CN110951649B - 一种处理工业剩余污泥的芽孢杆菌与应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理工业剩余污泥的芽孢杆菌与应用方法，属于污泥生化处理领域。本发明筛选获得了一株具有生物防治功能的芽孢杆菌，通过将该芽孢杆菌用于工业污泥的减量化处理，结合通风干燥可使活性污泥的减量达到85‑90％，并有效去除了活性污泥中的有机质与病原菌。实现活性污泥的快速高效减量化与无害化。

Description

一种处理工业剩余污泥的芽孢杆菌与应用方法
技术领域
本发明涉及一种处理工业剩余污泥的芽孢杆菌与应用方法，属于污泥生化处理领域。
背景技术
各类工业废水处理过程中产生大量剩余污泥。工业污泥成分复杂、有机质含量高、致病菌等多种微生物数量巨大、并包含多种对人体有毒有害的化学物质、含水量高、脱水难度大。传统处理方法经过机械脱水后，进一步干化、干化后的污泥填埋或焚烧。
强效机械脱水仅能将含水率降低到50-60％，油脂等有机质、病原菌、有毒有害物质未经过任何处理。填满体量巨大、含水率过高无法直接焚烧、即使经过干化后油脂、病原菌、有毒有害物质依然存在。极易形成二次污染。
工业污泥中含有大量的有机质、可以为微生物的生长提供营养，通过微生物的生长与产酶作用、在好氧状态下将油脂等有机质降解成二氧化碳和水、降低污泥中的固体含量、通过微生物的竞争抑制作用杀灭病原菌、通过微生物的产酶作用解除污泥的絮凝状态破坏污泥的保水能力、提高污泥脱水效率、同时微生物的产酶作用可有效对污泥中的有毒有害物质进行降解、实现减毒与无害化。因此通过添加微生物菌剂可有效实现工业剩余污泥的快速高效减量与无害化。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一株地衣芽孢杆菌，分类命名为Bacilluslicheniformis，已于2019年7月11日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，其保藏编号为GDMCC No：60726，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼。
本发明的第二个目的是提供含有所述地衣芽孢杆菌的发酵剂。
在一种实施方式中，所述发酵剂中含有菌浓≥1×106CFU/g或1×106CFU/mL的地衣芽孢杆菌。
本发明的第三个目的是提供工业剩余污泥的减量与无害化处理方法，以所述芽孢杆菌为发酵微生物，添加到活性污泥与麸皮的混合物中、在55～60℃固态好氧发酵24h。
在一种实施方式中，所述发酵是接种菌浓为(1-8)×106CFU/g发酵基质的芽孢杆菌种子液。
在一种实施方式中，所述种子液按如下方式制备：将芽孢杆菌单菌落接种至LB液态培养基中，于28℃、140rpm摇床培养1天。
在本发明的一种实施方式中，所述发酵是质量比为300：150的活性污泥与麸皮为原料，并调节含水量至40～50％。
本发明还要求保护应用所述方法制备获得的干化污泥。
有益效果：本发明通过将该芽孢杆菌用于工业污泥的减量化处理，结合通风干燥可使活性污泥的减量达到85-90％，并有效去除了活性污泥中的有机质与病原菌，实现活性污泥的快速高效减量化与无害化。
生物材料保藏
一株地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，分类命名为Bacilluslicheniformis，已于2019年7月11日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，其保藏编号为GDMCC No：60726，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼。
具体实施方式
测定方法：
蛋白质含量：凯氏定氮法(GB/T5009.5－2003)；
脂肪含量：酸水解法(GB/T5009.6－2003)；
有机质含量：采用灼烧法测定有机质含量；
含水率：采用减重法测定；
降解率定义为：可降解成分中，已降解部分的质量占可降解成分初始质量的百分比。
培养基配方：
LB固态培养基：蛋白胨5.0g，牛肉膏3.0g，氯化钠5.0g，蒸馏水1000mL，琼脂20g。
LB液态培养基：蛋白胨5.0g，牛肉膏3.0g，氯化钠5.0g，蒸馏水1000mL。
实施例1菌株的筛选及鉴定
(1)将采集的企业食堂附近的土壤样品10g，放入带有玻璃珠90ml无菌水的三角瓶中，30℃下200r/min振荡培养30min后，将其80℃水浴10min，然后按梯度逐级稀释，涂布于LB平板。将涂布后的LB平板于28℃下培养3天，挑取不同单菌落，在LB平板上重复划线分离、纯化3次后镜检，选择具有芽孢的菌株。
(2)将步骤(1)分离的芽孢杆菌分别接种于LB培养基中，培养16h，获得种子液；
(3)以企业食堂收集的餐厨垃圾为培养基质，接种10％的步骤(2)的种子液，于55℃发酵48h，对发酵体系的脂肪含量变化进行检测，共筛选到16株降解效果相对较优的芽孢杆菌，如表1所示：
表1芽孢杆菌对脂肪的降解率
Figure BDA0002339225060000031
(3)选择餐厨垃圾降解率超过70％的菌株进行16S rDNA鉴定，其中编号3、8为地衣芽孢杆菌，编号4为解淀粉芽孢杆菌，编号12为短小芽孢杆菌。
(4)具有生物防治功能的芽孢杆菌接种于100mL的LB液态培养基中，于37℃、140rpm摇床培养2天，两天后分装，分装后置于25％甘油中，-80℃冰箱长期保藏。
实施例2
(1)分别将尖孢镰刀菌、禾谷镰刀菌、豆根腐病菌在PDA培养基上活化，25℃培养5～7d，至形成大量孢子。
(2)将实施例1筛选获得的4株芽孢杆菌分别用接种于LB培养基中，28℃，200rp培养24h；再将菌液混悬后取100μL涂布于PDA加富培养基中，于25℃培养3～4h至培养基表面无水膜；
(3)用直径6mm的无菌打孔器将步骤(1)培养好的菌苔打孔，并将菌饼倒置于步骤(2)制备的固体培养基中央，于28℃恒温培养48h。
以未涂布芽孢杆菌菌悬液但按照步骤(3)相同方法接种病原真菌菌饼的平板作为对照，按下述方法计算抑菌率：
抑菌率＝(对照组真菌菌落直径-实验组对照真菌菌落直径)/对照真菌菌落直径
结果显示，地衣芽孢杆菌3对于尖孢镰刀菌、禾谷镰刀菌和豆根腐病菌均具有很好的抑制效果，对其进行专利菌种保藏。
表2菌株对不同植物病原菌的抑菌率(％)
Figure BDA0002339225060000041
实施例3地衣芽孢杆菌应用于工业污泥减量处理
(1)将实施例2筛选获得的地衣芽孢杆菌接种至1L的LB液态培养基中，于28℃、140rpm摇床培养1天，作为发酵种子液，种子液中芽孢杆菌的浓度在1010CFU/mL。
(2)取简单脱水工业污泥300公斤，与150公斤麸皮混合，混合后调节含水量在40-50％之间。
(3)将步骤(2)的活性污泥与麸皮的混合物，按每一百公斤污泥与麸皮混合物接种1L步骤(1)的芽孢杆菌菌种。
(4)活性污泥与麸皮以及菌种混合物在发酵罐中55-60℃好氧发酵培养，混合物每小时搅拌120次，整个发酵过程持续22h。对发酵后的污泥有机质含量进行测定，有机质降低了67.5％
(5)发酵培养22h后，发酵罐内通风干燥2h，活性污泥含水率降低至低于10％。可实现工业活性污泥减量90％以上。

Claims (10)

1.一株地衣芽孢杆菌，分类命名为Bacillus licheniformis，已于2019年7月11日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，其保藏编号为GDMCC No：60726，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼。
2.一种发酵剂，其特征在于，含有权利要求1所述的地衣芽孢杆菌。
3.根据权利要求2所述的发酵剂，其特征在于，含有菌浓≥1×106CFU/g或≥1×106CFU/mL的地衣芽孢杆菌。
4.一种工业剩余污泥的减量与无害化处理方法，其特征在于，以权利要求1所述的地衣芽孢杆菌为发酵微生物，将所述发酵微生物接种至活性污泥与麸皮的混合物中、在55～60℃固态好氧发酵至少20h。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发酵是发酵≥24h。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述发酵是接种菌浓为(1-8)×106CFU/g发酵基质的地衣芽孢杆菌种子液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述种子液按如下方式制备：将芽孢杆菌单菌落接种至LB液态培养基中，于28～32℃培养1～1.5天。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以质量比为(2～3):1的活性污泥与麸皮的混合物为原料，调节含水量至40～50％再进行发酵。
9.权利要求1所述的芽孢杆菌在污泥减量处理方面的应用。
10.权利要求4～8任一所述方法在制备干化污泥中的应用。
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