CN110964651A - 一种造纸废水微生物菌剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种造纸废水微生物菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：S1、造纸废水微生物菌种的获得和活化；S2、造纸废水微生物菌种分离和扩大培养各种微生物菌种；S3、造纸废水微生物菌种的降解验证；S4、离心分离、干燥得到各种微生物菌粉；S5、制备微生物菌剂。本发明所述制备方法制备的造纸废水微生物菌剂，与传统的微生物系统相比，经过造纸废水的验证实验，大大降低了降解菌的死亡率，适用性广、处理效果好。

Description

一种造纸废水微生物菌剂的制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种造纸废水微生物菌剂的制备方法。
背景技术
造纸废水指制浆造纸工艺过程中产生的废水。包括制浆蒸煮废液、洗涤废水、漂白废水与纸机白水等。造纸废水中含有大量的有机物和悬浮物，并含有大量化学药品和杂质，造纸废水成分复杂，可生化性差，属于较难处理的工业废水，是我国主要的工业污染源之一。
造纸废水处理工艺有生化法、吸附法、化学氧化法、离子交换、点渗析和絮凝沉淀法等。造纸废水中的木质素的结构非常复杂，并且在纸浆中木质素与木聚糖形成复合体紧密地附着在纤维上，难以除去。近年来，利用微生物与微生物酶类处理制浆废水具有很大的优势和潜力，因为微生物极易生长繁殖，酶催化反应具有高度专一性，反应条件温和，并且高效无污染。所以，采用生物手段除去纸浆中残留的木质素具有较大的应用前景，但仅依赖于一种酶的作用远远不够，人们期望利用具有降解纤维素、木质素、半纤维素等功能的多种酶共同作用，以完全降解纸浆中残留的木质素。而现有技术所采用的微生物系统未经过造纸废水的验证实验，遇到入池污水有机物突然增大或带入高浓度重金属等有毒物质时，常造成降解菌死亡，故处理效果不佳，较难推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供了一种适用性广、处理效果好的造纸废水微生物菌剂的制备方法。
本发明的技术方案，具体如下：1.一种造纸废水微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、造纸废水微生物菌种的获得和活化：
采集长期受造纸废水污染的适量土样，加入纯净水，静置一段时间后，用半纤维素降解菌液体选择性培养基、纤维素降解菌液体选择性培养基和木质素降解菌液体选择性培养基分别培养，培养得到的菌悬液递度稀释后用涂布法转接到对应的固体分离培养基上进行活化；
S2、分离和扩大培养各种微生物菌种：
将经步骤S1活化后的各个固体培养基上的单菌落进行分离，并将单菌落分别进行液体培养基扩大培养，使菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；
S3、造纸废水微生物菌种的降解验证：
将经步骤S2扩大培养后的各种微生物菌种做造纸废水的COD降解实验，具有降解纤维素功能的菌、具有降解木质素功能的菌、具有降解半纤维素功能的菌分别可以是白腐菌、芽孢杆菌、假单胞细菌、木霉、光合细菌、酵母菌等微生物；
S4、离心分离、干燥得到各种微生物菌粉：
将步骤S3中对造纸废水的COD具有降解能力的各个微生物菌种的菌液经过离心分离，收集沉淀即为微生物菌体，干燥后得到各种微生物菌粉；
S5、制备微生物菌剂：
将步骤S4得到的各种微生物菌粉均按质量比1：1混合后，得到混合菌粉，再将所述混合菌粉与纤维素酶按质量比为10:1混合，从而制成微生物菌剂。
进一步，所述的半纤维素降解菌液体选择性培养基包括以下组分：半纤维素15g/L，(NH4)·2SO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，K2HPO4 2.0g/L，CaCl2 0.1g/L，NaCl 1.0g/L，调节pH为7.5～8.0。
进一步，所述的纤维素降解菌液体选择性培养基包括以下组分：CMC-Na 15g/L，(NH4)·2SO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，K2HPO4 2.0g/L，CaCl2 0.1g/L，NaCl 1.0g/L，调节pH为7.5～8.0。
进一步，所述的木质素降解菌液体选择性培养基包括以下组分：纯碱木质素15g/L，(NH4)·2SO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，K2HPO4 2.0g/L，CaCl2 0.1g/L，NaCl 1.0g/L，调节pH为7.5～8.0。
进一步，各种微生物菌种的固体培养基为在其液体培养基中加入15g琼脂粉制成，液体培养基和固体培养基均要经过121℃灭菌30min。
进一步，所述纤维素酶的酶活力为1～10万U/g。
进一步，所述液体培养基扩大培养包括三角瓶一级扩大培养和发酵罐二级扩大培养。
进一步，所述液体培养基扩大培养具体包括以下步骤：首先将各个菌种的液体培养基加入三角瓶中，然后将各个固体培养基上的单菌落分别接入相对应的三角瓶中，培养至各个三角瓶中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；然后将各个菌种的液体培养基加入发酵罐中，并将三角瓶中的菌体接入相对应的发酵罐中，培养至各个发酵罐中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL。
进一步，步骤S1和S2中的培养的温度为35～37℃，培养的时间为48h。
进一步，所述步骤S4的干燥温度为30～40℃。
相对于现有技术，本发明的造纸废水微生物菌剂具有如下优点：(1)传统的微生物系统未经过造纸废水的验证实验，由污水降解菌和大量的杂菌组成，对有机物的降解能力有限，而本法得到微生物菌剂能大大增强生物池的降解功能，对处理池的有机物浓度适应性更强；(2)传统的微生物系统遇到入池污水有机物突然增大或带入高浓度重金属等有毒物质时，常造成降解菌死亡，通过添加纤维素酶，可尽快的恢复生物处理池的微生物系统，不影响处理池的正常运作；(3)该菌剂可通过发酵技术、冷冻干燥技术获得大批量产品，储存时间长，投放方便，快捷，适合大范围推广；(4)通过复合菌剂的技术，多种微生物菌种混合使用，大大提高了污水处理的效果。
为了更好地理解和实施，下面详细说明本发明。
具体实施方式
微生物菌种所用专用培养基及其特征：
(1)选择、富集具有降解半纤维素菌株所用培养基组成与配比为：
Figure BDA0001816495160000031
Figure BDA0001816495160000041
(2)选择、富集具有降解纤维素菌株所用培养基组成与配比为：
Figure BDA0001816495160000042
(3)选择、富集具有降解木质素菌株所用培养基组成与配比为：
Figure BDA0001816495160000043
实施例1
步骤1、菌体的分离、富集
从水、土壤、底泥等环境中用下述各种专用培养基分离出：具有降解纤维素功能的菌，具有降解木质素功能的菌，具有降解半纤维素功能的菌，对分离筛选出各种高效菌株进行驯化、富集培养，所述固体培养基为在其液体培养基中加入15g琼脂粉制成，液体培养基和固体培养基均要经过121℃灭菌30min，先将自环境中取得的样品在35℃条件下液体培养48h，然后划线分离纯培养，获得纯的单个菌落，并进行大量培养；
步骤2、活化和扩大培养各菌种：
首先将步骤1获得的单胞菌分别在固体培养基平板上进行活化；然后将各个菌种进行扩大培养，所述扩大培养包括三角瓶一级扩大培养和发酵罐二级扩大培养；具体步骤如下：将各个菌种的液体培养基加入不同的三角瓶中，并将各个固体培养基上的单菌落分别接入相对应的三角瓶中，在35℃下培养至各个三角瓶中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；然后将各个菌种的液体培养基加入不同的发酵罐中，并将三角瓶中的菌体接入相对应的发酵罐中，在35℃下培养至各个发酵罐中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；
步骤3、造纸废水微生物菌种的降解验证：
将经步骤2扩大培养后的各种微生物菌种做造纸废水的COD降解实验，具有降解纤维素功能的菌、具有降解木质素功能的菌、具有降解半纤维素功能的菌分别可以是白腐菌、芽孢杆菌、假单胞细菌、木霉、光合细菌、酵母菌等微生物；
步骤4、离心分离、干燥得到各微生物菌粉：
将步骤3发酵罐扩大得到的各个微生物菌液经过离心分离，收集沉淀即为微生物菌体，30℃干燥得到各个微生物菌粉；
步骤5、制备微生物菌剂：
将步骤4得到的各种微生物菌粉均按质量比1：1混合后，得到混合菌粉，再将所述混合菌粉与纤维素酶按质量比为10:1混合，从而制成微生物菌剂，其中纤维素酶的酶活力为2万U/g。
实施例2
步骤1、菌体的分离、富集
从水、土壤、底泥等环境中用下述各种专用培养基分离出：具有降解纤维素功能的菌，具有降解木质素功能的菌，具有降解半纤维素功能的菌，对分离筛选出各种高效菌株进行驯化、富集培养，所述固体培养基为在其液体培养基中加入15g琼脂粉制成，液体培养基和固体培养基均要经过121℃灭菌30min，先将自环境中取得的样品在37℃条件下液体培养48h，然后划线分离纯培养，获得纯的单个菌落，并进行大量培养；
步骤2、活化和扩大培养各菌种：
首先将步骤1获得的单胞菌分别在固体培养基平板上进行活化；然后将各个菌种进行扩大培养，所述扩大培养包括三角瓶一级扩大培养和发酵罐二级扩大培养；具体步骤如下：将各个菌种的液体培养基加入不同的三角瓶中，并将各个固体培养基上的单菌落分别接入相对应的三角瓶中，在35～37℃下培养至各个三角瓶中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；然后将各个菌种的液体培养基加入不同的发酵罐中，并将三角瓶中的菌体接入相对应的发酵罐中，在37℃下培养至各个发酵罐中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；
步骤3、造纸废水微生物菌种的降解验证：
将经步骤2扩大培养后的各种微生物菌种做造纸废水的COD降解实验，具有降解纤维素功能的菌、具有降解木质素功能的菌、具有降解半纤维素功能的菌分别可以是白腐菌、芽孢杆菌、假单胞细菌、木霉、光合细菌、酵母菌等微生物；
步骤4、离心分离、干燥得到各微生物菌粉：
将步骤3发酵罐扩大得到的各个微生物菌液经过离心分离，收集沉淀即为微生物菌体35℃干燥得到各个微生物菌粉；
步骤5、制备微生物菌剂：
将步骤4得到的各种微生物菌粉均按质量比1：1混合后，得到混合菌粉，再将所述混合菌粉与纤维素酶按质量比为10:1混合，从而制成微生物菌剂，其中纤维素酶的酶活力为6万U/g。
实施例3
步骤1、菌体的分离、富集
从水、土壤、底泥等环境中用下述各种专用培养基分离出：具有降解纤维素功能的菌，具有降解木质素功能的菌，具有降解半纤维素功能的菌，对分离筛选出各种高效菌株进行驯化、富集培养，所述固体培养基为在其液体培养基中加入15g琼脂粉制成，液体培养基和固体培养基均要经过121℃灭菌30min，先将自环境中取得的样品在37℃条件下液体培养48h，然后划线分离纯培养，获得纯的单个菌落，并进行大量培养；
步骤2、活化和扩大培养各菌种：
首先将步骤1获得的单胞菌分别在固体培养基平板上进行活化；然后将各个菌种进行扩大培养，所述扩大培养包括三角瓶一级扩大培养和发酵罐二级扩大培养；具体步骤如下：将各个菌种的液体培养基加入不同的三角瓶中，并将各个固体培养基上的单菌落分别接入相对应的三角瓶中，在35～37℃下培养至各个三角瓶中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；然后将各个菌种的液体培养基加入不同的发酵罐中，并将三角瓶中的菌体接入相对应的发酵罐中，在37℃下培养至各个发酵罐中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；
步骤3、造纸废水微生物菌种的降解验证：
将经步骤2扩大培养后的各种微生物菌种做造纸废水的COD降解实验，具有降解纤维素功能的菌、具有降解木质素功能的菌、具有降解半纤维素功能的菌分别可以是白腐菌、芽孢杆菌、假单胞细菌、木霉、光合细菌、酵母菌等微生物；
步骤4、离心分离、干燥得到各微生物菌粉：
将步骤3发酵罐扩大得到的各个微生物菌液经过离心分离，收集沉淀即为微生物菌体40℃干燥得到各个微生物菌粉；
步骤5、制备微生物菌剂：
将步骤4得到的各种微生物菌粉均按质量比1：1混合后，得到混合菌粉，再将所述混合菌粉与纤维素酶按质量比为10:1混合，从而制成微生物菌剂，其中纤维素酶的酶活力为10万U/g。
相对于现有技术，本发明的造纸废水微生物菌剂具有如下优点：(1)传统的微生物系统未经过造纸废水的验证实验，由污水降解菌和大量的杂菌组成，对有机物的降解能力有限，而本法得到微生物菌剂能大大增强生物池的降解功能，对处理池的有机物浓度适应性更强；(2)传统的微生物系统遇到入池污水有机物突然增大或带入高浓度重金属等有毒物质时，常造成降解菌死亡，通过添加纤维素酶，可尽快的恢复生物处理池的微生物系统，不影响处理池的正常运作；(3)该菌剂可通过发酵技术、冷冻干燥技术获得大批量产品，储存时间长，投放方便，快捷，适合大范围推广；(4)通过复合菌剂的技术，多种微生物菌种混合使用，大大提高了污水处理的效果。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、造纸废水微生物菌种的获得和活化：
采集长期受造纸废水污染的适量土样，加入纯净水，静置一段时间后，用半纤维素降解菌液体选择性培养基、纤维素降解菌液体选择性培养基和木质素降解菌液体选择性培养基分别培养，培养得到的菌悬液递度稀释后用涂布法转接到对应的固体分离培养基上进行活化；
S2、分离和扩大培养各种微生物菌种：
将经步骤S1活化后的各个固体培养基上的单菌落进行分离，并将单菌落分别进行液体培养基扩大培养，使菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；
S3、造纸废水微生物菌种的降解验证：
将经步骤S2扩大培养后的各种微生物菌种做造纸废水的COD降解实验，具有降解纤维素功能的菌、具有降解木质素功能的菌、具有降解半纤维素功能的菌分别可以是白腐菌、芽孢杆菌、假单胞细菌、木霉、光合细菌、酵母菌等微生物；
S4、离心分离、干燥得到各种微生物菌粉：
将步骤S3中对造纸废水的COD具有降解能力的各个微生物菌种的菌液经过离心分离，收集沉淀即为微生物菌体，干燥后得到各种微生物菌粉；
S5、制备微生物菌剂：
将步骤S4得到的各种微生物菌粉均按质量比1：1混合后，得到混合菌粉，再将所述混合菌粉与纤维素酶按质量比为10:1混合，从而制成微生物菌剂。
2.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述的半纤维素降解菌液体选择性培养基包括以下组分：半纤维素15g/L，(NH4)·2SO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，K2HPO4 2.0g/L，CaCl2 0.1g/L，NaCl1.0g/L，调节pH为7.5～8.0。
3.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述的纤维素降解菌液体选择性培养基包括以下组分：CMC-Na 15g/L，(NH4)·2SO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，K2HPO4 2.0g/L，CaCl2 0.1g/L，NaCl1.0g/L，调节pH为7.5～8.0。
4.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述的木质素降解菌液体选择性培养基包括以下组分：纯碱木质素15g/L，(NH4)·2SO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，K2HPO4 2.0g/L，CaCl2 0.1g/L，NaCl1.0g/L，调节pH为7.5～8.0。
5.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：各种微生物菌种的固体培养基为在其液体培养基中加入15g琼脂粉制成，液体培养基和固体培养基均要经过121℃灭菌30min。
6.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述纤维素酶的酶活力为1～10万U/g。
7.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述液体培养基扩大培养包括三角瓶一级扩大培养和发酵罐二级扩大培养。
8.根据权利要求8所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述液体培养基扩大培养具体包括以下步骤：首先将各个菌种的液体培养基加入三角瓶中，然后将各个固体培养基上的单菌落分别接入相对应的三角瓶中，培养至各个三角瓶中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL；然后将各个菌种的液体培养基加入发酵罐中，并将三角瓶中的菌体接入相对应的发酵罐中，培养至各个发酵罐中菌体含量达到1.0×108～1.0×109个/mL。
9.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：步骤S1和S2中的培养的温度为35～37℃，培养的时间为48h。
10.根据权利要求1所述的造纸废水微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S4的干燥温度为30～40℃。
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