专利名称：含有混合微生物(bm-s-1)的微生物制剂及利用它的河川和湖水的生物处理方法及污泥自 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含有混合微生物(BM-S-I)的微生物制剂及利用它的河川·湖水的生物处理方法及污泥自消化工序，本发明利用该微生物制剂在不经过物理·化学预处理的情形下对污染的支流及河川、湖水进行生物处理，还能实现悬浮污泥的再利用。
背景技术：
一般来说，河川是由污染水质的生活污水、产业废水、畜产废水等污染的。尤其是，这些污染源中的生活污水及畜产废水大部分与人们的基本生活圈有密切关系。而且，由于产业发达而增加的高浓缩、高功能难分解性物质使得河川或湖水的污染更加严重。前述污染物是混有各种有机物与残留化学药品的难分解性废水，在全世界范围内主要凭借重视“物理·化学处理工序”的最终处理系统进行处理，利用微生物的“生物处理工序”则仅发挥着辅助作用。目前为止，韩国国内各地区对河川的污染限制各不相同，虽然按照非常严格的基准进行管理，但现有技术却几乎无法符合允许排放基准。亦即，目前为止的技术无法在前述河川、湖水的污染物处理上达到令人满意的处理水平，更何况，把这些环境改成适合生物处理的环境时在流量调节、悬浮污泥及其它环境方面有很多困难。各地方自治政府举起营造生态河川的旗帜为污染河川的净化投入了庞大费用，但因为污染速度快于复原速度而导致费用增加，其污染程度也是日益严重，因此迫切需要开发出改善生活环境的亲环境管理对策及有效处理方法。而且，由于造成居民民怨的市区河川恶臭及污水发生量的增加而需要增设成本庞大的处理设施等，面对日益增加的经济负担，上述对策与方法显得越发具有迫切性。
发明内容
发明需要解决的技术课题为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种利用微生物制剂的河川、湖水的生物处理方法及污泥自消化工序，提出了利用含有混合微生物(BM-S-I)的微生物制剂针对污染程度较高的市区河川、支流及湖水的水质及水栖环境进行生物处理的可能性，不仅针对现有处理方法提出了经济低廉的运用方法，还能对河川、湖水处理过程中发生的悬浮污泥进行再利用。本发明的另一个目的是提供一种含有混合微生物(BM-S-I)的微生物制剂，可以显著地减少市中心暗渠之类的高污染市区河川与现有河川、湖水处理中发生的高成本费用。
解决课题的技术方案为了达到上述目的，本发明的利用微生物制剂的河川·湖水的生物处理方法包括下列步骤把混合了寄存编号为KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到I重量％、 稻壳粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇废木I到5重量％、糖蜜I到10 重量％及作为其余成分的水(80 95重量％ )的微生物液剂维持在18到30°C制备复合微生物液剂的步骤；由选自稻壳粉末、泥煤苔粉末、米糠粉末及香菇废木干燥粉末中的一种以上的培养原料70到90重量％及所述复合微生物液剂10到30重量％所构成的混合原料的制备步骤；在65°C 90°C的高温条件下，针对所述混合原料100重量份接种混合微生物 (BM-S-I)O. 01到I重量份的高温接种步骤；把高温接种的混合原料予以培养的培养步骤； 把经过所述培养步骤的混合原料予以干燥而使得微生物制剂产品化的干燥步骤；及把所述微生物制剂投入污染的河川或湖水的投入步骤。本发明的微生物制剂由寄存编号为KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到 I重量％、稻壳粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇废木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及水80 95重量％混合制成。本发明的污泥自消化工序包括下列步骤对于水100重量份，投入包含混合微生物(BM-S-I)的微生物制剂O. I I重量份、糖蜜I 10重量份后培养2 5天的培养原液制备步骤；针对上述培养原液添加10倍 100倍的水予以稀释后，对于稀释后的培养原液 100重量份投入糖蜜I 10重量份培养2 5天制成活性微生物液的活性微生物液制备步骤；把所述活性微生物液撒布到污染的湖水或河川的撒布步骤；把所述活性微生物分解造成的悬浮污泥捕集到培养池，放入相当于污泥体积的约1/100 3/100的活性微生物液后进行兼性厌氧分解而把污泥液化的液化污泥液制备步骤；及混合所述液化污泥液10 30 重量％与所述活性微生物70 90重量％后重新投入河川、湖水以诱导微生物自消化的污泥减量步骤。有益效果对于被视为高浓度难分解性的市区河川，与现有的物理 化学处理工艺相比，适用本发明河川、湖水的生物处理方法时单靠生物处理就能得到优异的处理效率，还能显著地减少污泥的发生比率。不仅如此，本发明还能减轻地方自治政府的环境费用负担，减少湖水及河川水质管理的成本。
图I是本发明较佳实施方式的利用微生物制剂的河川 湖水的生物处理方法的流程图。图2是本发明较佳实施方式的利用微生物制剂的河川 湖水污泥的自消化工序的流程图。
具体实施例方式本发明使用的混合微生物(BM-S-I)在2010年10月20日以寄存编号第 KCTCl 1789BP寄存在韩国生命工学研究院微生物资源中心以作为其寄存机关。上述混合微生物的分离鉴定结果，其由包括普雷沃氏菌科(Prevotellaceae_uc_s)、乳酸杆菌属(LactobaciIlus_uc)、类布氏乳杆菌(Lactobacillusparabuchneri)、乳酸杆菌科 (Lactobacillaceae_uc_s)、类干酿乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、Lactobacillus parafarraginis、Lactobacillus camelliae、食木暮乳杆菌(Lactobacillus manihotivorans)、罗旺醋杆菌(Acetobacter lovaniensis) > ZiIfIflii (Ethanoligenens_ uc)、韦荣氏球菌科(Veillonellaceae_uc_s) > Lactobacillus similis、Lactobacillus harbinensis、红螺菌目(Rhodospirillales_uc_s)及其它130多种各式各样的细菌及酵母等构成。本发明提供了把上述寄存编号为KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)作为有效成分的微生物制剂、利用它处理河川、湖水的生物处理方法及污泥自消化工序。在此，优选地，河川包括市区河川、暗渠、一般河川及巨大河川，湖水包括农业用及一般水边湖。下面详细说明本发明的内容。上述本发明所使用的混合微生物(BM-S-I)的分离过程如下。采取土壤试料(竹子腐叶土、反刍胃未消化物、阔叶树腐叶土)后与粉碎成80 120筛目的培养基(米糠、稻壳、锯末、蛋壳、贝壳、泥煤苔)混合并形成水分活性40 60%后在半树荫状态的土壤培养 90天。把混合了米糠30%重量、稻壳20%重量、泥煤苔20%重量、锯末30%重量的培养基调整为水分活性60%后，在这里以整体培养基重量的O. 01%接种经过培养过程的试料并且在65 90°C的温度接种4小时后，发酵3星期制成水分浓度为8%以下的粉末状混合微生物(BM-S-I)。利用这样分离出来的微生物种菌以下列方法制备本发明的微生物制剂。首先，把寄存编号为KCTC 11789BP的混合微生物(BM-S_1)0. 01到I重量％、稻壳粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香燕废木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及作为其余成分的水(80 95重量％)混合制成复合微生物液剂。然后，把所述复合微生物液剂在维持18到30°C温度的情形下以4 8小时的间隔利用30到80ml3/min的空气曝气I到2小时的过程每天重复4次，培养7到10天。此时，根据本发明人的研究结果，曝气等条件是最佳结果，本领域的技术人士虽然可以对上述培养条件稍作变化，但应知道该变化不会脱离本发明的权利范围。然后，制备选自稻壳粉末、泥煤苔粉末、米糠粉末及香菇废木干燥粉末中的一种以上的培养原料70到90重量％及上述复合微生物液剂10到30重量％所构成的混合原料， 然后执行针对上述混合原料100重量份接种混合微生物(BM-S-l)O. 01到I重量份的高温接种步骤。在此，培养原料可以使用容易得到并且成本较低的稻壳、农副产物或林副产物等。所述培养原料可以单独使用上述稻壳、农副产物、林副产物或者组合后使用，优选地，事先把上述培养原料粉碎成150筛目(mesh)左右以粉末状使用。把所述混合及粉碎后的原料放进旋转培养基后，为了维持适合微生物发酵的环境而利用复合微生物液剂调节水分，然后接种含有杆菌(bacillus)属菌株或乳酸菌的混合微生物(BM-S-I)。上述混合微生物(BM-S-I)没有人为过滤地直接采取具有季节、环境多样性的土壤的微生物相后，在天然物培养基上经过9个月的环境适应过程去掉有害性后制成粉末状。尤其在本发明的一个实施方式中，接种了上述混合微生物(BM-S-I)的培养原料在65°C到90°C的温度以20到200rpm/min的速度搅拌6到8小时地进行了高温接种。考虑到一般微生物接种在20°C到40°C范围进行，可知本发明的微生物制剂是在高温条件下进行的。使用前述接种温度的原因是为了抑制不必要的微生物增殖并维持本发明的微生物的活性。在高温接种步骤后，进行培养步骤把上述接种的混合原料培养10 15天，然后为了让微生物制剂产品化而进行干燥步骤。干燥步骤在无虑微生物制剂热变性的范围内可以使用公知的一切干燥方法而没有特别限制。本发明的一个实施方式在旋转培养基里以170 180rpm/min的速度进行自然干燥8小时。而且，本发明不排除把微生物直接添加到处理环境，可持续维持微生物活性的形态则以吸附在载体的形态添加较为有效。载入微生物时虽然可以通过载体表面的单纯吸附进行载入，但在固定化载体上载入较为有利。亦即，利用固定化载体时能提高微生物的活性并缩短分解时间，因此该形态较佳。把微生物包埋固定化后添加的形态可以使微生物的活动稳定并活性化。前述方法的具体实例已经有公知的各种方法。根据上述本发明的水处理方法，利用本发明的微生物制剂可以把高污染负荷的河川、湖水具体降低到基准值以下的水平。只要是能够载入上述微生物后投入湖水、河川的材料，微生物载入用载体可以使用公知的任何材料，但以微生物的高效载入观点来说，优选地，使用可以使微生物强力吸附在载体表面的材料、可以使微生物侵入微细空隙内以提高保管维持能力的多孔性材料、微粒子凝集而得以实际提高吸附或吸附表面积的材料。具体地说，可以是纤维素、葡萄聚糖 (dextran)、琼脂糖(Agarose)之类的多糖类；胶原、凝胶(gelatin)、白蛋白之类的非活性蛋白质；离子交换树脂、聚氯乙烯之类的合成高分子化合物；陶瓷或多孔性玻璃之类的无机物；琼脂(agar-agar)、海藻酸(alginic acid)、卡拉胶(carrageenan)之类的天然碳氢化物；或醋酸纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、环氧树脂、热硬化性树脂、聚酯、聚苯乙烯、聚氨酯之类可以作为包埋载体而得的高分子化合物等。而且，也可以利用由木质素(Iignin)、 淀粉、甲壳素(chitin)、壳寡糖(Chitosan)、滤纸、木片等构成的材料。在微生物的载入和固定化中，尤其以载体物质内含有微生物的载入形态，即包埋固定化较佳。载体的较佳形状为概略球状、概略立方体状、概略长方体状、圆筒形或管(tube)状，其中以容易制作的概略球状或者可以增加比面积的近乎长方体状更佳。载体的制作方法可以使用现有的任何方法。例如，把微生物与载体物质(或其前驱体)的混合溶液滴入非溶性液体内使液体里的液滴固化而制备微生物载入用载体粒子的分散物的方法，把微生物与载体物质(或其前驱体)的混合溶液以低温化、添加胶化剂或固化剂等方法予以固化后把固化体切成适当大小后制成载入有微生物的长方体粒子的方法，把微生物与载体物质(或其前驱体)的混合溶液挤出并从喷嘴注入非溶性液体内后在液体内予以固化得到微生物载入用载体的固化物后切成适当大小的圆筒形粒子的方法，或者此时挤出成型喷嘴使用环形而得到圆环状(管状)的微生物载入用载体粒子的方法。包埋固定化法的特征是可以把菌体维持在高浓度状态，因此提高处理效率并可以把增殖较慢的菌固定化。而且，对Ph、温度等条件变化的耐性较大并且可承受高负荷状态。包埋固定化法只要能圈住微生物并且在载体内维持微生物的活性、维持高物理强度足以长时间使用，就不予限制，其包括下列方法丙烯酰胺法、琼脂 (agar-agar)-丙烯酰胺法、PVA-硼酸法、PVA-冷冻法、光硬化性树脂法、丙烯酸系合成高分子树脂法、聚丙烯酸钠法、海藻酸钠法、K-卡拉胶(carrageenan)法等。作为另一个包埋固定化方法，可以在活性碳粒子上予以固定化。作为再一个包埋固定化方法，可以把特定微生物固定化在碳纤维布上。把煤焦浙青高温熔融放射予以不溶碳化后得到的纤维是作为载体使用的碳纤维的一例。优选地，使用直径I 30 μ m的碳纤维所构成的厚O. 3 6. 0_、单位重量20 300g/m2的碳纤维。而且，本发明的微生物制剂可以视需要而添加各种添加剂， 例如矿物(凝聚剂)、海藻酸及其盐、有机酸、保护性胶体增粘剂、成型化用制剂等。按照前文所示方式制成的微生物制剂的添加方法，只要能够均匀地分散在处理池内就能采取任何方法。例如，可以在处理池的废水里投入空气后通过排水净化或搅拌机等进行搅拌而把微生物从收容容器直接手动投入。处理湖水、河川的复数处理池的整体容量与滞留时间根据废水量而不同，一般来说，把复数处理池整体的废水滞留时间调整为2天到7天左右。优选地，把滞留时间调整到3天到5天左右。所构成的处理池数量虽然没有限制，但从效率与装置成本观点说，以3到5个池较佳。处理微生物制剂时可以测定pH、DO(溶氧)、处理前后的COD值等因素后进行管理。pH为2. 8 9. 5，以3. 5 8. 5较佳，也可以根据所适用环境的性质而选择更窄的管理幅度。DO为3. Omg/L 12. Omg/L,以4. Omg/L 7. Omg/L较佳。 pH可以通过添加酸或碱的方式进行控制，DO则在污水里投入空气并通过调节排水净化量的方式进行控制。特定化合物的浓度测定虽然可以使用直接定量，但是在管理上的实际方法则以对应于浓度的值而使用C0D。测量COD时，优选地，测量起始污染水处理池入口与最终处理水出口双方的浓度。污染水处理池的营养源可以投入适合微生物生育的碳源、氮源或有机营养源、无机营养源。作为有机营养源投入聚蛋白胨(Polyeptone)、酵母浓缩液、肉浓缩液、糖蜜等，作为无机营养源投入各种磷酸盐、镁盐等，有机营养源的添加量是废水量的0. 001 0. 5重量％，以0. 01 0. 05重量％较佳，无机营养源的添加量是有机营养源的 0. I I重量％左右。该量不是限定性的，可以根据微生物适用环境的状态适当地选择。接着，本发明把混合了寄存编号为KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到 I重量％、稻壳粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇废木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及作为其余成分的水(80 95重量％ )后构成的微生物制剂也属于本发明的权利范围，在此先予阐明。在此，优选地，微生物制剂是粉末状，或者所述微生物制剂是活性微生物液形态。利用凭借上述构成得到的微生物制剂进行的河川、湖水污泥自消化工序如下实行。首先，对于水100重量份投入利用了混合微生物(BM-S-I)的微生物制剂0. I I重量份、糖蜜I 10重量份后，在常温(10 30°C )培养2 5天制成培养原液。然后，对上述培养原液添加10倍 100倍的水予以稀释后，对于稀释后的培养原液100重量份投入糖蜜I 10重量份并且在常温(10 30°C )培养2 5天制成活性微生物液。然后，把活性微生物撒布到污染的湖水或河川，优选地，上述湖水以市区河川、暗渠、一般河川较为适合，上述湖水以农业用湖水及一般水边湖较为适合。然后，把上述活性微生物分解造成的悬浮污泥捕集到培养池，放入相当于污泥体积的约1/100 3/100的活性微生物液后进行兼性厌氧分解而把污泥液化。然后，混合液化污泥液10 30重量％与活性微生物70 90重量％后重新投入河川、湖水，重复执行上述过程而实现污泥的自消化。下面结合实施例与实验例详细说明本发明的内容。然而，它们只是详细说明本发明而不能限定本发明的权利范围。实施例I混合微牛物(BM-S-I)的培养在90°C下热处理含有微生物的土壤试料(泥煤苔、竹子腐叶土、反刍胃未消化物、 阔叶树腐叶土)40分钟后在研钵磨匀，然后取出试料Ig在O. 85% NaCl 9mL上悬浮后，稀释成10°到10_7。把各稀释悬浮液IOOyL在TSA、BL、BBL培养基(DIFC0公司)上划线 (streak)，在28°C培养而培养出混合微生物(BM-S-I)。从利用焦磷酸测序(pyrosequencing)分离上述混合微生物(BM-S-l)的结果得知，其由包括普雷沃氏菌科(Prevotellaceae_uc_s)、乳酸杆菌属(LactobaciIlus_uc)、类布氏乳杆菌(Lactobacillus parabuchneri)、乳酸杆菌科(LactobaciIlaceae_uc_s)、类干酿乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、Lactobacillus parafarraginis、Lactobacillus camelliae、食木薯乳杆菌(Lactobacillus manihotivorans)、罗旺醋杆菌(Acetobacter lovaniensis)、乙酉享杆菌(Ethanoligenens_uc)、韦荣氏球菌科(Veillonellaceae_uc_s)、 Lactobacillus similis、Lactobacillus harbinensis 及红螺菌目(Rhodospirillales_ uc_s)在内的130多种各式各样的细菌(参考表I)及酵母(博伊丁假丝酵母(Candida boidinii))构成。表I
权利要求
1.一种利用微生物制剂的河川和湖水的生物处理方法，包括下列步骤把混合了寄存编号为KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到I重量％、稻壳粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香燕废木I到5重量％、糖蜜I到10重量％ 及作为其余成分的水(80 95重量％ )的微生物液剂维持在18到30°C制备复合微生物液剂的步骤；由选自稻壳粉末、泥煤苔粉末、米糠粉末及香燕废木干燥粉末中的一种以上的培养原料70到90重量％及所述复合微生物液剂10到30重量％所构成的混合原料的制备步骤；在65°C 90°C的高温条件下，针对所述混合原料100重量份接种混合微生物 (BM-S-l)O. 01到I重量份的高温接种步骤；把高温接种的混合原料予以培养的培养步骤；把经过所述培养步骤的混合原料予以干燥而使得微生物制剂产品化的干燥步骤；及把所述微生物制剂投入污染的河川或湖水的投入步骤。
2.一种微生物制剂，其特征在于由寄存编号为KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到I重量％、稻壳粉末I到10 重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香燕废木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及水80 95重量％混合制成。
3.一种利用微生物制剂的污泥自消化工序，包括下列步骤对于水100重量份，投入包含混合微生物(BM-S-I)的微生物制剂O. I I重量份、糖蜜I 10重量份后培养2 5天的培养原液制备步骤；针对上述培养原液添加10倍 100倍的水予以稀释后，对于稀释后的培养原液100重量份投入糖蜜I 10重量份培养2 5天制成活性微生物液的活性微生物液制备步骤；把所述活性微生物液撒布到污染的湖水或河川的撒布步骤；把所述活性微生物分解造成的悬浮污泥捕集到培养池，放入相当于污泥体积的约 1/100 3/100的活性微生物液后进行兼性厌氧分解而把污泥液化的液化污泥液制备步骤；混合上述液化污泥液10 30重量％与上述活性微生物70 90重量％后重新投入河川、湖水以诱导微生物自消化的污泥减量步骤。
4.根据权利要求3所述的污泥自消化工序，其特征在于含有上述混合微生物(BM-S-I)的微生物制剂由寄存编号为KCTC11789BP的混合微生物(BM-S-l)O. 01到I重量％、稻壳粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇废木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及水80 95重量％混合制成。
全文摘要
本发明利用微生物制剂的河川和湖水的生物处理方法包括下列步骤制备复合微生物液剂的步骤，混合原料的制备步骤，高温接种步骤，把高温接种的混合原料予以培养的培养步骤，把经过所述培养步骤的混合原料予以干燥而使得微生物制剂产品化的干燥步骤，及把所述微生物制剂投入污染的河川或湖水的投入步骤。
文档编号C02F3/34GK102583772SQ20121001330
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月13日 优先权日2011年1月14日
发明者金仁淑, 金宏基, 金钟泰, 高成哲 申请人:Bm有限公司, 韩国海洋大学产学合作基金会