CN111088179A - 一种用于生态修复的复合微生物菌剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生态修复的复合微生物菌剂，属于微生物技术领域。该复合微生物菌剂包括微生物菌群、藻群、微生物助生剂、生物酶；其中，所述微生物菌群包括光合细菌、酵母菌、异养好氧菌、施氏假单胞菌、维氏硝化杆菌、亚硝酸球菌、反硝化杆菌；所述藻群包括蛋白核小球藻、椭圆小球藻、巨大螺旋藻；所述微生物助生剂包括碳酸氢钠、氯化钾、硫酸镁、硫酸铁、硝酸钙、异麦芽低聚糖、低聚果糖、菊糖、木寡糖；所述生物酶为纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、脂肪酶中的一种或多种。该复合微生物菌剂能够适用于多种水体环境，去除多种污染物；同时具有污染物去除效果好、见效快优势，极具推广应用潜质。

Description

一种用于生态修复的复合微生物菌剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一种用于生态修复的复合微生物菌剂及其制备方法。
背景技术
随着我国生态文明建设的需要，黑臭水体和受污染水体的治理得到了极大的重视。微生物菌剂作为一种生态环保、高效、无二次污染的生态水处理技术在河湖治理与生态修复中发挥了极大的作用。
然而当前的微生物菌剂微生物组成较为单一，由于不同水体的水环境条件、受污染程度以及污染物种类都不相同，导致微生物菌剂中的微生物并不都能在水体中成为优势菌群以发挥其污染物去除功能。申请号201711153750.2公开了一种微生物复合菌剂及其制备方法和应用，其微生物构成仅仅由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和粪链球菌构成，其中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、短小芽孢杆菌均为好氧菌，粪链球菌为兼性细菌，当菌剂用于溶解氧较低的水体中，只有粪链球菌能适应此种环境，其他菌种无法成长为优势菌群。申请号201610389710.7公开了一种微生物菌剂及其制备方法与应用，其所构建的微生物菌群仅针对水体中的COD。申请号201510640081.6公开了一种脱氮微生物菌剂的制备方法，其所构建的微生物菌群仅针对氨氮的去除。申请号201510666377.5公开了复合微生物净水菌剂及其制备方法，虽然能降低水体中COD、氨氮和硫化物含量，但其未考虑到水中溶解氧、病原菌以及生化降解有机物浓度，因此该菌剂并不能适用于所有水体。
水环境是一个复杂的环境，微生物发挥其污染物去除作用时需要多种条件共存，依赖单一的微生物菌群并不能达到水体治理目的，去除单一污染物也不能实现污染水体的治理与水生态的修复。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于生态修复的复合微生物菌剂及其制备方法。该复合微生物菌剂能够适用于多种水体环境，去除多种污染物；同时具有污染物去除效果好、见效快优势，极具推广应用潜质。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于生态修复的复合微生物菌剂，包括微生物菌群、藻群、微生物助生剂、生物酶；其中，
所述微生物菌群包括光合细菌、酵母菌、异养好氧菌、施氏假单胞菌、维氏硝化杆菌、亚硝酸球菌、反硝化杆菌；所述光合细菌由红假单胞菌、紫色硫细菌、绿硫细菌组成，所述酵母菌由啤酒酵母、嗜杀酵母、假丝酵母组成，所述异养好氧菌由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌组成；
所述藻群包括蛋白核小球藻、椭圆小球藻、巨大螺旋藻；
所述微生物助生剂包括碳酸氢钠、氯化钾、硫酸镁、硫酸铁、硝酸钙、异麦芽低聚糖、低聚果糖、菊糖、木寡糖；
所述生物酶为纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、脂肪酶中的一种或多种。
一种用于生态修复的复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)微生物菌藻粉末的制备
将所述微生物菌群和藻群中的每一种菌和藻在其单独培养基中扩大培养，通过发酵罐得到对应的微生物菌液和藻液，通过板框压滤机得到微生物菌体和藻体，再以甘油、甘氨酸、脱脂乳、谷氨酸、酵母粉中的一种或多种为保护剂通过喷雾干燥或冷冻干燥得到微生物菌粉和藻粉，将微生物菌粉和藻粉按一定比例混合得到微生物菌藻粉末；
(2)复合微生物菌剂的制备
将步骤(1)得到的微生物菌藻粉末与所述微生物助生剂、生物酶按一定比例混合得到复合微生物菌剂。
进一步，得到的所述复合微生物菌剂的各组分含量为：微生物菌藻粉末75-90wt％、微生物助生剂5-15wt％、生物酶5-10wt％。
进一步，所述微生物菌藻粉末的各组分含量为：红假单胞菌粉1-5wt％、紫色硫细菌粉1-5wt％、绿硫细菌粉1-5wt％、啤酒酵母粉1-5wt％、嗜杀酵母粉1-5wt％、假丝酵母粉1-5wt％、枯草芽孢杆菌粉5-20wt％、地衣芽孢杆菌粉5-20wt％、蜡样芽孢杆菌粉5-10wt％、解淀粉芽孢杆菌粉2-10wt％、施氏假单胞菌粉5-20wt％、维氏硝化杆菌粉5-20wt％、亚硝酸球菌粉5-20wt％、反硝化杆菌粉5-20wt％、蛋白核小球藻粉5-20wt％、椭圆小球藻粉5-15wt％、巨大螺旋藻粉5-15wt％。
进一步，所述微生物助生剂的各组分含量为：碳酸氢钠5-10wt％、氯化钾5-10wt％、硫酸镁5-10wt％、硫酸铁5-10wt％、硝酸钙5-10wt％、异麦芽低聚糖10-20wt％、低聚果糖10-20wt％、菊糖15-30wt％、木寡糖15-30wt％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明有利地采用多种微生物，并结合藻类构建微生态系统，同时采用酶处理技术制备微生物菌剂，具有适用范围广，污染物去除率高、见效快等优点，适用于自然水体生态修复等。
2、本发明复合微生物菌剂中的红假单胞菌、紫色硫细菌、绿硫细菌均为光合细菌，能够在厌氧条件下生存并利用光能进行光合作用，产生氧气，提高水体溶解氧，同时绿硫细菌可以将硫化氢转化为元素硫，有利于去除黑臭水体中的臭味；啤酒酵母、嗜杀酵母、假丝酵母均为酵母菌，是一种典型的异养兼性厌氧微生物，能有效抑制病原菌的繁殖，同时其能产生促生因子促进有益菌群的生长繁殖；枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌均是异养好氧菌，对水体中的有机物有较高的去除率；所述施氏假单胞菌具有较高的氨氮去除率；所述维氏硝化杆菌、亚硝酸球菌、反硝化杆菌对水体中的硝态氮和亚硝态氮具有较好的去除能力；上述微生物菌群经过试验验证各菌群之间无拮抗作用，同时以一定比例配置的时候对水体中污染物去除效率高于单菌。
3、本发明复合微生物菌剂中的藻群能够通过光合作用提高水体溶解氧，并且能被水体动物食用。水体中污染物被藻群净化之后通过食物链进入到动植物体内，有助于物质的传递和水体净化的彻底。藻群的加入使得污染物的转移多了一条途径，同时构建一种菌藻共生系统，使得水环境生态更为完整。相对于目前的微生物菌剂，藻类的加入使得复合微生物菌剂的污染物去除能力更强，微生物环境适应能力更强，环境修复能力更强。
4、本发明将菌群和藻群进行复配，以提高微生物菌群对污染物的去除能力以及在水环境中的适应能力。
5、在微生物菌剂投入河湖之前，需要进行激活与扩培，往往取目标污水进行培养，为保证菌剂中微生物的正常生长，通过添加一定的营养物质促进微生物的生命活动，本发明考虑到污水中存在一定的病原菌，为防止病原菌与菌剂中微生物竞争营养物质，本发明首次将菊糖、木寡糖作为微生物助生剂用于微生物菌剂，菊糖、木寡糖能有效抑制病原菌，且能被有益菌进行利用。
6、为提高污水中有机物的可利用性，利用外加酶技术，促进各有机物的水解，促进微生物的利用效率，可有效提高微生物的生命活动进而加快水体污染物的去除。
7、本发明中的微生物菌群、藻群、微生物助生剂、生物酶相互协同作用使复合微生物菌剂利用不同微生物，构建微生态系统，通过微生物之间的相互作用，保证微生物在不同环境条件下能成为优势菌种，能够适用于多种水体环境，适用范围广，同时可有效降解水体中不同污染物、抑制水体病原微生物，促进水体有益微生物的生长等优点，能有效修复自然水体水生态，解决当前微生物菌剂不能同时适用于不同污染物的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
下述实施例中菌群和藻群扩大培养所用培养基为各菌群和藻群常规的培养基即可，本申请并没有特殊限定，达到扩大培养的目的即可。另外，发酵罐、板框压滤机、喷雾干燥等仪器的使用是本领域技术人员所拥有的常规试验手段的能力，在本申请中不再赘述。
实施例1
本实施例提供一种用于生态修复的复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将红假单胞菌、紫色硫细菌、绿硫细菌、啤酒酵母、嗜杀酵母、假丝酵母、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、施氏假单胞菌、维氏硝化杆菌、亚硝酸球菌、反硝化杆菌、蛋白核小球藻、椭圆小球藻、巨大螺旋藻通过各自的培养基进行扩大培养，再通过发酵罐得到对应的微生物菌液和藻液，通过板框压滤机得到微生物菌体和藻体，再以甘油、甘氨酸为保护剂通过喷雾干燥得到微生物菌粉和藻粉，将微生物菌粉和藻粉按一定比例混合得到微生物菌藻粉末；本实施例中保护剂由质量分数为0.8％的甘氨酸与质量分数为2.0％的甘油按照质量比为1:2的混合物制成。保护剂的添加量为菌液和藻液的3倍(体积)。
(2)复合微生物菌剂的制备
将步骤(1)得到的微生物菌藻粉末与所述微生物助生剂、生物酶按一定比例混合得到复合微生物菌剂。
下述实施例2-4的复合微生物菌剂均按照本实施例1的方法制备。
实施例2
本实施例的复合微生物菌剂包括87份微生物菌藻粉末、5份微生物助生剂、8份生物酶；其中，
微生物菌藻粉末的组成成分为：红假单胞菌粉1wt％、紫色硫细菌粉1wt％、绿硫细菌粉3wt％、啤酒酵母粉2wt％、嗜杀酵母粉5wt％、假丝酵母粉3wt％、枯草芽孢杆菌粉15wt％、地衣芽孢杆菌粉10wt％、蜡样芽孢杆菌粉5wt％、解淀粉芽孢杆菌粉2wt％、施氏假单胞菌粉13wt％、维氏硝化杆菌粉5wt％、亚硝酸球菌粉5wt％、反硝化杆菌粉10wt％、蛋白核小球藻粉5wt％、椭圆小球藻粉5wt％、巨大螺旋藻粉10wt％；
微生物助生剂的组成成分为：碳酸氢钠10wt％、氯化钾10wt％、硫酸镁5wt％、硫酸铁5wt％、硝酸钙5wt％、异麦芽低聚糖15wt％、低聚果糖15wt％、菊糖15wt％、木寡糖20wt％；
生物酶的组成成分为：纤维素酶40wt％、淀粉酶60wt％。
实施例3
本实施例的复合微生物菌剂包括81份微生物菌藻粉末、9份微生物助生剂、10份生物酶；其中，
微生物菌藻粉末的组成成分为：红假单胞菌粉1wt％、紫色硫细菌粉2wt％、绿硫细菌粉2wt％、啤酒酵母粉3wt％、嗜杀酵母粉4wt％、假丝酵母粉3wt％、枯草芽孢杆菌粉10wt％、地衣芽孢杆菌粉12wt％、蜡样芽孢杆菌粉6wt％、解淀粉芽孢杆菌粉3wt％、施氏假单胞菌粉15wt％、维氏硝化杆菌粉5wt％、亚硝酸球菌粉5wt％、反硝化杆菌粉5wt％、蛋白核小球藻粉10wt％、椭圆小球藻粉8wt％、巨大螺旋藻粉6wt％；
微生物助生剂的组成成分为：碳酸氢钠8wt％、氯化钾8wt％、硫酸镁5wt％、硫酸铁5wt％、硝酸钙6wt％、异麦芽低聚糖10wt％、低聚果糖18wt％、菊糖20wt％、木寡糖20wt％；
生物酶的组成成分为：纤维素酶20wt％、淀粉酶50wt％、脂肪酶30wt％。
实施例4
本实施例的复合微生物菌剂包括80份微生物菌藻粉末、12份微生物助生剂、8份生物酶；其中，
微生物菌藻粉末的组成成分为：红假单胞菌粉2wt％、紫色硫细菌粉1wt％、绿硫细菌粉2wt％、啤酒酵母粉5wt％、嗜杀酵母粉4wt％、假丝酵母粉1wt％、枯草芽孢杆菌粉8wt％、地衣芽孢杆菌粉12wt％、蜡样芽孢杆菌粉5wt％、解淀粉芽孢杆菌粉2wt％、施氏假单胞菌粉18wt％、维氏硝化杆菌粉5wt％、亚硝酸球菌粉5wt％、反硝化杆菌粉5wt％、蛋白核小球藻粉5wt％、椭圆小球藻粉15wt％、巨大螺旋藻粉5wt％；
微生物助生剂的组成成分为：碳酸氢钠5wt％、氯化钾5wt％、硫酸镁6wt％、硫酸铁6wt％、硝酸钙8wt％、异麦芽低聚糖10wt％、低聚果糖10wt％、菊糖25wt％、木寡糖25wt％；
生物酶的组成成分为：纤维素酶20wt％、淀粉酶30wt％、脂肪酶30wt％、蛋白酶20wt％。
实施例5
对实施例2-4所制备的复合微生物菌剂对污水污染物的效果进行实验设计，具体实验如下：
取郑州市三条污染河流水体水样各1000mL，每条河流污染水样分别向3个250mL锥形瓶中加入100mL，准确称取实施例2-4的三种菌剂0.1000g，分别加入锥形瓶中，将锥形瓶放入恒温摇床，设置温度为28℃，转速为180r/min，每种菌剂设置三组重复实验。24h之后检测初始水样水质和最终水样水质，并计算去除效率。实验结果如下表1所示。
表1实施例2-4的复合微生物菌剂对污水污染物的去除效率
Figure BDA0002317526580000061
表1的数据表明，添加本发明的复合微生物除氮菌剂整体对COD、氨氮、TN去除率效果明显，COD去除率最高可达97.43％，氨氮去除率最高可达96.43％，TN去除率可达88.54％。同时，本发明的复合微生物菌剂生产成本低廉，生态环保无二次污染，可抑制病原菌。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于生态修复的复合微生物菌剂，其特征在于，该复合微生物菌剂包括微生物菌群、藻群、微生物助生剂、生物酶；其中，
所述微生物菌群包括光合细菌、酵母菌、异养好氧菌、施氏假单胞菌、维氏硝化杆菌、亚硝酸球菌、反硝化杆菌；所述光合细菌由红假单胞菌、紫色硫细菌、绿硫细菌组成，所述酵母菌由啤酒酵母、嗜杀酵母、假丝酵母组成，所述异养好氧菌由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌组成；
所述藻群包括蛋白核小球藻、椭圆小球藻、巨大螺旋藻；
所述微生物助生剂包括碳酸氢钠、氯化钾、硫酸镁、硫酸铁、硝酸钙、异麦芽低聚糖、低聚果糖、菊糖、木寡糖；
所述生物酶为纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、脂肪酶中的一种或多种。
2.一种用于生态修复的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）微生物菌藻粉末的制备
将所述微生物菌群和藻群中的每一种菌和藻在其单独培养基中扩大培养，通过发酵罐得到对应的微生物菌液和藻液，通过板框压滤机得到微生物菌体和藻体，再以甘油、甘氨酸、脱脂乳、谷氨酸、酵母粉中的一种或多种为保护剂通过喷雾干燥或冷冻干燥得到微生物菌粉和藻粉，将微生物菌粉和藻粉按一定比例混合得到微生物菌藻粉末；
（2）复合微生物菌剂的制备
将步骤（1）得到的微生物菌藻粉末与所述微生物助生剂、生物酶按一定比例混合得到复合微生物菌剂。
3.根据权利要求2所述的用于生态修复的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，得到的所述复合微生物菌剂的各组分含量为：微生物菌藻粉末75-90wt%、微生物助生剂5-15wt%、生物酶5-10wt%。
4.根据权利要求3所述的用于生态修复的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述微生物菌藻粉末的各组分含量为：红假单胞菌粉1-5wt%、紫色硫细菌粉1-5wt%、绿硫细菌粉1-5wt%、啤酒酵母粉1-5wt%、嗜杀酵母粉1-5wt%、假丝酵母粉1-5wt%、枯草芽孢杆菌粉5-20wt%、地衣芽孢杆菌粉5-20wt%、蜡样芽孢杆菌粉5-10wt%、解淀粉芽孢杆菌粉2-10wt%、施氏假单胞菌粉5-20wt%、维氏硝化杆菌粉5-20wt%、亚硝酸球菌粉5-20wt%、反硝化杆菌粉5-20wt%、蛋白核小球藻粉5-20wt%、椭圆小球藻粉5-15wt%、巨大螺旋藻粉5-15wt%。
5.根据权利要求3所述的用于生态修复的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述微生物助生剂的各组分含量为：碳酸氢钠5-10wt%、氯化钾5-10wt%、硫酸镁5-10wt%、硫酸铁5-10wt%、硝酸钙5-10wt%、异麦芽低聚糖10-20wt%、低聚果糖10-20wt%、菊糖15-30wt%、木寡糖15-30wt%。
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