CN111040970A - 一种复合微生物菌剂及其制备方法和在黑臭水体修复中的应用 - Google Patents

一种复合微生物菌剂及其制备方法和在黑臭水体修复中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合微生物菌剂及其制备方法和在黑臭水体修复中的应用，属于污水处理技术领域，所述复合微生物菌剂包括微生物，所述微生物包括乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌；所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌的有效活菌数比为(4.5～5):(2～2.5):(1.5～2):(1～1.5)。所述复合微生物菌剂能够有效降低黑臭水体中的氮、磷、有机物等污染物成分，同时对黑臭水体中臭味气体有明显消除作用，能够达到快速消除水体黑臭的目的。

Description

一种复合微生物菌剂及其制备方法和在黑臭水体修复中的 应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种复合微生物菌剂及其制备 方法和在黑臭水体修复中的应用。
背景技术
水体黑臭主要是由于过量纳污导致水体生态失衡，水体缺氧乃至 厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物 质以及铁、锰硫化物等黑色物质。
目前，黑臭水体的治理方法有物理法、化学法和生物法。无论是物理方 法、化学方法还是传统生物方法都存在各自的局限性。比如底泥清淤(物理 法)、投加化学药剂(化学法)等方法虽然在短时间内能有一定成效，但都 存在着对环境干扰大、运行成本高、容易产生二次污染等缺点；而传统的微 生物修复也存在微生物适应能力弱，代谢繁殖慢，修复效率低等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合微生物菌剂及其制备方法和 在黑臭水体修复中的应用；所述复合微生物菌剂能够有效降低黑臭水体中的 氮、磷、有机物等污染物成分，同时对黑臭水体中臭味气体有明显消除作用， 能够达到快速消除水体黑臭的目的。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种复合微生物菌剂，包括微生物，所述微生物包括乳酸 菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌；所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母 菌和光合细菌的有效活菌数比为(4.5～5):(2～2.5):(1.5～2):(1～1.5)；
所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌的有效活菌浓度独立为 (1～1.3)×105cfu/mL。
优选的，所述复合微生物菌剂还包括发酵载体，所述发酵载体包括米糠、 麦麸、豆粕和水。
优选的，所述米糠、麦麸、豆粕和水的质量比为(3～3.5):(4.5～5): (1～1.5):(5～5.2)。
优选的，所述微生物和发酵载体的质量比为(2～4):(45～46)。
优选的，所述复合微生物菌剂还包括微生物促生剂，所述微生物促生剂 包括酵素、味精、红酒和红糖；所述酵素、味精、红酒和红糖的质量比为 (18～22):1:(3.5～4.5):(9～11)。
优选的，所述微生物促生剂与所述微生物的质量比为1:(8～12)。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
1)分别培养乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌获得乳酸菌种 子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光合细菌的种子液；
2)将步骤1)中所述乳酸菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子 液和光合细菌的种子液混合获得混合种子液，将所述混合种子液接种于发酵 培养基中进行发酵获得复合微生物菌剂。
优选的，所述发酵培养基包括发酵载体和微生物促生剂。
优选的，步骤2)中所述发酵的时间为6～8d；所述发酵期间每20～28h 进行一次翻抛。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂在黑臭水体修复中的应用，将所述 复合微生物菌剂投放于待修复的黑臭水体中2～8周；所述复合微生物菌剂的 投放量为0.3～0.8mg/L。
本发明的有益效果：本发明提供的复合微生物菌剂包括微生物，所述微 生物包括乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌；所述乳酸菌、枯草芽 孢杆菌、酵母菌和光合细菌的有效活菌数比为(4.5～5):(2～2.5):(1.5～2): (1～1.5)；其中乳酸菌可适应极酸极碱、-20℃～60℃、溶氧高低均可的环境， 上述4种微生物在上述比例范围内，共同作用于水体，可调节水体菌群的平 衡、改良水体环境、分解水中有机物。本发明提供的复合微生物菌剂能够有 效降低黑臭水体中的氮、磷、有机物等污染物成分，同时对黑臭水体中臭味 气体有明显消除作用(初始黑臭水体溶解氧<0.2mg/L，投加复合微生物菌剂 治理后溶解氧>8mg/L)，能够对黑臭水体进行快速修复。
进一步的，本发明提供的复合微生物菌剂还包括发酵载体，所述发酵载 体能够吸附微生物，为微生物的发酵提供必要的养分。
进一步的，本发明提供的复合微生物菌剂还包括微生物促生剂，所述微 生物促生剂中含有大量的营养物质(包括微量元素、维生素、有机酸等)，能 够促使微生物快速大量地生长，形成良好的菌胶团，提高发酵以及黑臭水体 处理效果。
本发明提供的复合微生物菌剂在投放黑臭水体2周后，即可显著降低水 体中的氨氮含量、总氮含量、COD值；并且在所述复合微生物菌剂在投放 黑臭水体6周后；所述水体的氨氮含量、总氮含量、COD值进一步降低， 持效性好，无反复。
具体实施方式
本发明提供了一种复合微生物菌剂，包括微生物，所述微生物包括乳酸 菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌；所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母 菌和光合细菌的有效活菌数比为(4.5～5):(2～2.5):(1.5～2):(1～1.5)； 所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌的有效活菌浓度独立为 (1～1.3)×105cfu/mL。
本发明对所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌的来源没有特 殊限定，采用本领域常规市售菌种即可在本发明具体实施过程中，所述乳酸 菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌购自北京三药科技开发公司。本发明 中所述乳酸菌可适应极酸极碱、-20℃～60℃、溶氧高低均可的环境，上述4 种微生物在上述比例范围内，共同作用于水体，可调节水体菌群的平衡、改 良水体环境、分解水中有机物。
在本发明中，所述复合微生物菌剂还包括发酵载体，所述发酵载体包括 米糠、麦麸、豆粕和水。在本发明中，所述米糠、麦麸、豆粕和水的质量比 优选为(3～3.5):(4.5～5):(1～1.5):(5～5.2)，更优选为3:5:1:5。在本发 明中，所述水优选为纯净水。在本发明中，所述微生物和发酵载体的质量比 优选为(2～4):(45～46)，具体可为2:45、2:46、3:45、3:46、4:45、4:46。 本发明对所述米糠、麦麸和豆粕的来源没有特殊限定，采用本领域常规的市 售产品即可。
在本发明中，所述复合微生物菌剂优选的还包括微生物促生剂，所述微 生物促生剂包括酵素、味精、红酒和红糖；所述酵素、味精、红酒和红糖的 质量比优选为(18～22):1:(3.5～4.5):(9～11)，更优选为20:1:4:10。在本 发明中，所述微生物促生剂与所述微生物的质量比优选为1:(8～12)，更优 选为1:10。本发明对所述酵素、味精、红酒和红糖的来源没有特殊限定，采 用本领域常规的市售产品即可。在本发明具体实施过程中，所述酵素购自大 高酵素株式会社；所述味精优选为梅花牌味精；所述红酒优选为长城干红； 所述红糖购自潮州市潮安区质康红糖厂。本发明中所述微生物促生剂中含有 大量的营养物质(包括微量元素、维生素、有机酸等)，能够促使微生物快速 大量地生长，形成良好的菌胶团，提高发酵以及黑臭水体处理效果。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：1) 分别培养乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌获得乳酸菌种子液、枯 草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光合细菌的种子液；2)将所述乳酸菌 种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光合细菌的种子液混合获得 混合种子液，将所述混合种子液接种于发酵培养基中进行发酵获得复合微生 物菌剂。
在本发明中，分别培养乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌获得 乳酸菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光合细菌的种子液。 在本发明中，所述乳酸菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光 合细菌种子液的菌浓度独立优选为105～106个/mL。
在本发明中，所述乳酸菌种子液的培养基以水为溶剂，优选的包括以下 组分：葡萄糖40～45g/L，玉米浆10～14g/L和磷酸氢二钾0.5～0.8g/L，更优选 的包括葡萄糖42.5g/L，玉米浆12g/L和磷酸氢二钾0.65g/L；所述乳酸菌种 子液培养过程中优选的在发酵罐中进行，在本发明中，所述乳酸菌种子液培 养过程中的接种量优选为4％(w/v)，所述培养过程中的通气比优选为 5.8～6.2vvm，更优选为6.0vvm；所述培养过程中的转速优选为130～160rpm， 所述发酵的温度优选为32～34℃，更优选为33℃。
在本发明中，所述枯草芽孢杆菌种子液的培养基以水为溶剂，优选的包 括以下组分：豆粕30～40g/L、玉米粉10～14g/L、葡萄糖15～20g/L、磷酸氢 二钾2～4g/L、磷酸二氢钾1～2g/L、硫酸镁0.4～0.6g/L、硫酸铵0.3～0.4g/L和 碳酸钙0.08～0.12g/L，更优选的包括豆粕35g/L、玉米粉12g/L、葡萄糖17g/L、 磷酸氢二钾3g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、硫酸镁0.5g/L、硫酸铵0.35g/L和碳 酸钙0.1g/L。在本发明中，所述枯草芽孢杆菌种子液培养过程中的接种量优 选为2％(w/v)，所述枯草芽孢杆菌种子液培养过程中的初始pH值优选为7.2，所述枯草芽孢杆菌种子液培养过程中的发酵温度优选为34～36℃，更优 选为35℃，所述枯草芽孢杆菌种子液培养过程中的转速优选为200～300rpm， 更优选为250rpm。
在本发明中，所述酵母菌种子液的培养基以水为溶剂，优选的包括以下 组分：葡萄糖70～80g/L，硫酸铵0.008～0.012g/L，酵母粉0.8～0.9g/L，磷酸 二氢钾0.3～0.5g/L和七水硫酸镁1～2g/L，更优选的包括葡萄糖75g/L，硫酸 铵0.1g/L，酵母粉0.85g/L，磷酸二氢钾0.4g/L，七水硫酸镁1.5g/L。在本发 明中，所述酵母菌种子液培养过程中的初始pH值优选为6.0，所述酵母菌种 子液培养过程中的接种量优选为8％～12％，所述酵母菌种子液培养过程中的 发酵温度优选为28～32℃，更优选为30℃，所述酵母菌种子液培养过程中的 转速优选为180～220rpm，更优选为200rpm。
在本发明中，所述光合细菌种子液的培养基以水为溶剂，优选的包括以 下组分：氯化铵0.2～0.3g/L、酵母浸粉0.15～0.2g/L、蛋白胨0.3～0.5g/L、无 水乙酸钠3～4g/L和磷酸铁0.01～0.03g/L，更优选的包括氯化铵0.25g/L、酵 母浸粉0.17g/L、蛋白胨0.4g/L、无水乙酸钠3.5g/L和磷酸铁0.02g/L。在本 发明中，所述光合细菌种子液培养过程中的初始pH值优选为7.0，所述光合 细菌种子液培养过程中的接种量优选为3％；所述光合细菌种子液培养过程 中的发酵温度优选为28～32℃，更优选为30℃，所述光合细菌种子液培养过程中的转速优选为120～180rpm，更优选为150rpm；所述光合细菌种子液培 养时间优选为40～60h，更优选为48h。
在本发明中，将所述乳酸菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子 液和光合细菌的种子液混合获得混合种子液，将所述混合种子液接种于发酵 培养基中进行发酵获得复合微生物菌剂。在本发明中，所述发酵培养基优选 的包括发酵载体和微生物促生剂。在本发明中，所述发酵载体和微生物促生 剂参见上述复合微生物菌剂中发酵载体和微生物促生剂的描述，在此不再赘 述。在本发明中，混合种子液、发酵载体和微生物促生剂的质量比优选为 10:350:1。
在本发明中，所述发酵的时间优选为6～8d，更优选为7d；本发明在所 述发酵过程中，进行翻抛，优选的每20～28h翻抛一次，更优选的每24h翻 抛一次。本发明在所述发酵过程中进行温度监测，优选的当发酵体系的温度 超过55℃时进行翻抛。本发明对所述温度监测的方法没有特殊限定，采用本 领域常规的温度检测方法即可。
本发明还提供了所述的复合微生物菌剂在黑臭水体修复中的应用，将所 述复合微生物菌剂投放于待修复的黑臭水体中2～8周。在本发明中，所述复 合微生物菌剂的投放量优选为0.3～0.8mg/L，更优选为0.5mg/L。本发明优选 的在向黑臭水体投放所述复合微生物菌剂的前后，对水质进行监测。本发明 提供的复合微生物菌剂在投放黑臭水体2周后，即可显著降低水体中的氨氮 含量、总氮含量、COD值；并且在所述复合微生物菌剂在投放黑臭水体6 周后；所述水体的氨氮含量、总氮含量、COD值进一步降低，持效性好， 无反复。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把 它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
混合菌液的制备
菌种来源：购自北京三药科技开发公司。
种子液培养：
乳酸菌种子液：将乳酸菌接种于乳酸菌培养基中进行培养，接种量4％ (w/v)；所述培养过程中的通气比6.0vvm；转速为150rpm，温度为33℃， 培养时间16h。
培养基组分(以水为溶剂)：葡萄糖42.5g/L，玉米浆12g/L和磷酸氢二 钾0.65g/L。
乳酸菌种子液的菌浓度为1.3×105cfu/mL。
枯草芽孢杆菌种子液：将枯草芽孢杆菌接种于枯草芽孢杆菌培养基中进 行培养，接种量为2％(w/v)，培养的初始pH值为7.2，发酵温度为35℃， 转速为250rpm，培养时间48h。
培养基组分(以水为溶剂)：豆粕35g/L、玉米粉12g/L、葡萄糖17g/L、 磷酸氢二钾3g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、硫酸镁0.5g/L、硫酸铵0.35g/L和碳 酸钙0.1g/L。
枯草芽孢杆菌种子液的菌浓度为1.2×105cfu/mL。
酵母菌种子液：将酵母菌种子液接种于酵母菌培养基中进行培养，初始 pH值为6.0，接种量为8％，发酵温度为30℃，转速为200rpm，培养时间为 24h。
培养基组分(以水为溶剂)：葡萄糖75g/L，硫酸铵0.1g/L，酵母粉0.85g/L， 磷酸二氢钾0.4g/L，七水硫酸镁1.5g/L。
酵母菌种子液的菌浓度为1.1×105cfu/mL。
光合细菌种子液：将光合细菌接种于光合细菌培养基中进行培养，初始 pH值为7.0，接种量为3％；发酵温度优选为30℃，转速为150rpm，培养时 间为48h。
培养基组分(以水为溶剂)：氯化铵0.25g/L、酵母浸粉0.17g/L、蛋白 胨0.4g/L、无水乙酸钠3.5g/L和磷酸铁0.02g/L。
光合细菌种子液的菌浓度为1.0×105cfu/mL。
种子液混合
将乳酸菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光合细菌的种 子液按照3.65:1.875:1.6:1的体积比混合获得混合菌液。
发酵载体：将米糠、麦麸、豆粕、纯净水按照质量比3:5:1:5混合。
微生物促生剂：酵素、味精、红酒、红糖按照质量比为20:1:4:10的比 例混合。
将混合菌液2Kg，混合载体70Kg，微生物促生剂0.2Kg均匀混合后进 行发酵试验，每天翻抛一次，监测发酵温度，超过55℃后进行翻抛，7天后 得到的发酵产物即为用于黑臭水体修复的复合微生物菌剂。
实施例2
将实施例1中的复合微生物菌剂投放到一处黑臭水体中，投放量为 0.5mg/L(即每升黑臭水体中投加0.5mg)。
结果见表1，可见在投放黑臭水体2周后，水体中的氨氮含量降为 3.57mg/L、总氮含量降为0.77mg/L、COD值降为43；并且在所述复合微生 物菌剂在投放黑臭水体6周后；所述水体的氨氮含量、总氮含量、COD值 进一步降低。
表1复合微生物菌剂投入黑臭水体前后水质检测结果
Figure BDA0002341818380000081
对比例1
具体方法：在同一黑臭水体中，进行截污、清淤，投加活性炭吸附，并 用网吸附固体物质，同时安装曝气机进行曝气增氧。
表2采用物理方法处理黑臭水体前后水质检测结果
Figure BDA0002341818380000082
对比例2
具体方法：在同一黑臭水体中，投加化学絮凝剂、铁盐、石灰。
表3采用化学方法处理黑臭水体前后水质检测结果
Figure BDA0002341818380000083
Figure BDA0002341818380000091
由上述实施例可知，本发明提供的复合微生物菌剂在投放黑臭水体2周 后，即可显著降低水体中的氨氮含量、总氮含量、COD值；并且持效性好， 无反复。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和 润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合微生物菌剂，其特征在于，包括微生物，所述微生物包括乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌；所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌的有效活菌数比为(4.5～5):(2～2.5):(1.5～2):(1～1.5)；
所述乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌的有效活菌浓度独立为(1～1.3)×105cfu/mL。
2.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂还包括发酵载体，所述发酵载体包括米糠、麦麸、豆粕和水。
3.根据权利要求2所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述米糠、麦麸、豆粕和水的质量比为(3～3.5):(4.5～5):(1～1.5):(5～5.2)。
4.根据权利要求2或3所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述微生物和发酵载体的质量比为(2～4):(45～46)。
5.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂还包括微生物促生剂，所述微生物促生剂包括酵素、味精、红酒和红糖；所述酵素、味精、红酒和红糖的质量比为(18～22):1:(3.5～4.5):(9～11)。
6.根据权利要求5所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述微生物促生剂与所述微生物的质量比为1:(8～12)。
7.权利要求1～6任意一项所述的复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
1)分别培养乳酸菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌获得乳酸菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光合细菌的种子液；
2)将步骤1)中所述乳酸菌种子液、枯草芽孢杆菌种子液、酵母菌种子液和光合细菌的种子液混合获得混合种子液，将所述混合种子液接种于发酵培养基中进行发酵获得复合微生物菌剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述发酵培养基包括发酵载体和微生物促生剂。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述发酵的时间为6～8d；所述发酵期间每20～28h进行一次翻抛。
10.权利要求1～6任意一项所述的复合微生物菌剂在黑臭水体修复中的应用，其特征在于，将所述复合微生物菌剂投放于待修复的黑臭水体中2～8周；所述复合微生物菌剂的投放量为0.3～0.8mg/L。
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