一种降解生活污水复合菌剂的制备方法
【专利摘要】一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，它涉及一种复合菌剂的制备方法。它要解决现有低温环境下的人工湿地污水氮磷去除率较低的问题。方法：一、将假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌分别接种于灭菌后的生活污水培养基中培养，获得各自的菌液；二、制备COD降解复合菌，制备硝化亚硝化复合菌，巨大芽孢杆菌的菌液即为除磷细菌；三、将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下混合即完成。本发明制备的降解生活污水复合菌剂对环境的适应性能力强，适用于北方地区微生物强化污水处理，污水氨氮转化率能达到95%，总氮转化率达82%，COD转化率达60%，总磷转化率能达到75%左右。
【专利说明】—种降解生活污水复合菌剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合菌剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着水体污染的问题日益严峻，水污染的有效控制刻不容缓。污染水体的主要物质是有机物、总氮和总磷。因此，碳、氮、磷的去除是水污染控制的关键。在所有污水处理技术中，生化法最为有效、普遍。然而，常规生化法主要去除的是污水中的有机物，对氮、磷的去除效果存在一定的限制。倘若在常规生化法的后段辅以对氮、磷的深度处理，势必会加大污水处理的成本与能耗。所以，如何在最低的消耗下，高效去除污水中的碳、氮、磷是当今水污染控制领域研究的重点和难点之一。
[0003]人工湿地作为一种可工程化的污水处理技术，不但具有研发投资少、运行费用低等经济优势，其基质、植物与微生物组成的核心系统可以实现污水中碳、氮、磷的同步去除。其中，基质为微生物和植物提供生长空间，且能截留污水中的悬浮物质。植物吸收污水中可溶性的磷酸盐，通过收割等方式达到除磷的作用。微生物通过自身的合成与代谢，达到碳、氮、磷同步去除的作用。其中，异养型微生物将有机质转化为营养物质和能量，可去除污水中的有机碳。氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌，通过“氨化-硝化-反硝化”作用，去除污水中的氮元素。除磷微 生物通过协同反应将有机磷和磷酸盐沉淀转化为溶解性磷酸盐，被植物体吸收利用，从而去除污水中的磷元素。因此，微生物在污水净化过程中起了重要的作用。
[0004]人工湿地污水处理系统的运行效果受到两类条件的影响。其一是工程条件，如水力停留时间、有机负荷、基质与土壤的比例等；其二是自然条件，如地理位置、气候条件，温度周期等。其中，低温对污水处理效能的影响最为明显，尤其易出现在北方地区。以东北地区为例，无论是植物，抑或是微生物，由于细胞内酶活性的降低，其转化污染物质的能力会随之降低。因此，寻找有效的技术手段，突破温度限制，提高人工湿地在低温条件下的污水处理效能有着重要的意义。
[0005]在实际的人工湿地工程中发现，水温较低时，污水中的碳、氮、磷仍有一定程度的去除，究其原因，在于系统存在少量的嗜冷微生物，这部分微生物不但可以转化有机物质，完成脱氮反应，甚至能实现部分总磷的去除。如果能够筛选此类微生物并构建菌剂，在低温运行条件下，投加在反应系统中，便能达到生物强化人工湿地碳、氮、磷去除的目的。
[0006]由以上论述可知，在生化法污水控制技术中，人工湿地是一种有效的选择。然而，温度的变化是抑制湿地系统微生物性能的重要因素，尤其在北方的低温环境下，微生物受到的抑制更加明显。所以，构建可适应低温环境的具有碳、氮、磷去除效能的菌剂是解决问题的有效方式。
[0007]因此，通过构建高效复合微生物菌剂，用于低温环境下的人工湿地系统，改善处理系统中微生物的群落结构和多样性，提高微生物的代谢活性，是提高污水的处理效率，达到生物强化作用的前提与保障。
【发明内容】
[0008]本发明目的是解决现有低温环境下的人工湿地污水氮磷去除率较低的问题，而提供一种降解生活污水复合菌剂的制备方法。
[0009]降解生活污水复合菌剂的制备方法，按以下步骤实现:
[0010]一、将假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌分别接种于灭菌后的生活污水培养基中培养，在温度为15°C，摇床转速为130r/min的条件下培养至菌液的菌数依次达到 3.6 X IO8 ~9.3 X IO8 个 /ml，2.5 X IO8 ~7.8 X IO8 个 /ml，1.5 X IO8 ~
6.6 X IO8 个 /ml，5.0 X IO8 ~6.8 X IO8 个 /ml 和 2.5 X IO8 ~8.6 X IO8 个 /ml ；
[0011]二、将假单胞菌的菌液与芽孢杆菌的菌液混合，获得COD降解复合菌，将硝化杆菌的菌液与亚硝化单胞菌的菌液混合，获得硝化亚硝化复合菌，巨大芽孢杆菌的菌液即为除憐细囷；
[0012]三、将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10: (0.25~4):0.5进行混合，即完成降解生活污水复合菌剂的制备。
[0013]本发明制备的降解生活污水复合菌剂，试用于含有灭菌后生活污水以及人工湿地土壤的三角瓶中。污水氨氮转化率能达到95%，总氮转化率达82%，COD转化率达60%，总磷转化率能达到75%左右。
[0014]本发明制备的降解生活污水复合菌剂，不仅对人工湿地污水具有高效稳定的降解机能，而且对环境的适应性能力强，是一种节约资源、提高污水处理效果的复合微生物菌剂，在北方地区微生物强化污水处理方面具有广阔应用前景，其有益效果为:
[0015](一)本发明制备的降解生活污水复合菌剂转化效能好，污水氨氮转化率能达到95%，总氮转化率达82%，COD转化率达60%，总磷转化率能达到75%左右。
[0016](二)使用简便，把菌液投入人工湿地模拟装置土壤表面，停留7天左右即可。
[0017](三)本发明制备的降解生活污水复合菌剂适应能力较强，使之周围环境可达较大pH、温度范围。
[0018](四)本发明制备的降解生活污水复合菌剂制备过程简单，生产成本低，对环境污染低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为实施例中不同体积比下所获得的降解生活污水复合菌剂的氨氮转化率，其中a表示初始值，b表示终止值,▲表示去除率；
[0020]W表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水；
[0021]W+S表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤；
[0022]W+S+0.25表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.25:0.5的复合菌液；
[0023]W+S+0.5表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.5:0.5的复合菌液；
[0024]W+S+1表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:1:0.5
的复合菌液；[0025]W+S+2表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:2:0.5
的复合菌液；
[0026]W+S+4表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:4:0.5
的复合菌液；
[0027]图2为实施例中不同体积比下所获得的降解生活污水复合菌剂的总氮转化率，其中a表示初始值，b表示终止值,▲表示去除率； [0028]W表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水；
[0029]W+S表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤；
[0030]W+S+0.25表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.25:0.5的复合菌液；
[0031 ] W+S+0.5表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.5:0.5的复合菌液；
[0032]W+S+1表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:1:0.5
的复合菌液；
[0033]W+S+2表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:2:0.5
的复合菌液；
[0034]W+S+4表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:4:0.5
的复合菌液；
[0035]图3为实施例中不同体积比下所获得的降解生活污水复合菌剂的总磷转化率，其中a表示初始值，b表示终止值,▲表示去除率；
[0036]W表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水；
[0037]W+S表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤；
[0038]W+S+0.25表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.25:0.5的复合菌液；
[0039]W+S+0.5表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.5:0.5的复合菌液；
[0040]W+S+1表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:1:0.5
的复合菌液；
[0041 ] W+S+2表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:2:0.5
的复合菌液；
[0042]W+S+4表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:4:0.5
的复合菌液；
[0043]图4为实施例中不同体积比下所获得的降解生活污水复合菌剂的COD转化率，其中曲线I表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水；
[0044]曲线2表示摇瓶中加入120ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤；
[0045]曲线3表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.25:0.5的复合菌液；
[0046]曲线4表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg 土壤+20ml体积比10:0.5:0.5的复合菌液；[0047]曲线5表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:1:0.5
的复合菌液；
[0048]曲线6表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:2:0.5
的复合菌液；
[0049]曲线I表示摇瓶中加入100ml灭菌后的生活污水+IOg土壤+20ml体积比10:4:0.5
的复合菌液。
【具体实施方式】
[0050]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0051]【具体实施方式】一:本实施方式降解生活污水复合菌剂的制备方法，按以下步骤实现:
[0052]一、将假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌分别接种于灭菌后的生活污水培养基中培养，在温度为15°C，摇床转速为130r/min的条件下培养至菌液的菌数依次达到 3.6 X 108 ~9.3 X 108 个 /ml，2.5 X 108 ~7.8 X 108 个 /ml，1.5 X 108 ~
6.6 X 108 个 /ml，5.0 X 108 ~6.8 X 108 个 /ml 和 2.5 X 108 ~8.6 X 108 个 /ml ；
[0053]二、将假单胞菌的菌液与芽孢杆菌的菌液混合，获得COD降解复合菌，将硝化杆菌的菌液与亚硝化单胞菌的菌液混合，获得硝化亚硝化复合菌，巨大芽孢杆菌的菌液即为除憐细囷；
[0054]三、将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10: (0.25~4):0.5进行混合，即完成降解生活污水复合菌剂的制备。
[0055]本实施方式步骤二中将假单胞菌的菌液与芽孢杆菌的菌液混合，是按照任意比混合；将硝化杆菌的菌液与亚硝化单胞菌的菌液混合，是按照任意比混合。
[0056]本实施方式中假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌均为购买得到。
[0057]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤一生活污水培养基中污水的灭菌条件为12rC，30min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0058]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是，步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:0.25:0.5进行混合。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0059]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是，步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:0.5:0.5进行混合。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0060]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是，步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:1:0.5进行混合。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0061]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是，步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:2:0.5进行混合。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。[0062]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是，步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:4:0.5进行混合。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0063]实施例:
[0064]降解生活污水复合菌剂的制备方法，按以下步骤实现:
[0065]一、将假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌分别接种于灭菌后的生活污水培养基中培养，在温度为15°C，摇床转速为130r/min的条件下培养至菌液的菌数依次达到 3.6 X IO8 ~9.3 X IO8 个 /ml，2.5 X IO8 ~7.8 X IO8 个 /ml，1.5 X IO8 ~
6.6 X IO8 个 /ml，5.0 X IO8 ~6.8 X IO8 个 /ml 和 2.5 X IO8 ~8.6 X IO8 个 /ml ；
[0066]二、将假单胞菌的菌液与芽孢杆菌的菌液混合，获得COD降解复合菌，将硝化杆菌的菌液与亚硝化单胞菌的菌液混合，获得硝化亚硝化复合菌，巨大芽孢杆菌的菌液即为除憐细囷；[0067]三、将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10: (0.25~4):0.5进行混合，即完成降解生活污水复合菌剂的制备。
[0068]本实施例中假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌均为购买得到。
[0069]本实施例中分别按照体积比10:0.25:0.5，10:0.5:0.5,10:1:0.5,10:2:0.5，
10:4:0.5进行混合后制备的降解生活污水复合菌剂，进行摇瓶实验，投加于含有灭菌后生活污水(120ml)以及人工湿地土壤(IOg)的三角瓶中，与未投加生物菌剂土壤效果对比:
[0070]氨氮结果如图1所示，当复合菌剂在体积比为10:0.5:0.5的条件下氨氮转化率最高，达95%以上，空白组氨氮转化率为70%，实验结果优于空白对照组；
[0071]总氮结果如图2所示，当复合菌剂在体积比10:0.5:0.5的条件下总氮转化率最高，达80%，空白组总氮转化率为60%，实验结果优于空白对照组；
[0072]总磷结果如图3所示，当复合菌剂在各个体积比条件下总磷转化率相差不大，均在75%左右，空白对照组总磷转化率为70%，实验结果优于空白对照组。
[0073]COD结果如图4所示，当复合菌剂在各个体积比条件下COD转化率相差不大，均在60%左右，空白对照组在前三天COD转化率为50%，实验结果优于空白对照组。然而，随着反应的进行，加菌剂组合COD转化率逐渐降低，因此，在真正向人工湿地中投加菌剂时，可考虑短期多次投加COD降解菌，同时，本实验也为工程运行提供理论指导。
【权利要求】
1.一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，其特征在于它按以下步骤实现: 一、将假单胞菌、芽孢杆菌、硝化杆菌、亚硝化单胞菌和巨大芽孢杆菌分别接种于灭菌后的生活污水培养基中培养，在温度为15°c，摇床转速为130r/min的条件下培养至菌液的菌数依次达到 3.6X IO8 ~9.3X IO8 个 /ml，2.5X IO8 ~7.8X IO8 个 /ml，1.5X IO8 ~6.6 X IO8 个 /ml，5.0 X IO8 ~6.8 X IO8 个 /ml 和 2.5 X IO8 ~8.6 X IO8 个 /ml ； 二、将假单胞菌的菌液与芽孢杆菌的菌液混合，获得COD降解复合菌，将硝化杆菌的菌液与亚硝化单胞菌的菌液混合，获得硝化亚硝化复合菌，巨大芽孢杆菌的菌液即为除磷细菌； 三、将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10: (0.25~4):0.5进行混合，即完成降解生活污水复合菌剂的制备。
2.根据权利要求1所述的一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，其特征在于步骤一生活污水培养基中污水的灭菌条件为121°C，30min。
3.根据权利要求2所述的一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，其特征在于步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:0.25:0.5进行混合。
4.根据权利要求2所述的一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，其特征在于步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:0.5:0.5进行混合。
5.根据权利要求2所述的一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，其特征在于步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:1:0.5进行混合。
6.根据权利要求2所述的一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，其特征在于步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比10:2:0.5进行混合。
7.根据权利要求2所述的一种降解生活污水复合菌剂的制备方法，其特征在于步骤三中将COD降解复合菌，硝化亚硝化复合菌和除磷细菌在相同菌数的条件下，按照体积比`10:4:0.5进行混合。
【文档编号】C12R1/07GK103540549SQ201310507072
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】杨基先, 赵昕悦, 邱珊, 魏清娟, 焉志远, 朱世殊, 徐善文, 马放 申请人:哈尔滨工业大学