CN109554315A - 一种黑臭水体微生物修复复合菌剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于黑臭水体治理技术领域,提供了一种黑臭水体微生物修复复合菌剂及其应用。本发明所述一种黑臭水体微生物修复复合菌剂由枯草芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、热带假丝酵母和硝化细菌菌剂组成,四种菌剂按重量比,枯草芽孢杆菌菌剂:巴斯德毕赤酵母菌菌剂:热带假丝酵母菌菌剂:硝化细菌菌剂=3~5:1~3:1~2:1~2。本发明所述的枯草芽孢杆菌对黑臭水有机物具有专一高效降解的作用,将其与特定的菌剂复配,获得了黑臭水体微生物修复复合菌剂,将其应用于黑臭水体的处理中,汲取每种菌剂的优势,最大限度降解黑臭水体,采用本发明,经过上述处理后,水体臭味消除、澄清透明,水质COD、氨氮达到《地表水环境质量标准》Ⅴ类标。
Description
技术领域
本发明涉及黑臭水体治理技术领域,特别是涉及一种黑臭水体微生物修复复合菌剂及其 应用。
背景技术
随着经济的快速发展、城市化进程的不断加快、城市人口的急剧增加,城市河道受到严 重的污染,水体黑臭现象大面积出现,水体的有机污染物如糖类、氨基酸、蛋白质、油脂等 分解为小分子物质,消耗大量的溶解氧;无机污染物如易被氧化的FeS和MnS,造成了水体 的黑色;氨氮、硫化物等浓度升高,造成了臭味现象,严重影响城市形象和市民生活。
城镇区域黑臭水体不仅给市民带来了极差的感官体验,也直接影响市民生活突出的水环 境问题。当务之急,就是要认清其成因并采取有效治理措施,消除黑臭。
黑臭水体治理是一项复杂的系统工程,纵观国内外的黑臭水体修复技术,可以分为物理 修复方法、化学修复方法、生态修复方法和微生物修复方法四大类。
物理修复技术:如底泥疏浚、引水稀释、曝气充氧等。底泥疏浚工程量巨大,且容易带 来二次污染;引水稀释短时间内改善水体指标,只能是一种救急方法或水体污染治理的辅助 手段;曝气充氧可以提高水体溶解氧,改善黑臭现象,但很难从根本上去除污染物。化学修 复技术:如治理湖泊酸化可投加生石灰、抑制藻类大量繁殖可投加杀藻剂、如除磷可投加铁 盐等。不仅成本高,而且容易产生二次污染,破坏水体的生态环境。生态修复方法是利用水 生植物对水体中的污染物进行吸附、吸收、富集和降解等作用,但受植物生长周期的影响, 无法保持长期高效的作用。
微生物修复技术是利用微生物的代谢对水体中污染物吸收、转化或降解,达到减缓或最 终消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施,具有费用低、环境影响小,可最大限度地 降低污染物浓度的优点,是目前国内外治理黑臭水体的发展趋势。
专利CN 107699513A、CN 107760625A分别公布了一种黑臭水体专用降解菌及其应用和 用于治理不同污染程度河水的复合微生物菌剂,但是降解效果也仅限于实验室;专利CN 107267421 A公布了一种适用于黑臭水体治理的复合菌剂及其培养方法,氨氮降解指标没明 确。黑臭水体的微生物修复效果的参差不齐,限制了技术服务市场的快速发展,亟待结合我 国水体治理需求开发高效的微生物菌剂。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题,提供了一种黑臭水体微生物修复复合菌剂以及其 应用,采用本发明所述的一种黑臭水体微生物修复复合菌剂,在其活化挂膜后施于黑臭河道, 溶氧≥2mg/L的情况下7天~15天,水体臭味消除、澄清透明,水质COD、氨氮达到《地表 水环境质量标准》Ⅴ类标准。
本发明所述一种黑臭水体微生物修复复合菌剂由枯草芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、热带 假丝酵母和硝化细菌菌剂组成,四种菌剂按重量比,枯草芽孢杆菌菌剂:巴斯德毕赤酵母菌 菌剂:热带假丝酵母菌菌剂:硝化细菌菌剂=3~5:1~3:1~2:1~2。
本发明所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂的复配比例的确定,其方法如下:
取黑臭水,采用单因子试验和正交试验,通过改变每种菌剂的添加量与黑臭水降解效果 的关系,获得的复配比例如下:
四种菌剂按重量(w/w)枯草芽孢杆菌:巴斯德毕赤酵母菌:热带假丝酵母菌:硝化细 菌=3~5:1~3:1~2:1~2的比例混合得黑臭水体微生物修复复合菌剂。
本发明中,枯草芽孢杆菌,菌株代码为YJY18-04,其保藏号为CGMCC NO.16153;巴斯德毕赤酵母,菌株代码为YJY18-07;其保藏号为CGMCC NO.16155;热带假丝酵母,菌 株代码为YJY18-08,其保藏号为CGMCC NO.16156。硝化细菌菌剂购买自山东新天鸿水务 有限公司。
枯草芽孢杆菌菌粉芽孢数≥1×1010CFU/g、巴斯德毕赤酵母菌粉活菌数≥5×109CFU/g、热 带假丝酵母菌粉活菌数≥5×109CFU/g、硝化细菌总菌数≥3×109CFU/mL。
巴斯德毕赤酵母、热带假丝酵母可以利用硫化氢、氨等作为供氢体合成自身的组成物质, 降解黑臭水体中的有毒物质;枯草芽孢杆菌为从黑臭水体中筛选的一株专用高效降解黑臭水 体有机物菌株;硝化细菌在黑臭水体解除有毒物质、有机物抑制后,专一降解氨氮;各菌剂 作用互补,实现黑臭水体的高效修复。
本发明所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂在处理黑臭水体中的应用,其具体步骤为:
(1)将黑臭水体微生物修复复合菌剂与自来水混合,添加红糖或糖蜜活化菌剂,添加仿 生水草挂膜,曝气2天~3天,得到活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂;
(2)将活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂接种于黑臭水体中,溶氧≥2mg/L的情 况下7天~15天即可。
黑臭水体微生物修复的复合菌剂:自来水=1:10~15。
红糖或糖蜜的添加量为黑臭水体微生物修复复合菌剂重量的1‰~5‰。
按照0.5‰~1‰(w/v)接种活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂于黑臭水体中。
经过上述处理后,水体臭味消除、澄清透明,水质COD、氨氮达到《地表水环境质量标 准》Ⅴ类标准。
利用本发明的复合微生物菌剂修复黑臭水体,具有以下优点:
本发明所述的枯草芽孢杆菌对黑臭水有机物具有专一高效降解的作用,将其与特定的菌 剂复配,获得了黑臭水体微生物修复复合菌剂,将其应用于黑臭水体的处理中,汲取每种菌 剂的优势,最大限度降解黑臭水体,采用本发明,经过上述处理后,水体臭味消除、澄清透 明,水质COD、氨氮达到《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准。
保藏信息
保藏时间:2018年7月25日
保藏单位名称:中国微生物菌种保藏管理委员普通微生物中心
保藏编号:CGMCC NO.16153
保藏单位地址:北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所
分类命名:枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)
保藏时间:2018年7月25日
保藏单位名称:中国微生物菌种保藏管理委员普通微生物中心
保藏编号:CGMCC No.16155
保藏单位地址:北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所
分类命名:巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)
保藏时间:2018年7月25日
保藏单位名称:中国微生物菌种保藏管理委员普通微生物中心
保藏编号:CGMCC No.16156
保藏单位地址:北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所
分类命名:热带假丝酵母(Candida tropicalis)
具体实施方式
通过以下实施例来进一步描述本发明,该描述是非限定性的,下面实施例中所用的操作 技术及原料药品都是常规的并被本领域所熟知的。
实施例1
(1)枯草芽孢杆菌菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖1%、玉米粉1.0%、豆粕2%、尿素0.25%、硫酸锰0.01%、硫酸镁0.04%、氯化钠0.04%、硫酸亚铁0.004%、氯化钙0.02%,pH7.2;
液体发酵条件:接种量为5%(v/w),培养温度36℃,摇床转速150r/min,培养时间为 60h;
喷雾干燥获得枯草芽孢杆菌芽孢含量达到3×1010CFU/g的菌剂干粉。
(2)巴斯德毕赤酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖2.8%,豆粕2.4%,氯化铵0.18%, 硫酸镁0.06%,磷酸二氢钾0.11%,磷酸氢二钾0.06%,硫酸锰0.011%,pH6.0;
液体发酵条件:接种量为6%(v/w),培养温度26℃,摇床转速140r/min,培养时间为 24h;
流化床干燥获得巴斯德毕赤酵母菌体含量达到8×109CFU/g的菌剂干粉。
(3)热带假丝酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖2.3%,豆粕3%,硝酸铵0.25%,酵 母粉0.5%,硫酸镁0.06%,磷酸二氢钾0.15%,磷酸氢二钾0.03%,硫酸锰0.009%,pH6.5;
液体发酵条件:接种量为9%(v/w),培养温度30℃,摇床转速160r/min,培养时间为 48h;
流化床干燥获得热带假丝酵母菌体含量达到7×109CFU/g的菌剂干粉。
(4)微生物复合菌剂修复黑臭水体的生产应用
某县黑臭河道深1m、宽4m、长1Km,水质指标COD 102mg/L左右、氨氮9.3mg/L,透 明度15cm,溶解氧1.8mg/L。
称取2Kg黑臭水体微生物修复复合菌剂,加入14倍自来水搅匀,1‰红糖和仿生水草, 曝气2天后,得到活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂;
将活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂放入河道中,曝气维持溶氧≥2mg/L的情况 下7天,水体透明度50cm,水质COD、氨氮达到《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准;
所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂,按重量(w/w)比计,枯草芽孢杆菌菌剂:巴斯 德毕赤酵母菌菌剂:热带假丝酵母菌菌剂:硝化细菌菌剂=5:1:2:1。
实施例2
(1)枯草芽孢杆菌菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖1.4%、玉米粉0.8%、豆粕2.7%、尿素0.1%、硫酸锰0.021%、硫酸镁0.08%、氯化钠0.025%、硫酸亚铁0.003%、氯化钙0.028%, pH7.4;
液体发酵条件:接种量为9%(v/w),培养温度37℃,摇床转速160r/min,培养时间为 96h;
喷雾干燥获得枯草芽孢杆菌芽孢含量达到7×1010CFU/g的菌剂干粉。
(2)巴斯德毕赤酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖2.5%,豆粕2.2%,氯化铵0.3%,硫酸镁0.04%,磷酸二氢钾0.13%,磷酸氢二钾0.05%,硫酸锰0.012%,pH6.3;
液体发酵条件:接种量为5%(v/w),培养温度27℃,摇床转速130r/min,培养时间为 30h;
流化床干燥获得巴斯德毕赤酵母菌体含量达到5×109CFU/g的菌剂干粉。
(3)热带假丝酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖3%,豆粕2.3%,硝酸铵0.1%,酵母粉0.4%,硫酸镁0.07%,磷酸二氢钾0.1%,磷酸氢二钾0.035%,硫酸锰0.008%,pH6.1;
液体发酵条件:接种量为10%(v/w),培养温度28℃,摇床转速170r/min,培养时间为 40h;
流化床干燥获得热带假丝酵母菌体含量达到5×109CFU/g的菌剂干粉。
(4)微生物复合菌剂修复黑臭水体的生产应用
某乡镇黑臭河道深1.5m、宽3m、长0.5Km,水体恶臭,水质指标COD 216mg/L左右、氨氮66.7mg/L,透明度5cm,溶解氧0.2mg/L。
称取2.25Kg黑臭水体微生物修复复合菌剂,加入10倍自来水搅匀,4‰糖蜜和仿生水草, 曝气3天后,将活化挂膜的黑臭水体微生物修复的复合菌剂放入河道中,曝气维持溶氧≥ 2mg/L的情况下15天,水体臭味消除、透明度30cm,水质COD、氨氮达到《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准。
所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂,按重量(w/w)比计,枯草芽孢杆菌菌剂:巴斯 德毕赤酵母菌菌剂:热带假丝酵母菌菌剂:硝化细菌菌剂=5:2:2:2。
实施例3
(1)枯草芽孢杆菌菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖2%、玉米粉1.1%、豆粕2.3%、尿素0.3%、硫酸锰0.03%、硫酸镁0.06%、氯化钠0.03%、硫酸亚铁0.006%、氯化钙0.03%,pH7.25;
液体发酵条件:接种量为7%(v/w),培养温度32℃,摇床转速200r/min,培养时间为 80h;
喷雾干燥获得枯草芽孢杆菌芽孢含量达到8×1010CFU/g的菌剂干粉。
(2)巴斯德毕赤酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖3.5%,豆粕2.0%,氯化铵0.26%, 硫酸镁0.03%,磷酸二氢钾0.1%,磷酸氢二钾0.03%,硫酸锰0.01%,pH6.2;
液体发酵条件:接种量为10%(v/w),培养温度29℃,摇床转速170r/min,培养时间为 40h;
流化床干燥获得巴斯德毕赤酵母菌体含量达到10×109CFU/g的菌剂干粉。
(3)热带假丝酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖2%,豆粕2.7%,硝酸铵0.15%,酵母粉0.2%,硫酸镁0.03%,磷酸二氢钾0.13%,磷酸氢二钾0.05%,硫酸锰0.01%,pH6.3;
液体发酵条件:接种量为5%(v/w),培养温度27℃,摇床转速130r/min,培养时间为 30h;
流化床干燥获得热带假丝酵母菌体含量达到9×109CFU/g的菌剂干粉。
(4)微生物复合菌剂修复黑臭水体的生产应用
某县黑臭河道深2m、宽5m、长2Km,水质指标COD 133mg/L左右、氨氮12.5mg/L, 透明度10cm,溶解氧1.5mg/L。
称取12Kg黑臭水体微生物修复复合菌剂,加入15倍自来水搅匀,2‰红糖和仿生水草, 曝气2天后,将活化挂膜的黑臭水体微生物修复的复合菌剂放入河道中,曝气维持溶氧≥ 2mg/L的情况下8天,透明度80cm,水质COD、氨氮达到《地表水环境质量标准》Ⅴ类标 准。
所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂,按重量(w/w)比计,枯草芽孢杆菌菌剂:巴斯 德毕赤酵母菌菌剂:热带假丝酵母菌菌剂:硝化细菌菌剂=4:2:1:1。
实施例4
(1)枯草芽孢杆菌菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖1.8%、玉米粉1.3%、豆粕3%、尿素0.18%、硫酸锰0.019%、硫酸镁0.03%、氯化钠0.02%、硫酸亚铁0.005%、氯化钙0.023%, pH7.35;
液体发酵条件:接种量为10%(v/w),培养温度34℃,摇床转速180r/min,培养时间为 48h;
喷雾干燥获得枯草芽孢杆菌芽孢含量达到5×1010CFU/g的菌剂干粉。
(2)巴斯德毕赤酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖3.1%,豆粕1.8%,氯化铵0.1%,硫酸镁0.05%,磷酸二氢钾0.08%,磷酸氢二钾0.04%,硫酸锰0.009%,pH6.5;
液体发酵条件:接种量为8%(v/w),培养温度30℃,摇床转速150r/min,培养时间为 48h;
流化床干燥获得巴斯德毕赤酵母菌体含量达到9×109CFU/g的菌剂干粉。
(3)热带假丝酵母菌剂的制备
液体发酵培养基组成,按重量计(w/w)为:葡萄糖2.7%,豆粕3%,硝酸铵0.1%,酵母粉0.3%,硫酸镁0.04%,磷酸二氢钾0.08%,磷酸氢二钾0.045%,硫酸锰0.008%,pH6.0;
液体发酵条件:接种量为8%(v/w),培养温度26℃,摇床转速150r/min,培养时间为 24h;
流化床干燥获得热带假丝酵母菌体含量达到6×109CFU/g的菌剂干粉。
(4)微生物复合菌剂修复黑臭水体的生产应用
某乡镇黑臭河道深1.3m、宽2.8m、长1Km,水体恶臭,水质指标COD183mg/L左右、 氨氮50.6mg/L,透明度8cm,溶解氧0.5mg/L。
称取2.912Kg黑臭水体微生物修复复合菌剂,加入12倍自来水搅匀,5‰糖蜜和仿生水 草,曝气2.5天后,将活化挂膜的黑臭水体微生物修复的复合菌剂放入河道中,曝气维持溶 氧≥2mg/L的情况下13天,水体臭味消除、透明度40cm,水质COD、氨氮达到《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准。
所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂,按重量(w/w)比计,枯草芽孢杆菌菌剂:巴斯 德毕赤酵母菌菌剂:热带假丝酵母菌菌剂:硝化细菌菌剂=3:3:1:2。
Claims (8)
1.一种黑臭水体微生物修复复合菌剂,其特征在于:由枯草芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、热带假丝酵母和硝化细菌菌剂组成,四种菌剂按重量比,枯草芽孢杆菌菌剂:巴斯德毕赤酵母菌菌剂:热带假丝酵母菌菌剂:硝化细菌菌剂=3~5:1~3:1~2:1~2。
2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体微生物修复复合菌剂,其特征在于:枯草芽孢杆菌,菌株代码为YJY18-04,其保藏号为CGMCC NO.16153;巴斯德毕赤酵母,菌株代码为YJY18-07;其保藏号为CGMCC NO.16155;热带假丝酵母,菌株代码为YJY18-08,其保藏号为CGMCC NO.16156。
3.根据权利要求1所述的一种黑臭水体微生物修复复合菌剂,其特征在于:枯草芽孢杆菌菌粉芽孢数≥1×1010CFU/g、巴斯德毕赤酵母菌粉活菌数≥5×109CFU/g、热带假丝酵母菌粉活菌数≥5×109CFU/g、硝化细菌活菌数≥5×109CFU/mL。
4.权利要求5所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂在处理黑臭水体中的应用。
5.根据权利要求6所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂在处理黑臭水体中的应用,其特征在于,其具体步骤为:
(1)将黑臭水体微生物修复复合菌剂与自来水混合,添加红糖或糖蜜活化菌剂,添加仿生水草挂膜,曝气2天~3天,得到活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂;
(2)将活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂接种于黑臭水体中,溶氧≥2mg/L的情况下7天~15天即可。
6.根据权利要求7所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂在处理黑臭水体中的应用,其特征在于,按重量比计,黑臭水体微生物修复的复合菌剂:自来水=1:10~15。
7.根据权利要求7所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂在处理黑臭水体中的应用,其特征在于,红糖或糖蜜的添加量为黑臭水体微生物修复复合菌剂重量的1‰~5‰。
8.根据权利要求7所述的黑臭水体微生物修复复合菌剂在处理黑臭水体中的应用,其特征在于,按照w/v 0.5‰~1‰接种活化挂膜的黑臭水体微生物修复复合菌剂于黑臭水体中。
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