一种用于污泥原位减量的微生物菌剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环保技术领域，具体涉及一种用于污泥原位减量的微生物菌剂及其制 备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着我国城镇污水处理能力极大地提高，相应的污水处理过程中产生的剩余污泥 量也日趋庞大，与污水相比，污泥的毒性更大，目前我国80%污泥未能妥善处置，而其产生 量却还以每年10-15%的速度递增，污泥污染日趋严重，污泥处理问题已成为世界性的难 题。
[0003] 即使现行污水处理厂对污泥进行了浓缩处理，但湿污泥的含水率仍高达80%。并 且这些污泥中含有汞、镉、致病菌、寄生虫等对环境有害的物质，如果处理不好很可能造成 二次污染。因此，以预防为主要手段对污泥进行原位减量化处理，是污泥处理的必然发展趋 势，也是污水厂降低运行成本、彻底解决污泥处置难的必然发展方向。
[0004] 申请号为201110039768. 6的中国发明专利申请文献公开了一种用于城市污泥减 量的复合酶制剂，其含有菠萝蛋白酶50~60%、溶菌酶5~10%，余量为酵母发酵物。其 技术的局限性是2种酶制剂价格昂贵，不易保藏和运输，无法产业化推广应用，同样无法去 除污泥中大量的微生物。
[0005][0006]
【发明内容】
[0007] 微生物通过胞外聚合物（EPS)聚合在一起，形成大量的污泥，为了解决大量污泥 处理的问题，本发明提供一种用于污泥原位减量的微生物菌剂及其制备方法和应用，利用 生物溶胞方法降解污泥中的大分子难降解物质，投加本发明的微生物菌剂能显著降低污泥 的产量。
[0008] 一种用于污泥原位减量的微生物菌剂，由解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens)CGMCC No 1.769 和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae)CGMCC No 2. 3853的发酵粉剂混合而成。
[0009] 优选地，解淀粉芽孢杆菌发酵粉剂与酿酒酵母发酵粉剂的质量比例为7~10:1~ 3 ;进一步地，解淀粉芽孢杆菌发酵粉剂与酿酒酵母发酵粉剂的质量比例为8~9:1~2 ;更 进一步地，解淀粉芽孢杆菌发酵粉剂与酿酒酵母发酵粉剂的质量比例为9:1。
[0010] 解淀粉芽抱杆菌（Bacillus amyloliquefaciens)和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae)菌株均购自中国普通微生物菌种保藏管理中心。
[0011] 胞外聚合物是在一定环境条件下由微生物，主要是细菌分泌于体外的一些高分子 聚合物，有研宄者采用三维荧光光谱法分析了其成分，发现主要成分是蛋白质，其次是少量 的多糖和腐殖酸类的物质。所以污泥中除了胞外聚合物外还有大量微生物菌体，而微生物 菌体的成分主要是细胞壁的成分肽聚糖，又称粘肽，也是属于蛋白质。故本发明采用投加高 产蛋白酶和淀粉酶的菌株解淀粉芽孢杆菌，既可以降低微生物之间的聚集，又可以对死亡 的微生物菌体通过菌株产生的蛋白酶直接降解成易被大多数微生物所利用的小分子物质。 酿酒酵母含有大量的蛋白质、维生素和多种酶等营养物质，可以为解淀粉芽孢杆菌提供生 长的营养物质，外源蛋白质的存在还可以诱导解淀粉芽孢杆菌产蛋白酶，它的酶系又可以 对污水中的成分产生降解作用。所以投加少量的解淀粉芽孢杆菌和酿酒酵母，两种菌株之 间相互协同作用，在不改变原有生化处理系统的条件下，通过重新构建完整的食物链，实现 污泥的原位减量。
[0012] 本发明还提供一种所述微生物制剂的制备方法，包括如下步骤：
[0013] 分别将解淀粉芽孢杆菌的发酵液和酿酒酵母的发酵液冷冻干燥，得发酵成粉剂； 将两种发酵粉剂按比例混合而成。
[0014] 所述解淀粉芽孢杆菌菌株同时具产蛋白酶和淀粉酶的特性，其中蛋白酶活最高达 到2763U/ml，淀粉酶活最高达到854U/ml，该高酶活性采用变温发酵得到。
[0015] 优选地，所述解淀粉芽孢杆菌的发酵液采用变温发酵得到，所述变温发酵的过程 如下：
[0016] 将达到对数期的种子液接入发酵罐，接种后的发酵罐温度控制在34~36°C，培养 至生长稳定期，将培养温度降为31~33°C再发酵22~25h结束发酵。
[0017] 进一步地，将达到对数期的种子液接入发酵罐，接种后的发酵罐温度控制在35°C， 培养至生长稳定期，将培养温度降为32 °C再发酵24h结束发酵。
[0018] 解淀粉芽孢杆菌的发酵粉剂的制备流程为：斜面种子-摇瓶种子-种子罐-发 酵罐-冷冻干燥，具体的：
[0019] (1)斜面种子：蛋白胨 10g/L，牛肉膏 5g/L，NaCl 5g/L，2% 的琼脂，pH 7.0，121°C 灭菌，20min。在培养基上划线接种，35°C培养24h ;
[0020] (2)摇瓶种子：蛋白胨 10g/L，牛肉膏 5g/L，NaCl 5g/L，pH 7.0 ;121°C灭菌，20min， 将活化好的斜面种子挑取少量菌体接种在液体种子培养基中，180rpm，35°C培养20h ;
[0021] (3)种子罐：种子培养基成分：蛋白胨l〇g/L，牛肉膏5g/L，NaC15g/L，pH 7. 0,将 30L种子培养基加入50L种子罐，121°C高压湿热灭菌，冷却至33°C后，将摇瓶菌种按10% (V/V)的接种量接种到种子罐，35°C培养至对数生长期，搅拌速度为180转/分，无菌空气通 入量为 1:0.8 (V/V);
[0022] (4)发酵罐培养：培养基为玉米淀粉20g/L，黄豆饼粉30g/L，Na2HP0 4. 12H20 6g/ L，（NH4)2S044g/L，MgS04. 7H20 lg/L，CaCl20. 8g/L，pH 6. 5-7. 0,发酵罐培养基装量为 500L， 装300L的发酵培养基，在1. lKg/cm2的压力下，121°C高压湿热灭菌，灭菌后冷却至33°C，通 无菌空气保持无菌状态备用；将达到对数期的种子液按10% (V/V)的接种量接入发酵罐， 接种后的发酵罐温度控制在35°C，发酵罐的培养过程中无菌空气的通气量为1 : (0. 8-1. 0) (V/V)，搅拌速度为200转/分，培养至生长稳定期，将培养温度降为32 °C再发酵24h结束发 酵，菌体数量达到10亿个/mL以上；
[0023] (5)冷冻干燥：发酵完成后，发酵液直接用冷冻干燥成粉剂。
[0024]蛋白酶活的测定：按国家标准（GB/T23527-2009)，采用Folin-酚法测定。淀粉酶 活力测定：按国家标准（GB/T23527-1987)，采用3, 5-二硝基水杨酸显色法测定。
[0025] 所述酿酒酵母的发酵液采用如下发酵过程得到：
[0026]将达到对数期的种子液接入发酵罐，接种后的发酵罐温度控制在28-30°C，培养至 生长稳定期后期。
[0027] 酿酒酵母的发酵粉剂的制备流程为：斜面种子-摇瓶种子_种子罐-发酵罐-冷 冻干燥，具体如下：
[0028] (1)斜面种子：1%酵母粉，2%蛋白胨，2%葡萄糖，2%琼脂。115°C灭菌，20min，在 培养基上划线接种，30°C培养24h ;
[0029] (2)摇瓶种子：1%酵母粉，2%蛋白胨，2%葡萄糖。115°C灭菌，20min，将活化好的 斜面种子挑取少量菌体接种在液体种子培养基中，200rpm，30°C培养24h ;
[0030] (3)种子罐：培养基成分1%酵母粉，2%蛋白胨，将30L种子培养基加入50L种子 罐，121°C高压湿热灭菌，冷却至33°C后，2%葡萄糖115°C单独灭菌20min后投加到培养基 中，将摇瓶菌种按10% (V/V)的接种量接种到种子罐，30°C培养至对数生长期，搅拌速度为 200转/分，无菌空气通入量为1:0. 8 (V/V);
[0031] (4)发酵罐：培养基为玉米浆0. 5g/L，蛋白胨2g/L，蜜糖10g/L，蔗糖5g/L，pH 6. 5,蜜糖和蔗糖单独灭菌后在投加到培养基中。发酵罐培养基装量为500L，装300L的发酵 培养基，在1. lKg/cm2的压力下，115°C高压湿热灭菌，灭菌后冷却至28°C，通无菌空气保持 无菌状态备用；将达到对数期的种子液按10% (V/V)的接种量接入发酵罐，接种后的发酵 罐温度控制在28-30°C，发酵罐的培养过程中无菌空气的通气量为1 :(0. 8-1.0) (V/V)，搅 拌速度为200转/分，培养至生长稳定期后期，菌体数量达到10亿个/mL以上；
[0032] (5)冷冻干燥：发酵完成后，发酵液直接用冷冻干燥成粉剂。
[0033] 将按上述制备方法制备得到的两种粉剂按比例混合而成得到本发明的微生物菌 剂，微生物菌剂的浓度为8X1012CFU/L以上。
[0034] 本发明还提供一种如所述微生物制剂用于污泥原位减量的方法，将所述微生物菌 剂投加到城镇污水处理厂的好氧池内。
[0035] 所述微生物菌剂的投加量为好氧池内处理水量的0. 01%。_0. 1%〇。
[0036] 将本发明的微生物菌剂投加到某城镇污水处理厂的好氧池中，连续运行近4个 月，其他工艺条件相同的情况下，与不加本发明微生物菌剂或其他菌剂相比，排泥量明显减 少，说明投加菌剂可显著降低生化处理系统中污泥的增长速