CN109796083B - 一种微生物附着基及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种微生物附着基，所述微生物附着基包括木粒、氧化铝和石英砂，所述木粒、氧化铝和石英砂的用量体积比为4‑6：2‑4:1‑3，所述木粒的粒径为4‑8mm，所述氧化铝的粒径为3‑5mm，所述石英砂的粒径为4‑8mm，三种材料混合在一起，相互填充，发生一定的联合效应，加强了对微生物的吸附能力，有利于微生物的生长繁殖和对污水的处理。

Description

一种微生物附着基及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于微生物领域，具体地说，本发明涉及一种微生物附着基及其制 备方法和应用。

背景技术

随着时代的发展和科技的进步，人们对于环境保护与卫生的需求越来越 高，生态厕所这一产品应运而生。生态厕所的普及具有以下优点：(1)减少或 根除人类粪污带来的环境污染问题，(2)减少了厕所对外界资源的依赖性，并 节省资源，(3)扩大了厕所的应用范围，提高生活水平。

目前的生态厕所利用率最多的是微生物菌种分解粪便的厕所，它利用微生 物生长繁殖活动对粪便中可利用的大分子有机化合物进行生物降解并转化为 菌体生物量，竞争性的抑制并杀死粪便中的病原性微生物，吸附、降解、转化 粪便中产生的臭味物质，实现了粪便的无害化、资源化处理。能达到零排放的 功能，对环境完全不造成任何污染。

而在微生物生态厕所中，发挥降解作用的微生物需附着在特殊的附着材料 上，附着材料的种类、表面积、粒径、孔隙大小影响着微生物的附着效果和生 长情况，从而对微生物水处理效果产生极大的影响。

目前市场上常用的微生物附着材料均为单一材料，如木粒、陶粒、氧化铝 球等，但效果并不理想，因此，本领域需要一种附着效果良好的微生物附着材 料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微生物附着基，解决现有技术中微生物附着效 果差、附着材料浪费、污水处理效果差的问题。

一方面，本发明提供了一种微生物附着基，所述微生物附着基包括木粒、 氧化铝和石英砂，所述木粒、氧化铝和石英砂的用量体积比为4-6：2-4:1-3， 优选5:3:2。

进一步的，所述木粒的粒径为1-10mm，优选4-8mm，更优选6mm；所述 木粒可以采用本领域常用的木头制成，优选杨树、柳树或栎树制成。

进一步的，所述氧化铝的粒径为3-5mm，优选，4mm；所述石英砂的粒径 为4-8mm，优选6mm。

所述微生物附着基在使用时，按照三种材料的密度大小先后放置，石英砂 铺放在最下层，氧化铝铺放在中层，木粒铺放在最上层。

另一方面，本发明提供了上述微生物附着基的制备方法，所述方法包括按 照木粒、氧化铝和石英砂的用量比例以及各原料的粒径尺寸选择合适的原料， 然后按照石英砂铺在最下层、氧化铝在中层，木粒在最上层的次序制备得到本 发明的微生物附着基。

另一方面，本发明还提供了微生物附着基的应用。在一个实施方式中，本 发明的微生物附着基可用于吸附微生物，所述微生物优选为大肠杆菌、粪肠球 菌和屎肠球菌；在其他的实施方式中，本发明的微生物附着基还可以用于生态 厕所中。

另一方面，本发明还提供了一种生态厕所净化剂，所述净化剂包含本发明 所述的微生物附着基。

本发明提供的微生物附着基可以高效的吸附微生物，在用于生态厕所时能 发挥良好的净化效果，具有以下有益效果：

1、附着基结构稳定，在水处理、微生物吸附过程中不会发生各层混合的 现象。附着基中的三种材料按密度大小先后放置，石英砂铺放在最下层，陶粒 铺放在中层，木粒铺放在最上层。

2、附着基选用的材料粒径适中，既能保持良好的孔径吸附水环境中的微 生物，又不会阻塞水处理与循环装置，保证系统的正常运行和良好的水处理效 果。

3、由于混合附着基中各材料的粒径和表面性质不同，对不同粒径的微生 物菌落具有不同的吸附效果，三种材料混合在一起，相互填充，发生一定的联 合效应，加强了对微生物的吸附能力，有利于微生物的生长繁殖和对污水的处 理。

具体实施方式

了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施 方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本 申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1微生物附着基单一材料的筛选

采用菌落总数法检测不同种类和粒径的附着材料对微生物的附着效果。

实验方法如下：

配置足够体积的蔗糖蜜培养基(2％的蔗糖蜜，0.5％的Nacl)和生理盐水。

将提前保存好的菌粉(含大肠杆菌、粪肠球菌和屎肠球菌)，取半钥匙加 入到250ml的培养基中，放入37摄氏度、200转/分钟的振荡培养箱中，培养 一天，形成原液。

取16个锥形瓶，各加入45ml培养液，各加入5ml不同种类和粒径的附着 材料，分别为：海绵铁(2mm)、海绵铁(4mm)、海绵铁(6mm)、石英砂(2mm)、 石英砂(4mm)、陶粒(6mm)、石英砂(6mm)、磺化煤(1mm)、磺化煤(3mm)、 氧化铝(2mm)、氧化铝(4mm)、氧化铝(6mm)、火山岩(2mm)、火山岩(4mm)、 木粒(6mm)，其中木粒用杨树制成。

灭菌后，各加入0.2ml原液，放入29摄氏度培养箱中培养。

培养1天后，取出，分别将材料过滤，放入装有50ml生理盐水的锥形瓶 中，将各个锥形瓶放入超声波清洗仪中振荡1分钟。振荡结束后，在各个锥形 瓶中分别取出2ml液体滴入装有50ml生理盐水的锥形瓶中稀释。

稀释后，在各个锥形瓶中分别取出2ml液体，滴入平板中，采用浇混法倒 板，将凝固的平板放入29摄氏度培养箱中培养。以上实验同时重复两次。

微生物在平板中生长1天后，从培养箱中取出观察，采用菌落总数法计数， 列表记录。

表1不同微生物附着材料微生物吸附效果

附着材料	粒径(mm)	第一平板菌落数	第二平板菌落数
				海绵铁	2	27	30
海绵铁	4	5	5
				海绵铁	6	2	2
石英砂	2	63	70
				石英砂	4	28	31
陶粒	6	18	20
				石英砂	6	182	200
磺化煤	1	31	32
				磺化煤	3	20	20
氧化铝	2	200+	200+
				氧化铝	4	200+	200+
氧化铝	6	4	5
				火山岩	2	7	8
火山岩	4	14	17
				木粒	6	200+	200+

由上表可以看出，因本次实验稀释倍数较小，各平板中菌落数量较多，其 中，石英砂(6mm)的平板中菌落数量接近菌落总数法有效值的最大值；氧化 铝(2mm)、氧化铝(4mm)和木粒(6mm)的平板中，菌落数量已超过200， 无法详细统计数量，但已说明附着效果显著；相对来说，其它材料的平板中菌 落数量相对较少。

本次实验中，较为理想的单一附着材料为石英砂(6mm)、氧化铝(2mm)、 氧化铝(4mm)和木粒(6mm)。

实施例2微生物附着基单一材料的优化筛选

配置足够体积的蔗糖蜜培养基(2％的蔗糖蜜，0.5％的Nacl)和生理盐水。 将提前保存好的菌粉(含大肠杆菌、粪肠球菌和屎肠球菌)，取半钥匙加入到 250ml的培养基中，放入37摄氏度、200转/分钟的振荡培养箱中，培养一天， 形成原液。

取16个锥形瓶，各加入45ml培养液，各加入5ml不同种类和粒径的附着 材料，分别为：海绵铁(2mm)、海绵铁(4mm)、海绵铁(6mm)、石英砂(2mm)、 石英砂(4mm)、陶粒(6mm)、石英砂(6mm)、磺化煤(1mm)、磺化煤(3mm)、 氧化铝(2mm)、氧化铝(4mm)、氧化铝(6mm)、火山岩(2mm)、火山岩(4mm)、 木粒(6mm)，其中木粒用杨树制成。

灭菌后，各加入0.2ml原液，放入29摄氏度培养箱中培养。培养3天后， 取出，分别将材料过滤，放入装有50ml生理盐水的锥形瓶中，将各个锥形瓶 放入超声波清洗仪中振荡1分钟。

振荡结束后，在各个锥形瓶中分别取出0.2ml液体滴入装有50ml生理盐 水的锥形瓶中稀释。稀释后，在各个锥形瓶中分别取出0.2ml液体，滴入平板 中，采用浇混法倒板，将凝固的平板放入29摄氏度培养箱中培养。以上实验 同时重复两次。

微生物在平板中生长1天后，从培养箱中取出观察，采用菌落总数法计数， 列表记录。

表2不同微生物附着材料微生物吸附效果

附着材料	粒径(mm)	第一平板菌落数	第二平板菌落数
				海绵铁	2	0	1
海绵铁	4	0	3
				海绵铁	6	0	0
石英砂	2	0	0
				石英砂	4	0	0
陶粒	6	0	2
				石英砂	6	6	7
磺化煤	1	2	4
				磺化煤	3	0	0
氧化铝	2	7	10
				氧化铝	4	12	18
氧化铝	6	0	0
				火山岩	2	0	0
火山岩	4	0	1
				木粒	6	17	18

由上表可以看出，因本次实验稀释倍数较大，附着效果较差的材料的平板 中菌落数量小于5，甚至为0。仅有4种材料的8个平板中菌落数量大于5，分 别为石英砂(6mm)、氧化铝(2mm)、氧化铝(4mm)和木粒(6mm)。

观察计数后将平板放回培养箱中，继续培养24小时(共培养48小时)后 取出观察，采用菌落总数法计数，列表记录。

表3不同微生物附着材料微生物吸附效果

由上表可知，微生物在平板中生长48小时后，各平板中菌落数量与24小 时略有增加，大多数平板中菌落数量仍然小于5甚至为0，菌落数量大于5的 平板标号仍然为石英砂(6mm)、氧化铝(2mm)、氧化铝(4mm)和木粒(6mm)。

实施例3微生物附着基材料的组合优化

由实施例1-2可知，石英砂(6mm)、氧化铝(2mm)、氧化铝(4mm)和 木粒(6mm)作为单一种类的附着基吸附效果最好。由于本发明的微生物附着 基应用于微生物生态厕所，若附着材料粒径过小时会阻塞水处理与循环装置， 影响水处理效率，因此选用石英砂(6mm)、氧化铝(4mm)和木粒(6mm) 作为附着材料的优选材料。

由于木粒作为天然附着材料具有一定的优越性，本发明的微生物附着基配 方选用木粒作为核心材料，并设计了不同的体积比，分别为木粒(6mm)：氧 化铝(4mm)：石英砂(6mm)为5:3:2、5:1:4、5:4:1和5:2:3。

配置足够体积的蔗糖蜜培养基(2％的蔗糖蜜，0.5％的Nacl)和生理盐水。 将提前保存好的菌粉(含大肠杆菌、粪肠球菌和屎肠球菌)，取半钥匙加入到 250ml的培养基中，放入37摄氏度、200转/分钟的振荡培养箱中，培养一天， 形成原液。

取4个锥形瓶，各加入50ml培养液，各加入10ml不同种类和粒径的附着 材料。灭菌后，各加入0.2ml原液，放入29摄氏度培养箱中培养。

培养3天后，取出，分别将材料过滤，放入装有60ml生理盐水的锥形瓶 中，将各个锥形瓶放入超声波清洗仪中振荡1分钟。

振荡结束后，在各个锥形瓶中分别取出0.2ml液体滴入装有60ml生理盐 水的锥形瓶中稀释。稀释后，在各个锥形瓶中分别取出0.2ml和2ml液体，分 别滴入平板中，采用浇混法倒板，将凝固的平板放入29摄氏度培养箱中培养。

微生物在平板中生长1天后，从培养箱中取出观察，采用菌落总数法计数， 列表记录。

表4不同微生物附着材料微生物吸附效果

由上表可知，由于木粒、氧化铝、石英砂材料不同，粒径不同，表面性质 也不同，对不同粒径的微生物菌落具有不同的吸附效果，三种材料混合在一起， 相互填充，发生一定的联合效应，加强了对微生物的吸附能力。木粒(6mm)： 氧化铝(4mm)：石英砂(6mm)为5:3:2的附着基对微生物的吸附效果最好， 最有利于微生物的生长繁殖和对污水的处理。

由上述实验可知，本发明的最优混合材料微生物附着基效果显著，对菌群 的附着效果约为木粒的4倍，具体优点如下：

1、附着基结构稳定，在水处理、微生物吸附过程中不会发生各层混合的 现象。附着基中的三种材料按密度大小先后放置，石英砂铺放在最下层，陶粒 铺放在中层，木粒铺放在最上层。2、附着基选用的材料粒径适中，既能保持 良好的孔径吸附水环境中的微生物，又不会阻塞水处理与循环装置，保证系统 的正常运行和良好的水处理效果。3、本附着基的核心材料为木粒，其具有生 物附着基稳固、无溶出色素等特点。4、由于混合附着基中各材料的粒径和表 面性质不同，对不同粒径的微生物菌落具有不同的吸附效果，三种材料混合在 一起，相互填充，发生一定的联合效应，加强了对微生物的吸附能力，有利于 微生物的生长繁殖和对污水的处理。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相 似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之 处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的 比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技 术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种微生物附着基，所述微生物附着基包括木粒、氧化铝和石英砂，其特征在于，所述木粒、氧化铝和石英砂的用量体积比为5:3:2，所述木粒的粒径为6mm，所述氧化铝的粒径为4mm，所述石英砂的粒径为6mm。

2.根据权利要求1所述的微生物附着基，其特征在于，所述木粒由杨树、柳树或栎树制成。

3.权利要求1或2所述的微生物附着基在吸附微生物中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述微生物选自大肠杆菌、粪肠球菌或屎肠球菌中的一种或多种。

5.权利要求1或2所述的微生物附着基在制备生态厕所净化剂中的应用。

6.一种生态厕所净化剂，其特征在于，包括权利要求1或2所述的微生物附着基。

7.一种制备权利要求1或2所述的微生物附着基的方法，其特征在于，包括将各原料按照比例进行混合的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，按照石英砂铺在最下层、氧化铝在中层、木粒在最上层的次序制备微生物附着基。