假丝酵母菌培养基质中接种产朊假丝酵母菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到产朊假丝酵母菌发酵菌液；
其中，每升产朊假丝酵母菌培养基质中包含下述组分：糊精15g、鱼粉10g、酵母浸出粉5g、葡萄糖20g、酒石酸铵1g，余量为水；
步骤7，按以下重量份称取上述制备出的各组分：枯草芽孢杆菌发酵菌液40份、脱氮硫杆菌发酵菌液25份、细黄链霉菌发酵菌液25份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液15份、产朊假丝酵母菌发酵菌液5份、载体70份，将上述各发酵菌液混合均匀，得到混合发酵菌液，再将混合发酵菌液与载体混合均匀，于4℃下干燥至含水率为5％，即得到农户污水处理用复合菌剂。
实施例2
一种农户污水处理用复合菌剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌发酵菌液30份、脱氮硫杆菌发酵菌液30份、细黄链霉菌发酵菌液30份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液10份、产朊假丝酵母菌发酵菌液10份、载体60份。
制备方法同实施例1，只是将配方改为实施例2的农户污水处理用复合菌剂配方，且制备出的农户污水处理用复合菌剂的含水率为10％。
实施例3
一种农户污水处理用复合菌剂，其制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌发酵菌液50份、脱氮硫杆菌发酵菌液20份、细黄链霉菌发酵菌液20份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液20份、产朊假丝酵母菌发酵菌液8份、载体80份。
制备方法同实施例1，只是将配方改为实施例3的农户污水处理用复合菌剂配方，且制备出的农户污水处理用复合菌剂的含水率为8％。
需要说明的是，枯草芽孢杆菌发酵菌液中有效活菌数、脱氮硫杆菌发酵菌液中有效活菌数、细黄链霉菌发酵菌液中有效活菌数、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液中有效活菌数以及产朊假丝酵母菌发酵菌液中有效活菌数均≥109个/mL。
下面结合本发明制备出的农户污水处理用复合菌剂的在农户污水处理中的应用来对本发明的效果做进一步的说明，具体实验过程及结果如下。
将分散农户污水集中排入附近池塘，从池塘中取出4组水样，每组水样量为1m3，其中三组为试验样品，分别投加实施例1-3制备出的复合菌剂，投加量均为25g；剩下的一组为对比样品，不投加任何试剂。投加完毕静置7天后测量水体中各污染指标，具体结果见表1-2。
需要说明的是，在试验前根据池塘水质状况往其中加入酸液或碱液调节水体的pH为6-7。
表1原水水质
项目 COD(mg/L) BOD(mg/L) NH3-N(mg/L) TP(mg/L)
原水水质 468 195 42.76 12.62
表2使用实施例1-3复合菌剂的污水处理效果
从表1可以看出，实施例1-3制备出的复合菌剂对农户污水具有很好的处理效果，经过处理后，出水中COD浓度在20mg/L以下，BOD浓度在10mg/L以下，NH3-N浓度在5mg/L以下，TP浓度在1mg/L以下，远低于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级排放标准，且COD、BOD、NH3-N、TP的去除率均达到95％以上，充分说明本发明的复合菌剂具备良好的处理效果。
将实施例1制备出的复合菌剂投加到池塘中，投加量为每立方米水样每次投加复合菌剂15g，2017年4月15日起每天投加1次，连续投加一周后停止，自2017年4月28日期跟踪检测池塘水质状况，具体结果见表3。
项目 COD(mg/L) BOD(mg/L) NH3-N(mg/L) TP(mg/L)
2017年4月15 452 168 38.12 6.56
2017年5月2 104 24 8.32 0.62
2017年5月6 86 18 9.86 0.51
2017年5月10 88 23 6.82 0.36
2017年5月15 98 25 15.32 0.17
2017年5月20 82 21 4.21 0.23
2017年5月25 112 36 6.58 0.48
2017年5月30 68 22 3.18 0.15
从表3中可以看出，将实施例1的复合菌剂投加到池塘中后，对池塘水质处理效果较好，但是由于池塘中每日都有新排入的污水，所以水质波动较大，但池塘水质总体还是满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级排放标准；当检测到池塘水质在3-5天的范围内达不到排放标准时，可以往池塘中继续投加复合菌剂，并按照水质状况酌情投加15-25g/(m3·d)的量。处理达标后的池塘水可以用于农业灌溉。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种农户污水处理用复合菌剂，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌发酵菌液30-50份、脱氮硫杆菌发酵菌液20-30份、细黄链霉菌发酵菌液20-30份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液10-20份、产朊假丝酵母菌发酵菌液5-10份、载体60-80份。
2.根据权利要求1所述的农户污水处理用复合菌剂，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：枯草芽孢杆菌发酵菌液40份、脱氮硫杆菌发酵菌液25份、细黄链霉菌发酵菌液25份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液15份、产朊假丝酵母菌发酵菌液5份、载体70份。
3.根据权利要求1或2所述的农户污水处理用复合菌剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌发酵菌液中有效活菌数、所述脱氮硫杆菌发酵菌液中有效活菌数、所述细黄链霉菌发酵菌液中有效活菌数、所述珊瑚色诺卡式菌发酵菌液中有效活菌数以及所述产朊假丝酵母菌发酵菌液中有效活菌数均≥109个/mL。
4.根据权利要求1或2所述的农户污水处理用复合菌剂，其特征在于，所述载体由硅藻土与壳聚糖按照4∶1的质量比混合而成。
5.根据权利要求1所述的农户污水处理用复合菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，分别制备枯草芽孢杆菌种子液、脱氮硫杆菌种子液、细黄链霉菌种子液、珊瑚色诺卡式菌种子液和产朊假丝酵母菌种子液；
步骤2，制备枯草芽孢杆菌发酵菌液
向枯草芽孢杆菌培养基质中接种枯草芽孢杆菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到枯草芽孢杆菌发酵菌液；
其中，每升所述枯草芽孢杆菌培养基质中包含下述组分：蔗糖10g、蛋白胨10g、氯化钠5g，余量为水；
步骤3，制备脱氮硫杆菌发酵菌液
向脱氮硫杆菌培养基质中接种脱氮硫杆菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到脱氮硫杆菌发酵菌液；
其中，每升所述脱氮硫杆菌培养基质中包含下述组分：豆粕粉20g、棉粕粉10g、玉米淀粉20g、石粉10g、大豆糖蜜10g、硫酸锰0.02g、磷酸氢二钾0.1g、硫酸镁0.02g、余量为水；
步骤4，制备细黄链霉菌发酵菌液
向细黄链霉菌培养基质中接种细黄链霉菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到细黄链霉菌发酵菌液；
其中，每升所述细黄链霉菌培养基质中包含下述组分：酵母10g、MnSO40.05g、葡萄糖6g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾2g、MgSO4 1g，余量为水；
步骤5，制备珊瑚色诺卡式菌发酵菌液
向珊瑚色诺卡式菌培养基质中接种珊瑚色诺卡式菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到珊瑚色诺卡式菌发酵菌液；
其中，每升所述珊瑚色诺卡式菌培养基质中包含下述组分：马铃薯浸出粉15g、酵母浸出粉5g、葡萄糖20g、动物粪便10g，余量为水；
步骤6，制备产朊假丝酵母菌发酵菌液
向产朊假丝酵母菌培养基质中接种产朊假丝酵母菌种子液，混合均匀，然后在28℃下以200r/min振荡速度培养至对数末期，得到产朊假丝酵母菌发酵菌液；
其中，每升所述产朊假丝酵母菌培养基质中包含下述组分：糊精15g、鱼粉10g、酵母浸出粉5g、葡萄糖20g、酒石酸铵1g，余量为水；
步骤7，按以下重量份称取各组分：枯草芽孢杆菌发酵菌液30-50份、脱氮硫杆菌发酵菌液20-30份、细黄链霉菌发酵菌液20-30份、珊瑚色诺卡式菌发酵菌液10-20份、产朊假丝酵母菌发酵菌液5-10份、载体60-80份，将上述各发酵菌液混合均匀，得到混合发酵菌液，再将混合发酵菌液与载体混合均匀、干燥，即得到所述农户污水处理用复合菌剂。
6.根据权利要求5所述的农户污水处理用复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌种子液、所述脱氮硫杆菌种子液、所述细黄链霉菌种子液、所述珊瑚色诺卡式菌种子液和所述产朊假丝酵母菌种子液的接种量均为5-10mL种子液/kg基质。
7.根据权利要求5所述的农户污水处理用复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述步骤7中干燥温度为4℃，干燥后得到的农户污水处理用复合菌剂的含水率为5-10％。
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