高效修复复合菌剂及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及分生物领域，具体涉及高效修复复合菌剂及其应用。本发明的复合菌剂包括菌株：红球菌（Rhodococcus），保藏编号CGMCC?No.3276；假单胞菌（Pseudomonas），保藏编号CGMCC?No.3277；酵母菌（Saccharomyces），保藏编号CGMCC?No.3278；微球菌属(Micrococcus?luteus)，保藏编号CGMCC?No.3903。所述复合菌剂水生态系统修复、水华防治、除臭效果显著外，同时对有机物等去除率均达到70%以上，更符合“循环经济”、“节能减排”的国家政策。其能为各地水域节约大量的运行成本，实现废水的资源化处理。
【专利说明】高效修复复合菌剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及分生物领域，具体涉及高效修复复合菌剂及其应用。
【背景技术】
[0002]水体生物链在形成和发展过程中，每个时期都有其特定的生态学特征和固定的结构组成，从而表现出一定的物质循环和能量流动等生态学过程。当外来干扰较弱时，水体生物链会表现出一定的自我调节能力，以维持其固有的结构和功能；当干扰超过其自我调节能力时，生物链结构和功能就会出现较大的变异，甚至出现断链环节。出现断链的水体生物链，其结构和功能一般表现为物种多样性下降、种群调节能力丧失、系统初级生产力下降、物质循环过程受阻、群落结构简化以及物种组成比例失衡等。
[0003]污染水体修复、净化高效复合菌剂技术存在的几大难点:如何筛选、分离、选优、组合培养菌剂以及生态系统修复的启动、调试、择机投放等。科学使用高效修复复合菌剂，通过生物链修补单元与湿地群落构建的有机结合在河道水体污染控制与治理中的应用，可有效地解决富营养化水体污染严重的环境问题，修复了水生态系统功能。
[0004]水体富营养化的治理方法概括起来无非是物理法、化学法和生物法。物理法和化学法中如截污、调水、清淤等，需要建筑大型的构筑物，费用高，化学法絮凝虽然效果明显，但化学污泥产量大，有一定的毒性，会造成二次污染。由于水体底泥营养物质的不断释放，地面各种干湿沉降的增加，物理法和化学法不能够从根本上解决水华及水体黑臭的问题。因此，随着环保要求的提高和环境生物技术的不断发展，生物修复作为一种低投资、高效益、运行操作方便灵活的水体污染治理技。目前，生物菌剂修复技术应用研究已经起步发展并应用到生产实际当中，已经取得一些研究成果，但大多为国外进口菌剂，如何充分利用我国土著生物而研制的修复、净化菌剂技术在富营养化水体上的应用研究，报道很少。
[0005]现有修复技术存在以下缺陷:
[0006]1、单一的人工曝气复氧技术，虽然在短期内能有效的改善水体水质，但是存在暂时性、不稳定性以及治标不治本等缺点，并且脱氮除磷效率较低。
[0007]2、单一的微生物修复技术。
[0008]通过本发明的复合生物修复技术，不仅解决了河水湖泊的水华及黑臭问题，并且极大改善了当地的生态环境。
【发明内容】
[0009]为了解决上述问题，本发明研究，利用找到优势微生物，逐步恢复已经断裂的生物链，充分利用大自然的生物自净功能和科研中的微生物技术，让当地生态系统由目前的脆弱逐步变为稳定。
[0010]因此，本发明的目的是提供高效修复复合菌剂。
[0011]本发明的再一目的是提供上述高效修复复合菌剂的应用。
[0012]高效修复复合菌剂以兼性微生物菌群为主，对氧的需求量不高，水环境底部溶解氧为零或很低时仍可快速地繁殖，并成为水体中的优势菌群。在此过程中，水体微生物群落发生了质的变化，即由厌氧向兼性、好氧过渡。兼性菌及好氧菌群将水体中的有机污染物快速降解，水质逐步得到改善。水体中的溶解氧含量逐步提高，有效抑制了厌氧菌的活性及其繁殖能力。水体表观由黑色逐渐向黄褐色、淡黄色，直至向正常水体色过渡。复合菌剂攻克了水体溶解氧为零或极低时好氧菌增值慢的难点，成功实现了生物链修复技术在水生态系统修复工程的快速启动和稳定运行。
[0013]根据本发明的修复复合菌剂包括:红球菌属(Rhodococcus)(保藏编号 CGMCC N0.3276，CN101748091 中公开)、假单胞菌属(Pseudomonas)(保藏编号CGMCC N0.3277CN101748091 中公开)、酵母菌属(Saccharomyces)(保藏编号 CGMCCN0.3278CN101748091 中公开)、以及微球菌属(Micrococcus Iuteus)(保藏编号 CGMCC No。3903CN102329744A中公开)，红球菌属(Rhodococcus)假单胞菌属(Pseudomonas)酵母菌属(Saccharomyces)微球菌属(Micrococcus Iuteus)四株除臭优势菌在复合菌剂中的比例分别为3:3:2:2。他们去除COD分别为88.3%,83.1%、77.5%,76.2%四株菌组合后，处理效果为91.6% ;去除TN分别为72.4%,65.2%,55.3%,53.8%.四株菌组合后，处理效果为74.8%，由此可见，复合菌剂在除氮方面产生了协同增效的效果。
[0014]本发明使用上述复合菌剂处理黑臭河水，复合菌剂培养基:酵母浸膏10g/L，牛肉膏 5g 蛋白胨 10g/L,，MgSO4.7H2020g/L, KCL2g/L, NaCL5g/L, ρΗ7.0 ；25-35°C。
[0015]将复合菌剂在现场扩大培养时，采用上述培养基，按现场所需要的量进行扩大培养。将现场所需要的复合菌剂投加于组合生物修复处理系统中。投加比例与污水的COD浓度及污水量有关。以下分三种情况a) COD浓度小于100mg/L时，按系统的1/100000 (十万分之一)容积比进行投加，即100000m3容积中投加Im3的高效修复复合菌剂。b) COD浓度小于1000mg/L大于100mg/L时，按系统的1/10000-5/10000 (万分之一-万分之五)容积比进行投加，即1000Om3容积中投加lm3-5m3的高效修复复合菌剂。c)C0D浓度大于1000mg/L时，按系统的1/1000容积比进行投加，即1000m3容积中投加Im3的高效修复复合菌剂。同时，定期加入复合菌剂培养基，使菌剂在生物系统能良好的生长并形成生物膜，则完成了启动阶段。
[0016]启动阶段完成后，进入驯化阶段。即:逐渐减少投加复合菌剂培养基并逐渐增加黑臭河水的量，直到复合菌剂培养基的投加量为0%，黑臭河水水的量增加到100%。
[0017]启动及驯化完成后，就进入整个生物系统与设备调试、运行，最终使出水水质达到了景观用水水质标准。
[0018]本发明的技术方案具有以下优点:
[0019](I)原位多点采样法筛选出多株微生物，克服了单点采样培养成的菌液稳定性差、易受冲击的难点，对整个黑臭河流治理在的研究起着至关重要作用，是水生态系统生物修复技术的核心。
[0020](2)通过大量的单因素以及正交实验，实现了菌株的选优并掌握了高效修复复合菌剂最佳的生长条件。
[0021](3)突破了用单一生物修复技术的，提出了直接投放到被污染的水体中；或与修建人工湿地、人工曝气复氧等共同实施，使微生物菌种能长期附着繁衍，最终恢复被污染河道、湖泊水体的生态。并将此技术运用于实际水华防治及黑臭河流的治理。[0022](4)本发明的水华防治除臭效果显著外，同时对有机物等去除率均达到70%以上。总知，与其他处理技术相比，更符合“循环经济”、“节能减排”的国家政策。其能为各地水域节约大量的运行成本，实现废水的资源化处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1显示高效修复复合菌剂制备及水生态系统水体修复、净化工程应用流程图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025](I)富集培养基:
[0026]①酵母菌:葡萄糖100g,蛋白胨7g,酵母膏7g,KH2P041g,MgS040.5,蒸懼水lL,pH为 4.0 ~6.5 ;
[0027]②光合细菌:NH4C10.lg, NaHCO30.1g (5%水溶液，过滤除菌取2ml加Λ ), K2HPO40.02g,乙酸钠 0.3g，MgS047H200.02g，NaC10.2g，生长因子 lml，微量元素溶液Iml,蒸懼水 97ml, ρΗ7.0。
[0028]③异养型硝化菌:牛肉蛋白胨15g/L，NaCL5g/L, pH7.0:25-35°C。
[0029]分离培养基:
[0030]①酵母菌:马铃薯200g(去皮，挖芽眼，洗净，切片，称200g放入1000ml自来水中用文火煮沸30min，双层纱布过滤，滤液`加水稀释至1000ml)，葡萄糖20g，乳酸5ml，琼脂20g，蒸懼水 1000ml, pH 为 4.0 ~6.5 ;
[0031]②光合细菌:NH4C10.lg, NaHCO30.1g (5%水溶液，过滤除菌取2ml加入)，K2HPO4, 0.02g,乙酸钠 0.3g, MgS047H200.02g, NaCl0.2g,生长因子 lml,微量元素溶液Iml,蒸懼水 97ml,琼脂 20g, ρΗ7.0。
[0032]③异养型硝化菌:牛肉蛋白胨15g/L，NaCL5g/L，pH7.0:琼脂20g/L，25_35°C，pH为
7.0-7.2。
[0033](2)高效修复复合菌剂
[0034]复合菌剂包含的菌株为:菌株为红球菌属(Rhodococcus)(保藏中心登记入册编号CGMCC N0.3276CN101748091)、假单胞菌属(Pseudomonas)(保藏中心登记入册编号CGMCC N0.3277CN101748091)、酵母菌属(Saccharomyces)(保藏中心登记入册编号 CGMCCN0.3278CN101748091)、微球菌属(Micrococcus Iuteus)(保藏中心登记入册编号 CGMCCNo。3903CN102329744A)。他们去除 COD 分别为 88.3%,83.1%、77.5%,76.2% 四株菌组合后，处理效果为91.6% ;去除TN分别为72.4%,65.2%,55.3%,53.8%.四株菌组合后，处理效果为74.8%，因此该复合菌剂具有协同增效作用。
[0035]因此在本研究中最终使用的是由将上述四株菌组合的复合菌剂处理黑臭河水。即为黑臭河流河水治理的复合菌剂。
[0036]红球菌属(RhodococcusCGMCC N0.3276)假单胞菌属(PseudomonasCGMCCN0.3277)酵母菌属(Saccharomyces CGMCC N0.3278)微球菌属(MicrococcusIuteusCGMCC No。3903)四株除臭优势菌在复合菌剂中的比例分别为3:3:2:2。
[0037]复合菌剂培养基:酵母浸膏10g/L，牛肉膏5g蛋白胨10g/L，，MgSO4.7H2020g/L, KCL2g/L, NaCL5g/L, pH7.0 ； 25-35 °C。
[0038]3)高效修复复合菌剂的现场扩大培养
[0039]将复合菌剂在现场扩大培养时，采用(2)的培养基，按现场所需要的量进行扩大培养。
[0040](4)现场生物处理系统的启动、驯化、调试，运行
[0041]将(3)中现场所需要的复合菌剂投加于组合生物修复处理系统中。投加比例与污水的COD浓度及污水量有关。以下分三种情况a)C0D浓度小于100mg/L时，按系统的1/100000 (十万分之一)容积比进行投加，即1000OOm3容积中投加Im3的高效修复复合菌剂。b) COD浓度小于1000mg/L大于100mg/L时，按系统的1/10000-5/10000(万分之一-万分之五)容积比进行投加，即1000Om3容积中投加lm3-5m3的高效修复复合菌剂。c)C0D浓度大于1000mg/L时，按系统的1/1000容积比进行投加，即1000m3容积中投加Im3的高效修复复合菌剂。同时，定期加入复合菌剂培养基，使菌剂在生物系统能良好的生长并形成生物膜，则完成了启动阶段。
[0042]启动阶段完成后，进入驯化阶段。即:逐渐减少投加复合菌剂培养基并逐渐增加黑臭河水的量，直到复合菌剂培养基的投加量为0%，黑臭河水的量增加到100%。
[0043]启动及驯化完成后，就进入整个生物系统与设备调试、运行，最终使出水水质达到了景观用水水质标准。
[0044]实施例2
[0045]1、转河(含太平湖)、北护城河(松林闸一造纸厂船闸)水华防治项目
[0046]转河、北护城河水体中C0D、氮、磷等超标，水华污染严重，为了解决这种类型污染治理，2012年，将实施例1扩大培养的高效修复复合菌剂投加去除水体中超标的C0D、氮、磷等(为投加前C0D、氮、磷、透明度分别为67mg/L、31.2mg/L、2.26mg/L、30cm，投加后COD、氮、磷、透明度分别为23mg/L、7.4mg/L,0.18mg/L、70cm)，使该水体水华得到了有效地控制。
[0047]2、北京市南沙河达标治理项目
[0048]2011年北京市南沙河水体中超标的C0D、氮、磷等严重超标，水华严重并伴有黑臭现象。对于这种类型污染治理，将实施例1扩大培养的修复复合菌剂投加去除水体中超标的COD、氮、磷等(为投加前COD、氮、磷、透明度分别为130mg/L、41.3mg/L、3.8mg/L、20cm，投加后COD、氮、磷、透明度分别为35mg/L、9.8mg/L、0.22mg/L、60cm),同时增加水体的溶解
氧，使其生态系统得到快速修复。
[0049]3、秦皇岛市贾河流域黑臭治理
[0050]于2009年6月10日-7月20日，开始投加实施例1扩大培养的修复复合菌剂，I次投菌量为5吨。当投加修复复合菌剂第4天后，黑色和臭味基本消失，并检测到C0D、TN、TP均降低了 70%以上。河道水体在逐步恢复其自然自净能力。
[0051]4、山东省聊城市茌中河的河流黑臭治理研究
[0052]聊城市茌中河是南水北调的通道，由于该地工业污水及生活污水大量的排入，直接影响到南水北调的水质，为了解决荏中河的河流黑臭问题，2009年6月10日-7月20日，投加了实施例1扩大培养的高效修复复合菌剂第7天后，黑臭河流也同样发生了明显变化，黑臭得到有效的的治理，水质COD由223mg/L降低到70 ( mg/L,消减C0D0.453t/d，消减率68.6%，臭气熏天的河道逐步恢复水体的自然自净能力。
【权利要求】
1.一种复合菌剂，其特征在于，所述复合菌剂包括菌株: 红球菌(Rhodococcus)，保藏编号 CGMCC N0.3276 ； 假单胞菌(Pseudomonas )，保藏编号 CGMCC N0.3277 ； 酵母菌(Saccharomyces)，保藏编号 CGMCC N0.3278 ； 微球菌属(Micrococcus Iuteus),保藏编号 CGMCC N0.3903。
2.根据权利要求1所述的复合菌剂，其特征在于，所述红球菌、假单胞菌、酵母菌、微球菌在复合菌剂中的比例分别为3:3:2:2。
3.权利要求1所述复合菌剂在污染水体修复中的应用。
4.一种污染水体水生态系统修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)扩大培养权利要求1所述的复合菌剂； (2)投入污染水体中。
5.根据权利要求4所述的污染水体修复方法，其特征在于，扩大培养复合菌剂使用复合菌剂培养基:酵母浸膏10g/L，牛肉膏5g蛋白胨10g/L，，MgSO4.7H2020g/L, KCL2g/L, NaCL5g/L, ρΗ7.0。
6.根据权利要求4所述的污染水体修复方法，其特征在于，在步骤(2)中， a)水体COD浓度小于100mg/L时，按系统的1/100000容积比进行投加修复复合菌剂； b)水体COD浓度小于1000mg/L大于100mg/L时，按系统的1/10000-5/10000容积比进行投加复合菌剂； c)水体COD浓度大于1000mg/L时，按系统的1/1000容积比进行投加复合菌剂。
【文档编号】C12R1/265GK103484404SQ201310430142
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】李捍东 申请人:中国环境科学研究院