复合菌剂及其在大蒜加工废水处理中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合菌剂，特别是涉及一种可以应用于COD降解、有机硫化物降解、大蒜加工废水降解预处理的复合菌剂，属于工业微生物领域。
【背景技术】
[0002]大蒜加工废水是天然大蒜加工生产中排放的废水。大蒜加工废水以天然有机物(如多糖、脂类物质等)为主，不含有毒物质，可生物降解的成分多。尽管大蒜加工废水不含有毒物质，但含有大量可生物降解的有机物质，且COD含量约20000mg/L左右。若不经过处理直接排入水体，需要消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入水底，恶化水质。在厌氧条件下分解，大蒜加工废水中富含的有机硫化物产生特别的臭气，严重污染环境。
[0003]大蒜加工废水一般采用传统生化法治理，但存在固有缺点:一、大蒜加工废水是一种非常特殊的废水，其中的大蒜素是一种广谱杀菌剂，采用普通的活性污泥曝气法处理，大蒜素对活性菌有强烈的抑制作用，降低污泥活性，水体COD的降解能力很差。二、大蒜加工废水COD约20000mg/L左右，远高于活性污泥的耐受量(<3000mg/L左右)，再加之大蒜素的抑制作用，如采用活性污泥曝气法处理，必须把原废水稀释10?20倍后方可使用，每吨蒜片消耗自来水约20?40立方米，造成水资源的严重浪费。
[0004]生化法治理处理大蒜加工废水存在固有缺陷的关键在于，大蒜加工废水含有大蒜素等抗菌、杀菌天然有机硫化物，对细菌具有很强的杀伤力，从而抑制细胞分裂，破坏微生物的正常代谢，给后面的活性污泥处理造成严重干扰，活性污泥生物系统极易受到冲击、甚至导致系统的瘫痪。目前有研究把大蒜废水引入城市污水处理厂中进行曝气生化处理，由于高浓度的大蒜硫化物的杀菌作用使得污泥解体而宣告失败；传统的厌氧生物处理方法同样以失败告终，其原因也是高浓度的大蒜油等对病毒、细菌具有灭杀作用，使其很难达到工业应用的效率和水平。加之排放量变化较大，浓度高，COD值可以达到10000mg/L?20000mg/L的高浓度有机废水，更增加了大蒜废水处理的难度。因此必须对高浓度有机硫化物大蒜废水进行预处理，以减轻对后续生物处理单元的影响。
[0005]加热预处理方法对大蒜素等有机硫化物的去除有一定的作用，但其作用效果并不能满足实际生产需要。铁碳微电解法被广泛应用于废水处理工程中，国内有研究采用铁碳微电解法对大蒜切片废水进行预处理，对废水预处理有一定的效果。但是该工艺在处理废水过程中不稳定，且微电解柱一个运行周期约为一个月，此后需用稀酸冲洗，再生性差。同时会消耗大量的铁碳、调PH的酸碱及曝气的动力费，在人力和物力方面都不能达到很好的效果。目前经国内某些水处理厂现场运行表明，酸碱预处理-铁炭微电解-絮凝-Fenton联合预处理工艺对去除大蒜废水有机硫化物具有效果。但该工艺过程中使用了大量的酸、碱、PAC、PAM、fenton试剂等危化品，对环境造成巨大的威胁，也为后续的生化处理带来压力，每年大量化学试剂及铁碳等材料的消耗也极大地增加了水处理成本。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种可以应用于大蒜加工废水预处理的混合菌群、复合菌剂。
[0007]为实现上述目的，本发明首先提供一种混合菌群，其技术方案如下:
[0008]—种复合菌剂，其特征在于:由巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)、脱硫脱硫弧菌(Desulfovibr1 desulfuricans)的发酵液混合而成。
[0009]在优化条件下，上述复合菌剂中，菌细胞浓度百分比为巨大芽孢杆菌含量20 %?30%、斯氏假单胞菌含量10%?15%、米曲霉含量15%?35%、产酸克雷伯氏菌含量10%?35%、脱硫脱硫弧菌含量5%?15%。
[0010]进一步地，上述复合菌剂中，菌细胞浓度百分比为巨大芽孢杆菌含量25 %、斯氏假单胞菌含量15 %、米曲霉含量25 %、产酸克雷伯氏菌含量25 %、脱硫脱硫弧菌含量10 %。
[0011]经试验验证，上述任一复合菌剂可以应用于COD降解和/或有机硫化物降解。在大蒜加工生产领域，上述任一复合菌剂可以应用于大蒜加工废水预处理，用于去除COD降解和/或有机硫化物。
[0012]采用上述任一复合菌剂可以应用于COD和/或有机硫化物的降解方法，是将复合菌剂接种到降解底物，降解底物是含COD和/或有机硫化物；采用发酵降解，培养条件是5°C?35 °C、摇床或微曝气、控制溶解氧< 3mg/L。
[0013]本发明同时提供以上述任一复合菌剂为活性成分，同时依照复合菌制备常规技术配以必要的葡萄糖、蔗糖、蛋白胨等有机营养成分，以及少量铵盐、磷酸盐、钾盐等有机盐溶液的组分的复合菌剂。所得可以应用于COD降解和/或有机硫化物降解。在大蒜加工生产领域，可以应用于大蒜加工废水预处理。
[0014]采用上述任一复合菌剂可以应用于COD和/或有机硫化物的降解方法，是将复合菌剂接种到降解底物，降解底物是含COD和/或有机硫化物；采用发酵降解，培养条件是5°C?35 °C、摇床或微曝气、控制溶解氧< 3mg/L。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是:(1)提供了一种由5种菌组成的复合菌剂，可以应用于COD降解和/或有机硫化物降解，也可以应用于大蒜加工废水降解处理的预处理。(2)提供了复合菌剂在COD降解和/或有机硫化物降解中的应用方法。本发明复合菌剂利用5种菌种组分种群相互协同，强化对降解底物的降解效能和耐冲击能力，降解方法针对性强、响应时间快、操作简单。(3)提供了由复合菌剂实现的大蒜加工废水降解的生物预处理方法，借助复合菌剂的优势，能够大大降低大蒜加工废水中COD与有机硫化物浓度、水量等条件变化对降解效果产生的冲击，保证预处理效果稳定。并且能够有效减少甚至避免在预处理之后的大蒜加工废水降解工艺中对酸、碱、PAC、PAM、Fenton等化学试剂的使用；预处理后的废水进入活性污泥处理系统，能够实现达标排放。
【附图说明】
[0016]图1是实施例七大蒜加工废水COD含量图。
[0017]图2是实施例七大蒜加工废水有机硫化物含量图。
[0018]图3是实施例八大蒜加工废水COD含量图。
[0019]图4是实施例九大蒜加工废水有机硫化物含量图。
[0020]图5是实施例八大蒜加工废水COD含量图。
[0021]图6是实施例九大蒜加工废水有机硫化物含量图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。
[0023]实施例一:复合菌剂的制备
[0024]1、菌种
[0025]A组菌种:
[0026]巨大芽抱杆菌(Bacillus megaterium):巨大芽抱杆菌SWSB401
[0027]斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri):斯氏假单胞菌SWSP001
[0028]米曲霉(Aspergillusoryzae):米曲霉 SWSA002
[0029]产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca):产酸克雷伯菌SWSK003
[0030]脱硫脱硫弧菌(Desulfovibr1desulfuricans):脱硫脱硫弧菌 SWSD001
[0031]B组菌种:
[0032]巨大芽抱杆菌(Bacillus megaterium):巨大芽抱杆菌ATCC12872
[0033]斯氏假单胞菌(Pseudomonasstutzeri):斯氏假单胞菌 ATCC17588
[0034]米曲霉(Aspergillusoryzae):米曲霉 ATCC 42149
[0035]产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca):产酸克雷伯菌ATCC43086
[0036]脱硫脱硫弧菌(Desulfovibr1desulfuricans):脱硫脱硫弧菌 ATCC 27774
[0037]2、培养基
[0038]I号培养基:谷胱甘肽1.5g，牛肉膏7g，半胱氨酸lg，葡萄糖15g，KCl 2g，(NH4)3PO4.3H20 3g，K2S042g，MgCl23g，NaCl 4g，蒸馏水 lOOOmL，高压灭菌，制得培养基；培养基再与经过滤除菌、高压灭菌的大蒜素2g混合，制得I号培养基。
[0039]II号培养基:谷胱甘肽lg，蛋白胨6g，葡萄糖5g，蔗糖5g，(NH4)3PO4.3Η20 3g，KCl2g，NaCl 4g，MgCl23g，K2SO4 lg，蒸馈水lOOOmL，高压灭菌，制得培养基；培养基再与经过滤除菌、高压灭菌的大蒜素5g混合，制得II号培养基。
[0040]III号培养基:蛋白胨 3g，蔗糖 10g，(ΝΗ4)3Ρ04.3Η20 2g，KCl 2g, K2SO4 lg’NaCl 4g，蒸馏水lOOOmL，高压灭菌，制得培养基；培养基再与经过滤除菌、高压灭菌的大蒜素20g混合，制得III号培养基。
[0041]IV号培养基:蛋白胨3g/L，蔗糖10g/L，小麦秸杆(粉碎)3g/L，(NH4)3PO4.3Η20 2g/L，(NH4) 2S04 5g/L，KCl 2g/L，NaCl 3g/L，蒸馏水 lOOOmL，大蒜(破碎打浆)15g/L，混匀配制水溶液，制成IV号培养基。
[0042]营养琼脂平板培养基:胰化蛋白胨10g，酵母提取物5g，氯化钠5g，琼脂15g，蒸馏水100mL ;倒入平板制成营养琼脂平板培养基。
[0043]LB培养基:蛋白胨10g，牛肉膏3g，氯化钠5g，琼脂20g，蒸馏水1000mL。
[0044]3、菌剂制备
[0045]复合菌剂A制备:
[0046]步骤S1、将A组菌种的5种菌分别接种到I号培养基，摇床培养，20°C、150rpm培养30h?60h ;当每一种达到指数期后，转接，直至检测结果每种培养基中菌细胞浓度彡 109CFU/mL ；
[0047]步骤S2、将5种菌分别自I号培养基转接至II号培养基，200C、150rpm培养30h?60h ;当每一种达到指数期后，转接，直至每种培养基中菌细胞浓度彡109CFU/mL ;
[0048]步骤S3、将5种菌分别自II号培养基转接至III号培养基，200C、150rpm培养30h?60h ;当每一种达到指数期后，转接，直至每种培养基中菌细胞浓度彡109CFU/mL ;
[0049]步骤S4、将5种菌分别自III号培养基接种至营养琼脂平板培养基；25°C?30°C培养36h?64h，划线、分离，转接，直至长出比较均一、规则的菌落；
[0050]步骤S5、将5种菌分别自营养琼脂平板培养基接种至LB培养基斜面；25°C培养48h，然后各加入到无菌水中，振荡30min，直至每种培养基中菌细胞浓度多109CFU/mL ;
[0051 ] 步骤S6、依照巨大芽孢杆菌25 %、斯氏假单胞菌15 %、米曲霉25 %、产酸克雷伯氏菌25%、脱硫脱硫弧菌10%的菌细胞百分比浓度比例将5种菌混合，制得本发明复合菌剂A0
[0052]复合菌剂B制备:
[0053]依照上述步骤S