本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种生物强化菌剂及其制备方法和应用。
背景技术：
防治污染水体，洁净水生态环境是人们必须重视研究和解决的问题，近年来在报道的多种方法中，利用微生物的强大功能进行水体修复已成为研究者最重视的研究热点。在现代废水治理中，运用强化手段和传统的生物治理技术相结合己经成为污水生物处理技术发展的一种趋势，并且已经在污水处理中有了广泛的应用并且显示出了许多优点：(1)提高目标污染物的去除率；与一般生物处理技术相比，生物强化技术能明显提高bod、cod、toc或某种特定污染物的去除率。(2)加速系统启动，增强耐冲击负荷能力和系统稳定性；由于投加了一定数量的优势菌种，提高了系统中有效菌种的比率，会使得系统的启动时间大大缩短，快速达到预期去除效果并且增强耐冲击负荷能力和系统稳定性。生物菌剂强化处理制革废水的观念，将其与传统活性污泥工艺结合，有望弥补传统工艺的不足，提高处理污染物的多功能性和耐负荷冲击能力，可满足一些现有处理厂升级及应急的需要。菌剂简单投加是指在以活性污泥为功能单位的工艺及反应器中投加功能菌种，投加后这些菌种以游离或悬浮状态，但这种投加方式存在自身的不足，如投加菌种流失密度高与土著微生物竞争时处于劣势或被其他微生物，如原生动物吞噬等。这都会影响强化菌在处理系统中的稳定存在，致使强化效果不能稳定保持，常需要周期性补加强化菌种。同时在工程应用方面，一般企业无法实施正确的菌剂活化和高效日常投放行为，其本质在于缺乏高效有针对性的菌剂活化工艺。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种生物强化菌剂，原材料简单，成本低廉，无需配合使用化学物质，绿色环保，不会对环境和人体有任何伤害。
本发明的目的之二在于提供一种生物强化菌剂的制备方法，通过多级活化方式，提供了一种高效的菌剂活化工艺。
本发明的目的之三在于提供一种生物强化菌剂在废水处理中去除cod的应用，用量小而且治理效果好，配合活性污泥使用，处理效果稳定。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种生物强化菌剂，按照质量份数计，包括以下组分：
菌种原液0.5～1.5份，菌剂促生液0.5～1.5份，活性污泥3份，水4.0～6.0份。
进一步，按照质量份数计，包括以下组分：菌种原液1份，菌剂促生液1份，活性污泥3份，水5份。
进一步，所述菌种原液按照质量份数计，包括以下组分：复合菌粉0.2～0.5份，糖蜜2.0～5.0份，水94.5～97.8份。
进一步，所述复合菌粉包括酵母菌属60～100份、枯草芽孢杆菌属0～20份和巨大芽孢杆菌属0～20份。
进一步，所述菌剂促生液为由糖蜜、葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾及硫酸镁与水复配成的水溶液；
糖蜜、葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾及硫酸镁的质量比为(2～4)：(1～3)：(0.5～1.5)：(1～3)：(3～5)：(2～4)：(1～3)。
进一步，糖蜜、葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾及硫酸镁的质量比为3：2：1：2：4：3：2。
本发明还公开了所述的生物强化菌剂的制备方法，其特包括以下步骤：
(1)制备菌种原液和菌剂促生液
制备菌种原液：称取菌种原液的原材料，将其混合，得到混合液，然后将混合液在25～35℃下恒温自然液面复氧培养24～48h，溶解氧浓度保持≥5mg/l；
制备菌剂促生液：称取菌剂促生液所需原材料，将其溶于水，混匀得到菌剂促生液；
(2)制备生物强化菌剂
取活性污泥3份、水4.0～6.0份、步骤(1)制备的菌种原液0.5～1.5份及菌剂促生液0.5～1.5份，将其混合，得到混合菌液，然后将混合菌液置于25～30℃并在曝气条件下培养48～96h，溶解氧浓度保持≥5mg/l。
进一步，菌剂促生液的具体制备过程为：称取糖蜜、葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾及硫酸镁，将其溶于水中，制备得到菌剂促生液，其中糖蜜、葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾及硫酸镁的质量比为(2～4)：(1～3)：(0.5～1.5)：(1～3)：(3～5)：(2～4)：(1～3)。
进一步，恒温自然液面复氧培养采用震荡或搅拌实现，搅拌速度为100～130rpm/min。
本发明还公开了所述的生物强化菌剂在废水处理中去除cod的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的生物强化菌剂，添加菌剂促生液后，得到的生物菌液生长速度快，长势良好，在保证处理效果的基础上显著降低菌种原液使用量；配合活性污泥使用，原料廉价、成本低，该强化菌剂具有较强的耐受性和适应性，具有较好的抗冲击性。在投加量很小的情况下能够起到很好的处理效果，治理用量小且效果好，无需配合使用化学物质，不会对环境和人体有任何伤害。
进一步，当采用菌种原液1份，菌剂促生液1份，活性污泥3份和水5份的配比时，制备的生物强化菌剂对废水中的cod去除率达到82.61％，效果极其显著。
进一步，基于制革废水中含有较多难降解有机物的特点，对难降解有机物针对性的投加了由酵母菌属、枯草芽孢杆菌属和巨大芽孢杆菌属组成的复合菌粉。由于投加了一定数量的优势菌种，提高了系统中有效菌种的比率，会使得系统的启动时间大大缩短，快速达到预期去除效果并且增强耐冲击负荷能力和系统稳定性。
本发明公开的生物强化菌剂的制备方法，首先制备菌种原液和菌剂促生液，在制备菌种原液时采用恒温自然液面复氧培养方式，为菌种活化提供一个恒定的温度、保证溶解氧及对菌液进行震荡的条件，完成一级活化过程，制备以菌种原液和菌剂促生液为基础制备生物强化菌剂，采用曝气条件下培养的工艺，保证溶解氧，完成二级活化过程。通过干粉菌剂的液体培养扩繁和原位污泥驯化，得到高浓度有特异耐受性的活化菌剂。
本发明公开的生物强化菌剂在废水处理中应用时，能够降低废水中cod的含量，去除cod的能力是一般处理方式的2～4倍，具有很好的处理效果。
附图说明
图1为经本发明的生物强化菌剂活化后的菌体光学显微镜观察照片；
图2为菌剂和经活化后的菌剂投加至制革调节池废水中的基于biolog法的指纹代谢图谱比较图，其中(a)图为本发明的生物强化菌剂的基于biolog法的指纹代谢图谱，(b)图为投加活化菌剂后调节池中的废水基于biolog法的指纹代谢图谱。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
(1)制备复合菌粉
取酵母菌属60份、枯草芽孢杆菌属20份及巨大芽孢杆菌属20份，制备复合菌粉。
(2)制备菌种原液
取上述制备好的复合菌粉0.2份、糖蜜2份及水97.8份，将其混匀，得到混合液，然后混合液于25℃下，以100rpm/min的搅拌速度搅拌，恒温自然液面复氧培养24h，溶解氧保持≥5mg/l，完成一级活化过程。
(3)制备菌剂促生液
取糖蜜2.0g、葡萄糖1.0g、酵母膏0.5g、蛋白胨1.0g、磷酸氢二钾3.0g、磷酸二氢钾2.0g和硫酸镁1.0g，加水至溶液为1l，将其混匀，制备得到菌剂促生液。
(3)制备生物强化菌剂
取活性污泥3份、水6份、步骤(2)制备的菌种原液0.5份及步骤(3)制备的菌剂促生液0.5份，将其混匀，然后将其混合液放置25℃下并在曝气条件下培养48h，溶解氧保持≥5mg/l，完成二级活化过程，制备得到生物强化菌剂。
实施例2
(1)制备复合菌粉
取酵母菌属80份和枯草芽孢杆菌属20份，制备复合菌粉。
(2)制备菌种原液
取上述制备好的复合菌粉0.5份、糖蜜5份及水94.5份，将其混匀，然后混合液放置于35℃下，以130rpm/min的搅拌速度搅拌，恒温自然液面复氧培养30h，溶解氧保持≥5mg/l，完成一级活化过程。
(3)制备菌剂促生液
取糖蜜3.0g、葡萄糖2.0g、酵母膏1.0g、蛋白胨2.0g、磷酸氢二钾4.0g、磷酸二氢钾3.0g和硫酸镁2.0g，加水至溶液为1l，将其混匀，制备得到菌剂促生液。
(4)制备生物强化菌剂
取步骤(2)制备的菌种原液1份、步骤(3)制备的菌剂促生液1份、活性污泥3份及水5份，将其混匀，然后将其混合液放置30℃下并在曝气条件下培养72h，溶解氧保持≥5mg/l，完成二级活化过程，制备得到生物强化菌剂。
实施例3
(1)制备复合菌粉
取酵母菌属80份和巨大芽孢杆菌属20份，制备复合菌粉。
(2)制备菌种原液
取上述制备好的复合菌粉0.5份、所述糖蜜5份、水94.5份，将其混匀，然后混合液放置30℃下，以120rpm/min的搅拌速度搅拌，恒温自然液面复氧培养48h，溶解氧保持≥5mg/l，完成一级活化过程。
(3)制备菌剂促生液
取糖蜜3.0g、葡萄糖2.0g、酵母膏1.0g、蛋白胨2.0g、磷酸氢二钾4.0g、磷酸二氢钾3.0g和硫酸镁2.0g，加水至溶液为1l，将其混匀，制备得到菌剂促生液。
(4)制备生物强化菌剂
取步骤(2)制备的菌种原液1.5份、步骤(3)制备的菌剂促生液1.5份、活性污泥3份及水4份，将其混匀，然后将其混合液放置30℃下并在曝气条件下培养96h，溶解氧保持≥5mg/l，完成二级活化过程，制备得到生物强化菌剂。
实施例4
(1)制备复合菌粉
取酵母菌属100份作为复合菌粉，不添加枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌属。
(2)制备菌种原液
取上述制备好的复合菌粉0.3份、糖蜜3份及水96份，将其混匀，得到混合液，然后混合液于25℃下，以100rpm/min的搅拌速度搅拌，恒温自然液面复氧培养24h，溶解氧保持≥5mg/l，完成一级活化过程。
(3)制备菌剂促生液
取糖蜜4.0g、葡萄糖3.0g、酵母膏1.5g、蛋白胨3.0g、磷酸氢二钾5.0g、磷酸二氢钾4.0g和硫酸镁3.0g，加水至溶液为1l，将其混匀，制备得到菌剂促生液。
(3)制备生物强化菌剂
取活性污泥3份、水6份、步骤(2)制备的菌种原液1份及步骤(3)制备的菌剂促生液1份，将其混匀，然后将其混合液放置25℃下并在曝气条件下培养48h，溶解氧保持≥5mg/l，完成二级活化过程，制备得到生物强化菌剂。
将上述实施例制备的生物强化菌剂应用于制革废水处理过程中，生物强化菌剂投加量为进水量的1‰，每隔24h测定cod的强化去除效果连续见表1。
表1多级活化及强化菌剂的处理效果比较
表1的数据说明，生物强化菌剂投加后，系统出水cod平均去除率分别较未投加前超过近60％，总体来说，生物强化菌剂能够有效强化生物处理系统的处理效果，改善生化系统的微生态，cod分解需要多肽、酶或者蛋白生物物质，那么就说明本发明的生物强化菌剂能够增强菌种分泌有益于cod等成分分解的多肽、酶或蛋白生物物质的量。
如图1所示，经活化后的生物菌剂整体形态均一、饱满，且数量较多，活性高。
如图2所示，它阐明的是不同微生物群落对不同碳源的利用差异。由图2(a)看出，其对于碳水化合物类和氨基酸类的碳源利用较高，说明其处理有机物效果好。由图2(b)与图2(a)对比后发现，其对碳水化合物类和氨基酸类的碳源利用相差不大，除此之外，还增加了多聚物类的碳源的利用，如吐温的量增多。最终说明投加活化后的生物强化菌剂对制革厂废水的处理效果较好。
本发明原料廉价、成本低，节能，适于大规模污水处理运用，且污水处理效果很好。