CN111647530B - 治理黑臭底泥的复合微生物菌剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了治理黑臭底泥的复合微生物菌剂及其应用。本发明所提供的治理黑臭底泥的复合微生物菌剂，它的活性成分由剑菌属细菌、副球菌属细菌和红球菌属细菌组成。本发明所提供的用于治理黑臭底泥的微生态制剂，它的活性成分是用培养基培养上述治理黑臭底泥的复合微生物菌剂得到的培养物。本发明还提供含有上述治理黑臭底泥的复合微生物菌剂和/或含有上述微生态制剂的生物氧化反应器。本发明治理黑臭底泥的复合微生物菌剂、上述微生态制剂或上述生物氧化反应器对黑臭底泥的氧化效果显著，有机质去除率显著高于单菌处理，可用于黑臭底泥的治理修复，具有很好的应用前景。

Description

治理黑臭底泥的复合微生物菌剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种治理黑臭底泥的复合微生物菌剂及其应用。
背景技术
城市河流、湖、塘出现黑臭，已成为我国许多大、中城市共同存在的污染问题，严重影响居民生活、城市形象和生态环境。而河流、湖、塘中的沉积物底泥由于多年积累往往成为污染物的主要来源，且在水底厌氧环境下很容易发生厌氧反应而加剧向水体中释放污染物从而导致黑臭的产生。因此对黑臭底泥的治理对于消除黑臭尤为关键。
目前常用的手段主要有物理清淤等，但由于清淤工程量巨大造成投资高工期长等缺点，且清淤出来的底泥还需要另外进行处理，亟待改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何对黑臭底泥进行原位处理。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种治理黑臭底泥的复合微生物菌剂。
本发明所提供的复合微生物菌剂，它的活性成分由剑菌属细菌(Ensifer sp.)、副球菌属细菌(Paracoccus sp.)和红球菌属细菌(Rhodococcus sp.)组成。
上述复合微生物菌剂中，所述剑菌属细菌为Ensifer morelensis，具体为Ensifermorelensis DSM 18131。
上述复合微生物菌剂中，所述副球菌属细菌为泛养副球菌(Paracoccuspantotrophus)，具体为泛养副球菌(Paracoccus pantotrophus)DSM 65。
上述复合微生物菌剂中，所述红球菌属细菌为赤红球菌(Rhodococcus ruber)，具体为赤红球菌(Rhodococcus ruber)DSM 6264。
上述复合微生物菌剂中，所述剑菌属细菌、所述副球菌属细菌和所述红球菌属细菌的菌落形成单位比可为1∶(1-100)∶(1-100)，具体可为1∶1∶1。
上述复合微生物菌剂中，剑菌属细菌的含量为1×108-1010cfu/ml，副球菌属细菌的含量为1×108-1010cfu/ml，红球菌属细菌的含量为1×108-1010cfu/ml。
上述复合微生物菌剂可用于治理黑臭底泥。
为了解决以上技术问题，本发明还提供了上述复合微生物菌剂的微生态制剂。
本发明所提供的微生态制剂，它的活性成分是用培养基培养所述的复合微生物菌剂得到的培养物(培养容器内的产物)。
上述微生态制剂中，所述剑菌属细菌、所述副球菌属细菌和所述红球菌属细菌的菌落形成单位比可为1∶(1-100)∶(1-100)，具体可为1∶1∶1。
上述微生态制剂中，剑菌属细菌的含量为1×108-1010cfu/ml，副球菌属细菌的含量为1×108-1010cfu/ml，红球菌属细菌的含量为1×108-1010cfu/ml。
上述微生态制剂中，所述培养基可为液体LB培养基。
上述微生态制剂中，所述用培养基培养所述复合微生物菌剂采用的培养温度可为30℃。
上述微生态制剂可用于治理黑臭底泥。
上述微复合微生物菌剂，和/或上述微生态制剂的下述任一种应用也属于本发明的保护范围：
1)在促进黑臭底泥氧化降解中的应用；
2)在去除黑臭底泥中的有机质中的应用；
3)在处理黑臭底泥中的应用；
4)在制备黑臭底泥治理制剂中的应用。
含有上述微生物菌剂和/或含有上述微生态制剂的生物氧化反应器也属于本发明的保护范围。
上述生物氧化反应器在促进黑臭底泥氧化中的应用也属于本发明的保护范围。
上述复合微生物菌剂、上述微生态制剂和/或上述生物氧化反应器还可包括载体，优选环保领域常用的且在生物学上是惰性的载体。所述载体可为固体载体或液体载体。所述固体载体为矿物材料、植物材料或高分子化合物；所述矿物材料为粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石和硅藻土中的至少一种；所述植物材料为玉米粉、豆粉和淀粉中的至少一种；所述高分子化合物为聚乙烯醇和/或聚二醇。所述液体载体为有机溶剂、植物油、矿物油或水；所述有机溶剂为癸烷和/或十二烷。所述菌剂中，所述活性成分可以以被培养的活细胞、活细胞的发酵液、细胞培养物的滤液或细胞与滤液的混合物的形式存在。所述活细胞可为分生孢子、厚垣孢子、菌丝或含有分生孢子和菌丝的菌丝体的形式，优选为分生孢子或厚垣孢子的形式。所述组合物的剂型可为多种剂型，如液剂、乳剂、悬浮剂、粉剂、颗粒剂、可湿性粉剂或水分散粒剂。
根据需要，上述复合微生物菌剂和上述微生态制剂中还可添加表面活性剂(如吐温20、吐温80等)、粘合剂、稳定剂(如抗氧化剂)、pH调节剂等。
实验证明，本发明的复合微生物菌剂能促进黑臭底泥的氧化分解，增加黑臭底泥中有机质的降解效率，可用于黑臭底泥的治理修复，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中接种不同菌剂的培养体系对比照片。图1中左管为接种泛养副球菌(Paracoccus pantotrophus)DSM 65)单菌剂的实验组，图1中的中管为接种复合微生物菌剂的实验组，图1中右管为对照组。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中的Ensifer morelensis DSM 18131为Ensifer morelensis，为德国微生物菌种保藏中心产品。
下述实施例中的泛养副球菌DSM 65为泛养副球菌(Paracoccus pantotrophus)，为德国微生物菌种保藏中心产品。
下述实施例中的赤红球菌DSM 6264为赤红球菌(Rhodococcus ruber)，为德国微生物菌种保藏中心产品。
实施例1、治理黑臭底泥的复合微生物菌剂的制备与功能检测
1.材料
1.1菌剂
将Ensifer morelensis DSM 18131接种在液体LB培养基中，30℃、150rpm振荡培养24h，得到Ensifer morelensis DSM 18131菌液，该Ensifer morelensis DSM 18131菌液中的Ensifer morelensis DSM 18131的含量为3×108cfu/ml。该Ensifer morelensis DSM18131菌液即为Ensifer morelensis DSM 18131单菌剂。
将泛养副球菌DSM 65接种在液体LB培养基中，30℃、150rpm振荡培养24h，得到泛养副球菌DSM 65菌液，该泛养副球菌DSM 65菌液中的泛养副球菌DSM 65的含量为3×108cfu/ml。
将赤红球菌DSM 6264接种在液体LB培养基中，30℃、150rpm振荡培养24h，得到赤红球菌DSM 6264菌液，该赤红球菌DSM 6264菌液中的赤红球菌DSM 6264的含量为3×108cfu/ml。该赤红球菌DSM 6264菌液即为赤红球菌DSM 6264单菌剂。
将上述Ensifer morelensis DSM 18131菌液、泛养副球菌DSM 65菌液和赤红球菌DSM 6264菌液按照等体积混合得到复合微生物菌剂。该复合微生物菌剂中Ensifermorelensis DSM 18131、泛养副球菌DSM 65和赤红球菌DSM 6264的菌落形成单位(cfu)比为1∶1∶1。该复合微生物菌剂中，Ensifer morelensis DSM 18131的含量为1×108cfu/ml，泛养副球菌DSM 65的含量为1×108cfu/ml，赤红球菌DSM 6264的含量为1×108cfu/ml。
将未接菌的LB培养基在30℃、150rpm振荡培养24h得到空白液体LB培养基作为未接菌的对照。
液体LB培养基是由氯化钠、蛋白胨、酵母粉和水制成的无菌培养基，氯化钠、蛋白胨、酵母粉的含量如下：10g/L氯化钠、10g/L蛋白胨、5g/L酵母粉，液体LB培养基的pH值为7-8。
1.2模拟黑臭底泥
黑臭水体模拟废水的制备方式如下：将2.5g碎肉加入去离子水中加热煮沸30min，再加入NaCl 1.686g、KCl 0.293g、CaCl20.22g、MgSO4·7H2O 0.22g、乳酸0.5ml、K2HPO4·3H2O 8.433g、KH2PO41.1g、磺胺酸0.073g、柠檬酸铁0.073g、尿素0.623g、蛋白胨3.667g，用去离子水定容至10L，得到黑臭水体模拟废水。
黑臭底泥于2015年8月取自天津蓟县一个黑臭水塘模拟黑臭底泥的制备：取5g黑臭底泥加到40ml上述黑臭水体模拟废水中，置于50ml离心管中，得到模拟黑臭底泥。
2.处理设置
同时设置4个实验组和对照组进行平行实验，实验重复三次，每次实验方法如下：
复合微生物菌剂处理组：将步骤1.1中制备的复合微生物菌剂按0.5％(V/V)(按照模拟黑臭废水的体积计算)接种到上述模拟黑臭底泥中，30℃密闭静置培养20天，得到复合菌剂实验组培养体系。
Ensifer morelensis DSM 18131单菌剂处理组：将步骤1.1中制备的Ensifermorelensis DSM 18131单菌剂按0.5％(V/V)接种到上述模拟黑臭底泥体系中，30℃密闭静置培养20天，得到Ensifer morelensis DSM 18131单菌剂实验组培养体系。
泛养副球菌DSM 65单菌剂处理组：将步骤1.1中制备的泛养副球菌DSM 65单菌剂按0.5％(V/V)接种到上述模拟黑臭底泥中，30℃密闭静置培养20天，得到泛养副球菌DSM65单菌剂实验组培养体系。
赤红球菌DSM 6264单菌剂处理组：将步骤1.1中制备的赤红球菌DSM 6264单菌剂按0.5％(V/V)接种到上述模拟黑臭底泥中，30℃密闭静置培养20天，得到赤红球菌DSM6264单菌剂实验组培养体系。
对照组(未接菌的对照)：将步骤1.1中制备的空白液体LB培养基按0.5％(V/V)接种到上述模拟黑臭底泥中，30℃密闭静置培养20天，得到对照组培养体系。
3.测定方法与结果
3.1观察结果
培养20天后，治理黑臭底泥的复合微生物菌剂处理组(图1中的中管)的黑臭底泥的表层已出现明显肉色的氧化层，而只加有单菌的只出现很微弱的零星氧化，仍为原始黑色状态。图1中左管为泛养副球菌(Paracoccus pantotrophus)DSM 65，是个典型的异氧硝化-好氧反硝化菌，图1中未显示另外两株菌，表观上看另外两株菌与泛养副球菌(Paracoccus pantotrophus)DSM 65差别不大，均只出现很微弱的零星氧化，仍为原始黑色状态。
3.2测定氧化层厚度
对氧化层厚度进行测量，结果见表1，表明接种上述任一菌剂处理均能促进黑臭底泥的氧化，其中复合微生物菌剂的效果明显优于所有的单菌剂。
表1不同菌剂处理后模拟黑臭底泥体系的氧化层厚度
组别 氧化层厚度
Ensifer morelensis DSM 18131单菌剂处理组 ＜1mm
泛养副球菌DSM 65单菌剂处理组 ＜1mm
赤红球菌DSM 6264单菌剂处理组 ＜1mm
复合微生物菌剂处理组 □3mm左右
对照组 0mm
3.3测定测定底泥中有机质去除率
根据文献“刘成.生物促生剂联合微生物菌剂修复城市黑臭河道底泥实验研究.广西大学硕士论文.2012年”中底泥有机质的检测方法，使用重铬酸钾氧化-分光光度法(HJ5-2011)测定有机碳后乘以1.724得到有机质的含量，不同菌剂处理后模拟黑臭底泥体系的各个重复具体见表2。
表2不同菌剂处理后模拟黑臭底泥体系的3个重复的有机质含量
Figure BSA0000210415340000051
测定底泥中有机质去除率，采用excel软件中的数据分析进行统计分析，结果见表3，表明复合微生物菌剂的有机质去除率显著高于Ensifer morelensis DSM 18131单菌剂、泛养副球菌DSM 65单菌剂或赤红球菌DSM 6264单菌剂。
表3不同菌剂处理后模拟黑臭底泥体系的有机质去除率
组别 有机质去除率
Ensifer morelensis DSM 18131单菌剂处理组 3.21％±1.44<sup>b</sup>
泛养副球菌DSM 65单菌剂处理组 1.55％±0.87<sup>b</sup>
赤红球菌DSM 6264单菌剂处理组 2.69％±2.05<sup>b</sup>
复合微生物菌剂处理组 16.48％±6.13<sup>a</sup>
注：两组数据间存在显著差异以不同字母标识。
实验证明，本发明的复合微生物菌剂对黑臭底泥的氧化效果显著，有机质去除率显著高于单菌处理，可用于黑臭底泥的治理修复，具有很好的应用前景。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。

Claims (8)

1.一种治理黑臭底泥的复合微生物菌剂，其特征在于：它的活性成分由Ensifer morelensis DSM 18131、泛养副球菌(Paracoccuspantotrophus)DSM 65和赤红球菌(Rhodococcus ruber)DSM 6264组成。
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Ensifer morelensis DSM18131、所述泛养副球菌(Paracoccuspantotrophus)DSM 65和所述赤红球菌(Rhodococcus ruber)DSM 6264的菌落形成单位比为1：(1-100)：(1-100)。
3.一种微生态制剂，其特征在于：它的活性成分是用培养基培养权利要求1或2所述复合微生物菌剂得到的培养物。
4.根据权利要求3所述的微生态制剂，其特征在于：所述Ensifer morelensisDSM18131、所述泛养副球菌(Paracoccuspantotrophus)DSM 65和所述赤红球菌(Rhodococcus ruber)DSM 6264的菌落形成单位比为1：(1-100)：(1-100)。
5.权利要求1或2所述的复合微生物菌剂的下述任一种应用：
1)在处理黑臭底泥中的应用；
2)在制备黑臭底泥治理制剂中的应用。
6.权利要求3或4所述的微生态制剂的下述任一种应用：
1)在处理黑臭底泥中的应用；
2)在制备黑臭底泥治理制剂中的应用。
7.生物氧化反应器，其特征在于：含有权利要求1或2所述的复合微生物菌剂，和/或含有权利要求3或4所述的微生态制剂。
8.权利要求7所述的生物氧化反应器在促进黑臭底泥氧化中的应用。
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