CN110104798A - 一种用于污水处理的复合微生物制剂及应用 - Google Patents

Abstract

本公开属于污水治疗技术领域，具体涉及一种用于污水处理的复合微生物制剂及应用。发明人认为现有技术中采用外来菌对污染水域进行治理的方式具有一定的不确实性，本公开提供了一种环境微生物、基础微生物、功能性微生物组分重组为具有净化功能的复合菌群。进一步的，本公开还提供了一种微生物组合物及水生植物内生菌组合物，采用上述的微生物组合能够很好的实现对黑臭河道中淤泥的消减，水生植物内生菌的组合可以有效的地降低水体中COD、NH₃‑N、TP、水体色度与臭度，从而改善黑臭水体的水质。该微生物组合应用于污水处理领域具有良好的应用前景。

Description

一种用于污水处理的复合微生物制剂及应用

技术领域

本公开属于污水治理技术领域，具体涉及一种复合微生物菌剂及水生植物内生菌剂及其在污水治理方面的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

在城市工业化不发达阶段，自然界中的水源可以依靠微生物对于系统内的排泄废物进行代谢从而维持生态平衡，保持水质洁净。随着人类生产、生活领域及其规模的扩大，工业化程度不断提高，排放的污染物数量突破了水环境所固有的自净负荷，导致污染越来越严重。水质的污染不仅给经济的可持续发展带来滞后性，而且直接影响到人类的健康，稳定的生活。

传统的水质治理方法，如物理法、化学法等无法满足当前的水体污染治理需求。随着生物科技的发展，微生物控制水污染技术受到相关技术人员的青睐，效果显著且不会造成二次污染。除微生物之外，水生植物对于水体水质的改善也具有重要的作用。水生植物通过自身生长代谢可以大量吸收氮、磷等水体中的营养物质，降解水中大部分可生物降解有机物，同时还能促进微生物的生长。

发明人发现，目前微生物技术大都是利用功能菌通过培养、扩繁后，应用于受污染环境的环境中。这些外来菌种在治理污染的过程中有不确定性，有可能对环境不适应达不到理想效果或过度泛滥不可控，从而带来治理隐患。

发明内容

针对上述研究背景，发明人提供了一种针对水质处理的复合微生物制剂和一种水生植物内生菌制剂。通过筛选和识别待处理污水环境中的微生物组分，加入基础微生物、功能性微生物组分，重组为具有净化功能的复合菌群，将该复合菌群投入待处理污水环境中，该复合菌群在生长繁殖中产生的有益物质及其分泌物质成为各自或相互生长的底物，通过这样一种互生增殖关系，组成了复杂而稳定的微生态系统。这种复合菌剂具有本土优势，对原水环境适应能力强，能够快速繁殖，成为环境中的优势菌，有效快速启动原水生态系统、提升效率，且稳定性强。原水指标在规定的范围之内，使用效果达到80％以上。

为了实现上述技术效果，本公开提供以下技术方案：

本公开第一方面，提供一种微生物组合物，所述微生物组合物包括酵母菌、乳酸菌、纳豆芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、光合菌、放线菌、硝化菌和反硝化细菌。

本公开第二方面，提供一种复合微生物制剂，所述复合微生物制剂包括第一方面所述的微生物组合物及发酵物。

经本公开研究表明，该复合微生物组合发酵过程中会生成脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶等多种活性生物酶，该生物酶对于培养基及淤泥的降解作用帮助复合菌群在该环境下保持良好的生长状况，同时，生物酶分解生成的物质又能够成为各菌株的底物，实现对污染水质的良好治理效果。

本公开提供的复合微生物制剂具有良好的耐盐性，适应盐度40‰以上，对于污泥有良好的治理效果，污泥削减量＞30％以上。

本公开第三方面，提供一种水生植物内生菌组合物，所述水生植物内生菌组合物为水生植物水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草和红蓼的内生菌组合。

本公开方法中的水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草和红蓼优先在需要治理的区域进行寻找，如无法找齐，可在本地区内的水域进行采集。

优选的，所述水生植物内生菌组合物的原料及重量份如下：水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草、红蓼共计50-70份、蔗糖20-40份、无碘盐5-10份、卤水2-5份。

所述卤水采用市面销售的豆腐卤水。

进一步优选的，所述水生植物内生菌组合物的制备方法包括以下步骤：

(1)水生植物采集；

(2)混合上述原料，发酵获得水生植物内生菌组合物。

本公开第四方面，提供一种水生植物内生菌剂，所述水生植物内生菌剂为第三方面所述的水生植物内生菌组合物与第一方面所述的微生物组合或第二方面所述的复合微生物制剂的组合。

本公开提供的水生植物内生菌制剂能够有效地降低水体中化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)、水体色度与臭度，从而改善黑臭水体的水质。

本公开第五方面，提供第一方面所述微生物组合物和/或第二方面所述复合微生物制剂和/或第三方面所述生植物内生菌组合物和/或第四方面所述水生植物内生菌剂在水质净化方面的应用。

本公开第六方面，提供一种水质处理方法，所述水质处理方法为将第一方面所述微生物组合物和/或第二方面所述复合微生物制剂和/ 或第三方面所述生植物内生菌组合物和/或第四方面所述水生植物内生菌剂泼洒于需要处理的水域。

优选的，所述水质处理方法还包括配合使用风机曝气或配合生物载料。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1.相比现有技术中引入外来菌群对污水进行治疗的方式，本公开提供了一种筛选待处理水域中菌群并加入基础菌群和功能菌群的方式构建污水处理复合菌群的方法，采用该方法构建的复合菌剂具有良好的本土优势，各菌种之间相互构成生长底物，形成一种稳定的微生态系统。

2.本公开进一步提供了一种复合微生物制剂，该复合微生物制剂具有良好的耐盐性，应用黑臭污水处理，对于污泥治理有良好的治理效果。

3.本公开还提供了一种水生植物内生菌剂，通过采集待治理水域的水生植物，获取水生植物内生菌对该水域进行净化，能够有效降低水体中COD、NH3-N、TP、水体色度与臭度，实现对黑臭水质的治理效果。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为实施例1中所述菌块图；

图2为实施例1中所述复合微生物菌剂显微图；

图3为实施例2中所述水生植物内生菌显微图；

图4为实施例2中西王门河道俯瞰图；

图5为实施例2中河道治疗前实景图；

图6为实施例2中河道治理后实景图；

图7为实施例3中罗田水道治理效果图；

其中，图7A为龙大高速出口段面；图7B为红燕路段面；图7C为朝阳路桥段面；图7D为大华路桥段面；图7E为燕罗公路桥上游段面；图7F为茅洲河闸口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，采用微生物制剂对水质进行治理具有良好的技术效果，但是，发明人认为采用外来菌种进行治理污染具有不确定性，存在对环境不适应因而无法取得良好治理效果的弊端，甚至有可能出现外来菌种的过度泛滥。针对该技术问题，本公开提供了一种从待治理水域中筛选微生物菌群，配合基础菌及功能菌构成复合菌剂对该待治理水域进行治理的方法。

本公开第一方面，提供一种微生物组合物，所述微生物组合物包括酵母菌、乳酸菌、纳豆芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、光合菌、放线菌、硝化菌和反硝化细菌。

优选的，所述微生物组合物中各菌种的份数比为：酵母菌8～12 份、乳酸菌4～6份、纳豆芽孢杆菌4～6份、枯草芽孢杆菌8～12份、地衣芽孢杆菌8～12份、光合菌8～12份、放线菌8～12份、硝化菌8～12 份、反硝化菌8～12份。

进一步优选的，所述微生物组合物中各菌种的份数比为酵母菌10 份、乳酸菌5份、纳豆芽孢杆菌5份、枯草芽孢杆菌10份、地衣芽孢杆菌10份、光合菌10份、放线菌10份、硝化菌10份、反硝化菌 10份。

优选的，所述微生物组合物中各菌种具体为所述酵母菌为安琪耐高温白酒酵母菌，所述乳酸菌为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) CICC 21790，所述纳豆芽孢杆菌为纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)、所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌亚种(Bacillussubtilis subsp. subtilis)GIM1.372、所述地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)GIM1.626、光合细菌(Photosynthetic Bacteria)、所述放线菌为诺卡氏菌属(Nocardia)GIM1.381、所述硝化菌为硝化细菌(Nitrifying bacteria)、所述反硝化菌为好氧反硝化菌(Aerobic denitrlfier)。

本公开第二方面，提供一种复合微生物制剂，所述复合微生物制剂包括第一方面所述的微生物组合物及发酵物。

优选的，所述复合微生物制剂的制备方法为：将所述菌株按比例混合加入培养基后置于发酵罐中培养。

在一些实施例中，所述发酵管为有氧环境。

在一些实施例中，所述培养的温度为37℃，培养时间为5～7d。

优选的，所述复合微生物制剂还包括载料，所述载料由麦饭石粉、小米糠、膨润土组成；将发酵罐中的微生物转移至所述载料中，待菌株定植之后即可将负载菌块的载料投入需要治理的水域中使用。

进一步优选的，所述培养基为牛肉膏蛋白胨培养基或LB培养基。

本公开第三方面，提供一种水生植物内生菌组合物，所述水生植物内生菌组合物为水生植物水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草和红蓼的内生菌组合。

优选的，所述水生植物内生菌组合物的原料及重量份如下：水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草、红蓼共计50-70份、蔗糖20-40份、无碘盐5-10份、卤水2-5份。

进一步优选的，所述水生植物内生菌组合物的制备方法包括以下步骤：

(1)水生植物采集；

(2)混合上述原料，发酵获得水生植物内生菌组合物。

在一些实施例中，所述水生植物的采摘方法为：日出之前，采摘上述水生植物的嫩绿部分。

在一些实施例中，所述步骤(2)的具体操作如下：无菌条件下向水生植物中加入蔗糖搅拌均匀，再加入无碘盐及卤水搅拌至所述水生植物有汁液流出，密封条件下恒温培养，过滤得到液体部分。

进一步的，所述恒温培养的条件为：30～40℃条件下恒温培养5～10 天。

本公开第四方面，提供一种水生植物内生菌剂，所述水生植物内生菌剂为第三方面所述的水生植物内生菌组合物与第一方面所述的微生物组合或第二方面所述的复合微生物制剂的组合。

本公开第五方面，提供第一方面所述微生物组合物和/或第二方面所述复合微生物制剂和/或第三方面所述生植物内生菌组合物和/或第四方面所述水生植物内生菌剂在水质净化方面的应用。

本公开第六方面，提供一种水质净化方法，所述水质净化方法为将第一方面所述微生物组合物和/或第二方面所述复合微生物制剂和/ 或第三方面所述生植物内生菌组合物和/或第四方面所述水生植物内生菌剂泼洒于需要处理的水中。

优选的，所述水质净化方法还包括配合使用风机曝气或配合生物载料。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本公开的技术方案。

实施例1

本实施例中使用的菌株型号及购买方式如下：

酵母菌为商业酵母菌，品牌为安琪耐高温白酒酵母菌；

乳酸菌为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)CICC 21790，购自工业微生物保藏中心；

纳豆芽孢杆菌为纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)，购自沧州莱森生物技术有限公司；

枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌亚种(Bacillus subtilis subsp. subtilis)GIM1.372，购自广东省微生物菌种保藏中心；

地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)GIM1.626，购自广东省微生物菌种保藏中心；

光合细菌(Photosynthetic Bacteria，简称PSB)，购自沧州莱森生物技术有限公司；

放线菌为诺卡氏菌属(Nocardia)GIM1.381，购自广东省微生物菌种保藏中心；

硝化菌为硝化细菌(Nitrifying bacteria)，购自北京康源绿洲生物科技有限公司；

反硝化菌为好氧反硝化菌(Aerobic denitrlfier)，购自上海光语生物科技有限公司。

将上述酵母菌10份、乳酸菌5份、纳豆芽孢杆菌5份、枯草芽孢杆菌10份、地衣芽孢杆菌10份、光合菌10份、放线菌10份、硝化菌10 份、反硝化菌10份混合后加入LB培养基，置于发酵罐中37℃有氧条件下发酵培养7d时间，得到所述复合菌剂，显微镜下观察该复合菌剂如附图2所示。

将该复合菌剂转移至制备好的菌块中，置于37℃下培养一段时间待菌剂定植之后即可得到菌块，如附图1所示。

实施例2

本实施例以山东荣成西王门河黑臭河道淤泥生态修复中试实验结果对复合菌剂治理黑臭河道淤泥效果进行说明。本实施例中所使用的豆腐卤水为安琪百钻卤水豆腐凝固剂。

1.地点及范围

如图5所示，位于桥下有100m范围内，河道平均宽约50m，为强调治理对比效果，以河道中心线为界，选取西侧一半河道淤泥进行原位修复。

2.中试方案

(1)关闸控潮，隔离治理

为避免海水潮汐对施工影响，需在施工前关闭闸门，阻挡海潮；因河道淤泥较厚，中试区域周围淤泥难免为影响中试效果，因此需要对治理区域隔离，可以沙袋将治理区域上游、下游、侧面三面隔离开。

(2)污泥除臭，原位修复

利用从西王门河上游有水生植物区域及周边河道采集水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草、红蓼这5种水生植物内生菌配合上述基础菌与功能菌，包括：酵母菌、乳酸菌、纳豆芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、光合菌、放线菌、硝化菌、反硝化细菌、共同扩繁培养，所得微生物菌剂对淤泥实现污泥原位修复。

3.治理效果

如图5所示，治理前河道中能够打捞出较多黑臭淤泥，治理10 天后淤泥臭味基本消失，黑色逐渐褪去，土质疏松，效果如图6所示，处理后淤泥可栽种潮间带植物。证明该复合菌剂能够很好的消除黑臭河道中的淤泥，改善淤泥质量，实现资源的重复利用。

实施例3

以深圳市宝安区西乡河所采集的水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草、红蓼这5种水生植物内生菌与其它以上功能菌扩繁后微生物菌剂，根据污染情况在深圳市宝安区罗田水河道内分3次均匀泼洒。微生物在水体中快速繁殖，河道内配合罗茨风机曝气，配合生物飘带、植物浮岛、人工水草等生物载料，短期内达到了一个良好的、长效的、可持续的生态平衡状态。

治理后感官和主要水质指标变化情况如下：

(1)感官变化

经过使用水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草、红蓼这5种水生植物内生菌配合其它功能菌扩繁后微生物菌剂，1个月后黑臭水体透明度显著增加(SD由15～20cm增加到70～90cm以上)，水体颜色由黑色变为灰白色最后转为黄绿色，臭味基本消除。从2个月后，透明度趋于平稳，达到1米以上。

(2)DO含量和pH值变化

在污染水体的治理和修复中，DO含量是黑臭水体向净洁水体转化的重要评价指标，水体中DO含量是藻类放氧、大气复氧、污染物耗氧的综合平衡的结果。河水中DO含量增加到2.0mg/L以后，水体中好氧微生物逐渐增多，水体的自我净化功能得以恢复，水体生态系统开始良性循环。

治理前水体DO平均只有0.2mg/L左右，1个月治理后的水体DO 含量最高上升到5.0mg/L，从2个月后DO趋于平稳达到7.0mg/L。

治理前水体pH值在7左右，综合治理措施实施后水体pH值稍有增加达到7-8。调查和监测结果表明，治理后河水环境质量逐渐改善，黑臭消除后水体中氮磷含量仍然较高，导致温暖季节水体中浮游藻类生长繁殖加快，藻类光合作用过程中利用了大量碳酸盐和重碳酸盐等，导致河水pH值有所升高。

(3)BOD₅和COD_Cr浓度变化

治理前水体BOD₅和COD_Cr分别360～490mg/L、580～698mg/L， 1个月治理后，水体中BOD₅和COD_Cr浓度显著降低，随后BOD₅和 COD_Cr浓度分别稳定在5～6mg/L和20～30mg/L，水体水质达到了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的Ⅳ类水质标准。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微生物组合物，其特征在于，所述微生物组合物包括酵母菌、乳酸菌、纳豆芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、光合菌、放线菌、硝化菌和反硝化细菌。

2.一种复合微生物制剂，其特征在于，所述复合微生物制剂包括权利要求1所述的微生物组合物及发酵物。

3.一种水生植物内生菌组合物，其特征在于，所述水生植物内生菌组合物为水生植物水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草和红蓼的内生菌组合。

4.如权利要求3所述的水生植物内生菌组合物，其特征在于，所述水生植物内生菌组合物的原料及重量份如下：水马齿、千屈菜、水芹、梭鱼草、红蓼共计50-70份、蔗糖20-40份、无碘盐5-10份、卤水2-5份。

5.如权利要求4所述的水生植物内生菌组合物，其特征在于，所述水生植物内生菌组合物的制备方法包括以下步骤：

(1)水生植物采集；

(2)混合上述原料，发酵获得水生植物内生菌组合物。

6.一种水生植物内生菌剂，其特征在于，所述水生植物内生菌剂为权利要求3-5任一项所述的水生植物内生菌组合物与权利要求1所述的微生物组合或权利要求2所述的复合微生物制剂的组合。

7.权利要求1所述的微生物组合和/或权利要求2所述的复合微生物制剂和/或权利要求3-5任一项所述的水生植物内生菌组合物和/或权利要求6所述的水生植物内生菌剂在水质净化方面的应用。

8.一种水质净化方法，其特征在于，所述水质净化方法为将权利要求1所述的微生物组合和/或权利要求2所述的复合微生物制剂和/或权利要求3-5任一项所述的水生植物内生菌组合物和/或权利要求6所述的水生植物内生菌剂泼洒于需要处理的水中。

9.如权利要求8所述的水质净化方法，其特征在于，所述水质净化方法还包括配合使用风机曝气。

10.如权利要求8所述的水质净化方法，其特征在于，所述水质净化方法还包括配合生物载料。