申请日2017.12.13
公开(公告)日2018.06.01
IPC分类号C02F3/34
摘要
本发明公开了一种废水处理微生物菌剂，该微生物菌剂由如下重量份的组分组成：微生物菌剂8‑12份、微孔淀粉10‑15份、沸石粉10‑15份、竹炭粉28‑34份。上述微生物菌剂中菌种的成分及其重量份为：腊样芽孢杆菌15‑25份、硝酸菌22‑28份、反硝化菌3‑10份、亚硝酸菌30‑36份、沼泽红假单胞菌2‑3份。有益效果为：本发明微生物菌剂具有反应时间短、微生物负载量大、耐冲击性强、固液分离效果优良、产生污泥少、便于操作等众多优点，能持久有效去除废水中的有机污染物，处理废水时具有较好的生物活性并能够生长繁殖，实现了微生物的重复利用。
权利要求书
1.一种废水处理微生物菌剂，其特征在于：所述微生物菌剂由如下重量份的组分组成：微生物菌剂8-12份、微孔淀粉10-15份、沸石粉10-15份、竹炭粉28-34份。
2.根据权利要求1所述的一种废水处理微生物菌剂，其特征在于：所述微生物菌剂中菌种的成分及其重量份为：腊样芽孢杆菌15-25份、硝酸菌22-28份、反硝化菌3-10份、亚硝酸菌30-36份、沼泽红假单胞菌2-3份。
3.根据权利要求1所述的一种废水处理微生物菌剂，其特征在于：所述微生物菌剂的制备方法包括以下步骤：
1)将腊样芽孢杆菌、硝酸菌、反硝化菌、亚硝酸菌、沼泽红假单胞菌分别接种到固体培养基上培养即得到活化菌种，备用;
2)按配方量将各菌体复配，接种于液体培养液中培养至对数生长期，离心、浓缩、洗涤菌体，即得微生物菌剂;
3)按配方取微生物菌剂、微孔淀粉、沸石粉和竹炭粉，先将微孔淀粉、沸石粉和竹炭粉灭菌，再与微生物菌剂混合均匀，然后再加入无菌水，振荡培养，再加入海藻酸钠和聚乙烯醇，磁力搅拌均匀得混合液，备用;
4)将混合液恒速滴加到无菌氯化钙和无菌硼酸混合溶液中交联固化得到凝胶球，用无菌水洗涤后转移到壳聚糖-柠檬酸钠溶液内，搅拌后得到微生物制剂胶囊，加入到柠檬酸钠溶液中洗涤，冻干至，即得废水处理用微生物菌剂。
4.根据权利要求3所述的一种废水处理微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3中海藻酸钠为微生物菌剂重量的0.5-0.7倍，聚乙烯醇的重为微生物菌剂重量的5-6倍。
5.根据权利要求3所述的一种废水处理微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中壳聚糖-柠檬酸钠溶液为0.08-0.12M柠檬酸钠溶液、18-22mg/mL壳聚糖溶液和0.01-0.02mM苄霜灵的混合组，其体积比为1:1.0-1.2:0.02-0.03。
6.根据权利要求5所述的一种废水处理微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中苄霜灵中R(-)-苄霜灵和S(+)-苄霜灵的比例为1:0.07-0.09。
7.根据权利要求3所述的一种废水处理微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中无菌氯化钙溶液和无菌硼酸溶液的浓度均为3-5%，其体积比为1:0.67-0.82。
根据权利要求3所述的一种废水处理微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中交联固化温度为30-35℃、时间为15-25h。
8.根据权利要求3所述的一种废水 处理微生物菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中废水处理用微生物菌剂的直径均为2-4mm，水分含量≤5%。
说明书
一种废水处理微生物菌剂
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种废水处理微生物菌剂。
背景技术
改革开放以来，我国经济高速发展，工农业生产和城市化水平不断提髙。然而，水污染问题也随之日趋严重污水按来源可分为生活污水和工业污水。生活污水经市政排水管网汇集后进入市政污水厂，处理达标后向自然水体中排放。而工业污水包括化工、造纸、印染、食品、纺织等多个行业生产过程中产生的废液，含有大量生产原料、产物和中间体，要求相关企业将其阶段性处理后再排入市政管网或自然水体。水体中的氨氮会通过电离平衡转化为游离氨，从而对水生生物和人体造成伤害。而水生生物代谢氨氮大量耗氧，也是水体变质的重要原因。氨氮在水中可以被转化为亚硝态氮和硝态氮。其中，过量摄入亚硝态氮会引起高铁血红蛋白症(婴儿蓝血病)，亚硝酸盐还会与蛋白质结合形成一种强致癌物质亚硝胺;硝态氮是引起水体富营养化的主要原因之一，自然水体中过量的硝态氮会造成藻类过量繁殖，进而发展成为水华或赤潮，而其代谢产物(例如藻毒素)也可能导致肝癌。因此，氨氮也成为我国重点控制的水污染物指标。
生物脱氮是解决氮素污染较为经济有效的方法之一，不管是传统的微生物附着型污水处理构筑物还是新开发的一些高效生物膜处理系统，负责脱氮的微生物主要是自养硝化菌，自养细菌自身的增殖速度慢、在混合培养的活性污泥系统中无法与异养细菌竞争、难以获得较高的生物量、硝化效率低，导致自养微生物脱氮系统抗冲击能力弱、硝化作用不完全、总氮去除率低，所以一些新型的、效果更好的脱氮微生物，如异养硝化细菌、好氧反硝化细菌、厌氧氨氧化细菌等相继被发现并进行了相关研究。
现有技术如授权公告号为CN103374525B的中国发明专利，公开了一种废水处理微生物菌剂及其制备方法，微生物菌剂含有沼泽考克氏菌FSDN-A、节杆菌FDN-1、水氏黄杆菌FDN-2、脱氮副球菌DN-3和甲基杆菌SDN-3。该微生物菌剂能实现同一反应器内氨氮、总氮和CODcr的脱除，废水处理效果好，可以在去除COD的同时实现短程硝化反硝化或同时硝化反硝化脱氮。沼泽考克氏菌FSDN-A能利用亚硝氮和硝氮两种氮氧化物，可以使废水处理系统脱氮更彻底，在竞争底物过程中增值速度慢，有利于污泥减量，这进一步拓宽了微生物菌剂的应用范围。但是该微生物菌剂对废水环境条件很敏感、使用寿命短，不能重复利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废水处理微生物菌剂，该微生物菌剂具有反应时间短、微生物负载量大、耐冲击性强、固液分离效果优良、产生污泥少、便于操作等众多优点，能持久有效去除废水中的有机污染物，处理废水时具有较好的生物活性并能够生长繁殖，实现了微生物的重复利用。
本发明针对上述技术中提到的问题，采取的技术方案为：一种废水处理微生物菌剂，其由如下重量份的组分组成：微生物菌剂8-12份、微孔淀粉10-15份、沸石粉10-15份、竹炭粉28-34份。上述菌种购自河南昊洋生物科技有限公司。上述微生物菌剂具有反应时间短、微生物负载量大、耐冲击性强、固液分离效果优良、产生污泥少、便于操作等众多优点，能有效去除废水中的有机污染物，处理废水时具有较好的生物活性并能够生长繁殖，实现了微生物的重复利用，同时该微生物菌剂对流动水体的定点处理能力较强;微孔淀粉、沸石粉和竹炭粉辅料的菌吸附性能良好，辅料的添加有利于较佳微生物菌剂胶囊硬度、粘聚性和弹性回复的获得，且以微孔淀粉、沸石粉和竹炭作为菌剂载体对提高废水性能有一定的增强效应。
优选的，微生物菌剂中菌种的成分及其重量份为：腊样芽孢杆菌15-25份、硝酸菌22-28份、反硝化菌3-10份、亚硝酸菌30-36份、沼泽红假单胞菌2-3份。该菌种中不同种类的微生物菌互相配合、促进，使得废水处理效果明显提高，能降解氨氮、亚硝酸盐，通过反硝化细菌转化为氮气达到去除氨氮和亚硝酸盐的目的;能将水中的氮转变成氨基酸，加快水体有机质分解速度，参与含硫化合物的代谢，从而可以除去水中的氨氮、磷、硫化物等有害物质，可以改良水质。
一种废水处理微生物菌剂的制备方法，其具体包括以下步骤：
步骤1：将腊样芽孢杆菌、硝酸菌、反硝化菌、亚硝酸菌、沼泽红假单胞菌分别接种到固体培养基上，在22-32℃下培养45-48h即得到菌种，然后将菌落打散，混匀，备用;
步骤2：按配方量将各菌体复配，按接种量为1.8-2.4%接种于液体培养液中，在pH为7-8、温度为25-35℃下培养50-70h至对数生长期，离心、浓缩、洗涤菌体，即得微生物菌剂;
步骤3：按配方取微生物菌剂、微孔淀粉、沸石粉和竹炭粉，先将微孔淀粉、沸石粉和竹炭粉灭菌，再与微生物菌剂混合均匀，然后再加入无菌水，并在转速为90-130r/min、温度为25-35℃的无菌环境下振荡培养40-60min，再加入海藻酸钠和聚乙烯醇，在100-150r/min下磁力搅拌均匀得混合液，备用，上述海藻酸钠为微生物菌剂重量的0.5-0.7倍，聚乙烯醇的重为微生物菌剂重量的5-6倍，利用海藻酸钠和聚乙烯醇作为成囊壁材，可使得膜内包埋的微生物及开放条件下外界的微生物能利用膜体释放的碳源进行一定的增殖及维持正常生理生化活性，对水体中氮素的脱除有一定促进作用，胶囊中的微生物在释放到污水环境中后进行了增殖;
步骤4：将混合液在30-40min内恒速滴加到无菌氯化钙和无菌硼酸混合溶液中，在30-35℃的温度条件下交联固化15-25h得到凝胶球，将凝胶球用无菌水快速洗涤2-3次后转移到壳聚糖-柠檬酸钠溶液内，搅拌25-30min后得到直径均为2-4mm的微生物制剂胶囊，加入到0.05-0.06mol/L的柠檬酸钠溶液中洗涤，再于﹣4-0℃下冻干至水分含量≤5%，即得废水处理用微生物菌剂，该微生物菌剂是双层微胶囊结构，上述无菌氯化钙溶液和无菌硼酸溶液的浓度均为3-5%，其体积比为1:0.67-0.82，通过海藻酸钠和聚乙烯醇的交联固化，形成胶囊载体的基础多孔结构，海藻酸钠上的α-L-古罗糖醛酸和氯化钙的交联反应迅速，有利于成囊壁材成型，且易形成硬度较高的凝胶，聚乙烯醇与硼酸反应会形成牢固的化学键，在水环境中稳定性好，同时竹炭上的-OH参与了聚乙烯醇与硼酸间的配位聚合反应，使得聚乙烯醇链得以固定于竹炭颗粒表面从而获得支撑力，增加胶囊硬度，同时使得微生物菌剂被胶囊内部网状结构拦截而留存于胶囊孔隙中，能够定点处理废水，同时胶囊中的微生物在释放到模拟污水环境中后进行了增殖，微生物的数量在8h后迅速提高，在16h左右达到了107数量级，菌体总量超过投加量，废水中氨氮值均降低到0.1mg/L以下，氨氮降解率达到99.7%以上。
优选的，壳聚糖-柠檬酸钠溶液为0.08-0.12M柠檬酸钠溶液、18-22mg/mL壳聚糖溶液和0.01-0.02mM苄霜灵的混合组，其体积比为1:1.0-1.2:0.02-0.03，苄霜灵中R(-)-苄霜灵和S(+)-苄霜灵的比例为1:0.07-0.09，壳聚糖上有大量氨基基团的存在，在酸性环境下，氨基能结合质子带正电与柠檬酸分子上的羧基交联形成复合物，而壳聚糖为长链高分子聚合物及柠檬酸根具有稳定的分子结构，壳聚糖和柠檬酸交联时不可能保证每个羧基基团都会与氨基基团发生反应，但是苄霜灵中R(-)-苄霜灵和S(+)-苄霜灵的合理比例使得苄霜灵的加入能够促进柠檬酸上羧基的活性，增加参数和氨基基团反应的羧基基团比例，进而提高壳聚糖的负载能力，增加微生物的负载量，使该交联体系的载药量和包封率表现为最优，提高微生物菌剂处理废水中有机污染物的效果，且能增加羧基基团与氨基基团间键能，提高其稳定性，使得微生物菌剂的缓释性能将得到极大的提高，能持久有效去除废水中的有机污染物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明微生物菌剂具有反应时间短、微生物负载量大、耐冲击性强、固液分离效果优良、产生污泥少、便于操作等众多优点，能持久有效去除废水中的有机污染物，处理废水时具有较好的生物活性并能够生长繁殖，实现了微生物的重复利用;
2)本发明微生物菌剂用菌种中不同种类的微生物菌互相配合、促进，使得废水处理效果明显提高，能降解氨氮、亚硝酸盐，加快水体有机质分解速度，可以改良水质;
3)本发明微生物菌剂可使得膜内包埋的微生物及开放条件下外界的微生物能利用膜体释放的碳源进行一定的增殖及维持正常生理生化活性，对水体中氮素的脱除有一定促进作用;
4)本发明微生物菌剂是双层微胶囊结构，使得微生物菌剂被胶囊内部网状结构拦截而留存于胶囊孔隙中，能够定点处理废水，同时使得微生物菌剂的缓释性能将得到极大的提高，能持久有效去除废水中的有机污染物。
