申请日2012.05.02
公开(公告)日2012.11.14
IPC分类号C12N1/20; C02F11/02; C12N1/14; C12N1/18
摘要
本发明公开了一种用于物化污泥处理的复合微生物制剂及制备方法，即本制剂包括光合菌群2-3.8%、乳酸菌群0.6-1.8%、啤酒酵母菌1-1.8%、革兰氏阳性放线菌群1-3.8%、发酵系的丝状菌群1-3.8%、培养基10-38%、去离子水65-80%，其中含量为重量百分比。制备方法为将各菌种分别单独采用三级扩大培养到生产菌液;在不锈钢发酵罐内加入去离子水和培养基，接种各生产菌液进行发酵，直到pH值稳定在3.8-4，活菌数目不小于2×109个/mL，得到复合微生物制剂。本制剂可迅速重新构建物化污泥中的微生物菌群，改善污泥的理化状态，进而促使物化污泥减量化、稳定化和无害化，有效降低污泥含水率;本方法可制备复合微生物制剂。
权利要求书
1.一种用于物化污泥处理的复合微生物制剂，其特征在于：本微生物制剂包括光合菌群2-3.8%、乳酸菌群0.6-1.8%、啤酒酵母菌1-1.8%、革兰氏阳性放线菌群1-3.8%、发酵系的丝状菌群1-3.8%、培养基10-38%、去离子水65-80%，其中所述百分比为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的用于物化污泥处理的复合微生物制剂，其特征在于：所述光合菌群为沼泽红假单胞菌、嗜酸红假单胞菌、胶质红假单胞菌、荚膜红假单胞菌、球形红假单胞菌中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于物化污泥处理的复合微生物制剂，其特征在于：所述乳酸菌群为德氏乳杆菌、赖氏乳杆菌、乳酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于物化污泥处理的复合微生物制剂，其特征在于：所述革兰氏阳性放线菌群为干酪链霉菌、弗兰克氏放线菌中的一种或全部。
5.根据权利要求1所述的用于物化污泥处理的复合微生物制剂，其特征在于：所述发酵系的丝状菌群为八丈岛链轮丝菌、马氏丝杆菌、酒曲霉中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于物化污泥处理的复合微生物制剂，其特征在于：所述培养基由以下重量百分比原料组成：蔗糖25%-75%、磷酸二氢钾0.5-0.8%、磷酸氢二钠0.2-0.6%、水合氯化铁0.4-1.2%、七水合硫酸锌0.1-0.3%、五水合硫酸铜0-0.001%、硝酸钴0-0.001%、硫酸镁0.1-0.2%、水23.7-70%。
7.一种权利要求1所述的用于物化污泥处理的复合微生物制剂的制备方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、将各菌种分别单独采用三级扩大培养到生产菌液;
步骤二、在密封的不锈钢发酵罐内加入去离子水和培养基，搅拌并加热到100-140℃，然后迅速冷却到25-35℃，接种步骤一培养的各生产菌液，保持温度在25-35℃，进行发酵，直到pH值稳定在3.8-4，活菌数目不小于2×109个/mL，得到复合微生物制剂。
说明书
用于物化污泥处理的复合微生物制剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于物化污泥处理的复合微生物制剂及制备方法。
背景技术
随着国民经济的发展和人们对环境保护的日益重视，工农业生产排放的污水集中处理量越来越大，随着而来的污泥产生量也越来越大。
按照中华人民共和国国家标准 GB/T 23484-2009《城镇污水处理厂污泥处置》分类;以及中华人民共和国行业标准CJJ 131-2009《城镇污水处理厂污泥处理技术规程》的相关要求，国家允许的城镇污水处理厂污泥处置分类见表1。
表1 城镇污水处理厂污泥处置分类
目前，高浓度或者有毒有害难处理污水如皮革废水、印染废水、化工废水等，常见的处理工艺流程为物化处理加生物法，该污水处理工艺的特点有：
1、 对生化进水的物化预处理要求高;
2、 药剂添加量与处理水量成正比，药剂消耗比较大，沉淀分离出来的物化污泥量非常大。据统计，一万吨规模的印染污水处理站，每天产生的含水率80%左右的物化污泥在50吨以上;
3、 污泥中一般都含有多种有毒有害物质，如重金属离子及其各种形态的化合物、难降解的有机物等，存在较高的环境风险;
4、 此类污泥用于填埋成本最低，但是需要占用大量的土地资源，小型污水处理厂每年即需要占用填埋场地10-30亩，所占用的填埋场地在填满以后的几十年间都不能重新被有效利用，且废弃污泥极易对周边环境特别是地下水造成二次污染;
5、 焚烧处理是实现污泥减量化、稳定化、无害化最有效的方式，但是需要含水率降低到45%以下才能有效燃烧;目前尚无经济有效的能使脱水率降低到如此地步的机械脱水方式;传统的低温干化能源消耗非常大，加剧了能源紧张，直接导致了处理费居高不下;
6、 焚烧处理尾气处理相当麻烦，尾气排放导致环境污染，其中存在大量极难降解的二恶英，其半衰期约为14-273年，毒性是砒霜的900倍;作为一种难降解的致癌物，二恶英具有热稳定性，只有当温度高于850℃时，二恶英才被分解破坏，因此一般要求，焚烧炉的燃烧温度应该高于此温度，并保证二恶英在其中的停留时间在2秒钟以上，这样可以使二恶英的浓度降到最低，排放之后基本不会对环境和人类造成危害;目前没有经济有效的方式使得焚烧炉温达到如此高的温度。
综合来看，对于污泥的运输、填埋、焚烧等处置方案中，经济、有效地降低含水率是关键;只有含水率降低到理想的程度，才能根本上解决污泥的最终合理处置。
中国发明专利，申请公布号CN 101792247A，《一种强力脱水与低温干化相结合的污泥处理方法》，公开了一种强力脱水以后的污泥再利用高温尾气余热干化的方式。其技术缺陷是需要在合理距离内有可利用的余热，而且需要强力脱水，不具有普遍适用性。
中国发明专利，公开号CN 1688687A，《新的微生物以及利用该微生物的有机固态物的处理方法》，公开了一种具有液化固体有机废弃物的微生物。其技术缺陷是不适合印染废水之类的含大量无机成分的物化污泥，而且此类物化污泥正因为常规的生物处理难以奏效才在预处理阶段就沉淀除去，重新液化属无意义之举。
中国发明专利，申请公布号CN 101781131 A，《一种污泥堆肥方法》，公开了通过添加辅料，接种微生物，处理有机污泥的方式。其技术缺陷是不符合物化污泥的特点和使用场合。
中国发明专利，申请公布号CN 102173914 A，《一种固液废弃物富氧生物处理方法及系统》，公开了一种将固液废弃物、畜禽分辨、干掺料混合富氧发酵的技术。但是还是不符合物化污泥的特点和后续产业链使用场合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于物化污泥处理的复合微生物制剂及制备方法，本制剂可迅速重新构建物化污泥中的微生物菌群，改善污泥的理化状态，进而促使物化污泥减量化、稳定化和无害化，有效降低污泥含水率;通过本制备方法可得到本复合微生物制剂。
为解决上述技术问题，本发明用于物化污泥处理的复合微生物制剂包括光合菌群2-3.8%、乳酸菌群0.6-1.8%、啤酒酵母菌1-1.8%、革兰氏阳性放线菌群1-3.8%、发酵系的丝状菌群1-3.8%、培养基10-38%、去离子水65-80%，其中所述百分比为重量百分比。
进一步，上述光合菌群为沼泽红假单胞菌、嗜酸红假单胞菌、胶质红假单胞菌、荚膜红假单胞菌、球形红假单胞菌中的一种或几种。
进一步，上述乳酸菌群为德氏乳杆菌、赖氏乳杆菌、乳酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌中的一种或几种。
进一步，上述革兰氏阳性放线菌群为干酪链霉菌、弗兰克氏放线菌中的一种或全部。
进一步，上述发酵系的丝状菌群为八丈岛链轮丝菌、马氏丝杆菌、酒曲霉中的一种或几种。
进一步，上述培养基由以下重量百分比原料组成：蔗糖25%-75%、磷酸二氢钾0.5-0.8%、磷酸氢二钠0.2-0.6%、水合氯化铁0.4-1.2%、七水合硫酸锌0.1-0.3%、五水合硫酸铜0-0.001%、硝酸钴0-0.001%、硫酸镁0.1-0.2%、水23.7-70%。
用于物化污泥处理的复合微生物制剂的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将各菌种分别单独采用三级扩大培养到生产菌液;
步骤二、在密封的不锈钢发酵罐内加入去离子水和培养基，搅拌并加热到100-140℃，然后迅速冷却到25-35℃，接种步骤一培养的各生产菌液，保持温度在25-35℃，进行发酵，直到pH值稳定在3.8-4，活菌数目不小于2×109个/mL，得到复合微生物制剂。
由于本发明用于物化污泥处理的复合微生物制剂及制备方法采用了上述技术方案，即本制剂包括光合菌群2-3.8%、乳酸菌群0.6-1.8%、啤酒酵母菌1-1.8%、革兰氏阳性放线菌群1-3.8%、发酵系的丝状菌群1-3.8%、培养基10-38%、去离子水65-80%，其中含量为重量百分比。制备方法为将各菌种分别单独采用三级扩大培养到生产菌液;在不锈钢发酵罐内加入去离子水和培养基，接种各生产菌液进行发酵，直到pH值稳定在3.8-4，活菌数目不小于2×109个/mL，得到复合微生物制剂。本制剂可迅速重新构建物化污泥中的微生物菌群，改善污泥的理化状态，进而促使物化污泥减量化、稳定化和无害化，有效降低污泥含水率;通过本制备方法可得到本复合微生物制剂。
具体实施方式
本发明用于物化污泥处理的复合微生物制剂包括光合菌群2-3.8%、乳酸菌群0.6-1.8%、啤酒酵母菌1-1.8%、革兰氏阳性放线菌群1-3.8%、发酵系的丝状菌群1-3.8%、培养基10-38%、去离子水65-80%，其中所述百分比为重量百分比。
进一步，上述光合菌群为沼泽红假单胞菌、嗜酸红假单胞菌、胶质红假单胞菌、荚膜红假单胞菌、球形红假单胞菌中的一种或几种。
进一步，上述乳酸菌群为德氏乳杆菌、赖氏乳杆菌、乳酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌中的一种或几种。
进一步，上述革兰氏阳性放线菌群为干酪链霉菌、弗兰克氏放线菌中的一种或全部。
进一步，上述发酵系的丝状菌群为八丈岛链轮丝菌、马氏丝杆菌、酒曲霉中的一种或几种。
进一步，上述培养基由以下重量百分比原料组成：蔗糖25%-75%、磷酸二氢钾0.5-0.8%、磷酸氢二钠0.2-0.6%、水合氯化铁0.4-1.2%、七水合硫酸锌0.1-0.3%、五水合硫酸铜0-0.001%、硝酸钴0-0.001%、硫酸镁0.1-0.2%、水23.7-70%。
用于物化污泥处理的复合微生物制剂的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将各菌种分别单独采用三级扩大培养到生产菌液;
步骤二、在密封的不锈钢发酵罐内加入去离子水和培养基，搅拌并加热到100-140℃，然后迅速冷却到25-35℃，接种步骤一培养的各生产菌液，保持温度在25-35℃，进行发酵，直到pH值稳定在3.8-4，活菌数目不小于2×109个/mL，得到复合微生物制剂。
本发明利用微生物处理物化污泥是环保产业的发展方向。微生物处理法是一种效益递增式过程，费用随微生物量的增加而降低，是最经济最有效的治理污泥，又不会构成安全问题的最佳解决方案。
本发明的复合微生物制剂并不是一种特殊培养的微生物，而是经过筛选的多种微生物共生在一起，能够产生多种功能的有效微生物复合菌剂。
在具体使用中，采用花洒喷壶将本微生物制剂均匀喷洒到物化污泥物料表面，然后使用合适的翻堆机械翻捣，通过向物化污泥中添加本复合微生物制剂，改变物化污泥中污染物质反应的途径和产物，调理了污泥的理化性质，达到有效降低污泥含水率、同时稳定化和无害化。
本制剂由整个生态系统都存在的五大类微生物中的多种有益微生物组成。制备方法采用适当的比例和独特的发酵工艺，将经过仔细筛选出来的好气性和嫌气性有益微生物混合培养，形成多种多样的微生物群落，这些菌群在生长中产生的有益物质及其分泌物质成为各自或相互生长的基质(食物)，通过这样一种共生增殖关系，组成了复杂而稳定的微生态系统，形成功能多样、强大而又独特的优势。
本制剂中光合菌群(好气性和嫌气性)，如光合细菌和蓝藻类属于独立营养微生物，菌体本身含60%以上的蛋白质，且富含多种维生素，还含有辅酶Q10、抗病毒物质和促生长因子;它以污水处理系统所接受的光和热为能源，将污水中的硫氢化合物和碳氢化合物中的氢分离出来，变有害物质为无害物质，并且可以将污水处理系统中污水所含有的有机物、有害气体(硫化氢等)及二氧化碳、氮等为基质，合成糖类、氨基酸类、维生素类、氮素化合物、抗病毒物质和生理活性物质等，是促进其他微生物生长的主要力量。光合菌群的代谢物质可以被各类微生物、原生动物、后生动物直接吸收，还可以成为其它微生物繁殖的养分。光合细菌如果增殖，则其它的有益微生物也会增殖。
乳酸菌群(嫌气性)以嗜酸乳杆菌为主导，它靠摄取光合细菌、酵母菌产生的糖类形成乳酸;乳酸具有很强的杀菌能力，能有效抑制有害微生物的活动和有机物的急剧腐败分解，且能够分解在常态下不易分解的木质素和纤维素，并使有机物发酵分解。
酵母菌群(好气性)是利用光合菌群合成的氨基酸、糖类及其它有机物质产生发酵力，合成促进细胞分裂的活性化物质。酵母菌在本制剂中对于促进其它有效微生物(如乳酸菌、放线菌)增殖所需要的基质(食物)提供重要的给养保障。此外，酵母菌产生的单细胞蛋白是运行良好的污水处理系统中不可或缺的原生动物、后生动物生长繁殖不可缺少的养分。
革兰氏阳性放线菌群(好气性)从光合细菌中获取氨基酸、氮素等作为基质，产生出各种抗生物质、维生素及酶，可以直接抑制病原菌。它提前获取有害霉菌和细菌增殖所需要的基质，从而抑制有害霉菌和细菌的增殖，并创造出其它有益微生物增殖的生存环境。放线菌和光合细菌混合后的净菌作用比放线菌单兵作战的杀伤力要大得多。它对难分解的物质，如木质素、纤维素、甲壳素等具有降解作用。
发酵系的丝状菌群(嫌气性)以发酵酒精时使用的曲霉菌属为主体，它能和其他微生物共存，对酯类的生成有良好效果。因为酒精生成力强，能防止蛆和其他害虫的发生，并可以消除恶臭。
由上可见，各类微生物都各自发挥着重要作用，核心作用是光合细菌和嗜酸性乳杆菌为主导，其合成能力支撑着其他微生物的活动，同时也利用其他微生物产生的物质，形成共生共荣的关系，保证本制剂状态稳定，功能齐全，发挥出多种菌群的强大能量，造就良性生态，产生抗氧化物质，清除氧化物质，消除腐败，抑制病原菌，形成适于活性污泥生长的良好环境，同时还产生大量易吸收的有益物质，如氨基酸、有机酸、多醣类、各种维生素、各种生化酶、促生长因子、抗生素和抗病毒物质等。本制剂能迅速协同或主导待处理污泥环境中无处不在的微生物，通过共生增殖关系，组成了复杂而稳定的多样化微生态系统，通过氧化、还原、发酵等途径，快速、有效地稳定化污泥中各类有机、无机污染物。
作为一个具体的实施例，本制剂中各纯菌种全部可由国家菌种保藏中心购得，制剂各原料的重量百分比为：沼泽红假单胞菌3.8%、植物乳杆菌1.6%、弗兰克氏放线菌1.1%;酒曲霉2.3%、培养基13%、去离子水77%;
其中培养基各原料的重量百分比为：蔗糖46%、磷酸二氢钾0.6%、磷酸氢二钠0.4%、水合氯化铁0.598%、七水合硫酸锌0.2%、五水合硫酸铜0.001%、硝酸钴0.001%、硫酸镁0.2%、水52%;
在复合培养之前，各菌种分别单独采用本专业公认的方法作三级扩大培养至生产菌液，制备本制剂时，先在密封的不锈钢发酵罐内加入定量的去离子水，加入培养基，搅拌情况下加热到120℃，迅速冷却到30℃，接种上述选定菌株的生产样，保持温度在30℃发酵，直到pH值稳定在3.8，活菌数目不小于2×109个/mL，即可制得本制剂并包装入库。
本发明应用于某印染污水集中处理厂，该污水处理厂平均处理量每天12000吨，产生物化污泥50-60吨。每年需要承租农田15亩左右用于填埋。采用本发明后，在污水厂内新建1000平米采光大棚处理污泥，干化以后的污泥用于一定比例添加到黏土中烧制建筑砖头和行道砖，产业链完整，总体处理效果良好。应用结果表明，本发明应用于物化污泥的处理时，能够适应单一物料不添加调理剂直接稳定化、无害化、减量化，且对污水处理系统没有任何影响;污泥经生物干化处理，腐熟成熟度达到70-90%以上，含水量降低到30%以下，能够满足建材辅料添加标准，不影响建材质量，烧制过程无臭味，堆放无蚊蝇;使用本发明新建的污水处理系统由于处理效率的提高，达到同样处理水平的基建投资节省30%;电费节约75%以上，综合运行费用降低20%以上，是目前适合节能减排的一种污泥处理新技术。
本发明经多年实践检验，具有很好的污泥普遍适应性、投资省、可以就地分散处理、无污水和臭气二次污染、可常温干化等无可比拟的优点。
