一种用于污水治理的藻菌共生复合微生物制剂及其制备方法

摘要

一种用于污水治理的藻菌共生复合微生物制剂的制备方法，首先将光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌分别放入含有对应培养基的光生物反应器中培养；其次将绿藻接种至绿藻培养基的光生物反应器中进行培养；待使用时，将获得的光合细菌、枯草芽孢杆菌和硝化细菌培养液按等比例混合均匀后，再将菌藻培养液按照体积比为50:3的比例混合并搅拌均匀，即得到含有光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌和绿藻的污水治理用复合微生物制剂。通过该方法制备的复合微生物制剂主要原理是利用光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌与绿藻复配的微生物制剂，来对受到污染发臭的河流水库等污染水源进行治理，即不会造成水域的二次污染，又可以使治理完的污水达到正常水体的标准。

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种复合微生物制剂，具体涉及一种用于污水治理的藻菌共生复合微生物制剂及其制备方法。

【背景技术】

正常的水体是无臭无味的，被污染的水体常伴有浓烈的臭味。70年代以来，水体污染日趋严重，富营养化程度加深，水体发臭的情况非常普遍，这不仅影响了饮用水的感官质量，而且严重损害了环境质量。造成水体污染的原因是多方面的，其主要来源有以下几方面：(1)工业废水：工业废水是世界范围内污染的主要原因。工业生产过程的各个环节都可产生废水。影响较大的工业废水主要来自冶金、电镀、造纸、印染、制革企业。(2)生活污水：是指人们日常生活的洗涤废水和粪尿污水。来自医疗单位的污水是一类特殊的生活污水，主要危害是引起肠道传染病。(3)农业污水：主要含氮、磷、钾化肥、农药、粪尿有机物及人畜肠道病原体。(4)其他：工业生产过程中产生的固体废弃物含有大量的易溶于水的无机和有机物，受雨水冲淋造成水体污染。随着经济的发展，人们对生活质量和环境质量的要求越来越高，要求解决水体发臭问题的呼声也越来越强烈。因此急需一种环保且无二次污染的物质，用于解决水体污染的问题。

【发明内容】

为了解决上述问题，本发明提供一种用于污水治理的藻菌共生复合微生物制剂，其利用光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌与绿藻复配的微生物制剂来对受到污染发臭的河流水库污染水源进行治理，即不会造成水域的二次污染，又可以使治理完的污水达到国家地表水质标准。

本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种用于污水治理的藻菌共生复合微生物制剂的制备方法，包括以下步骤：

S1将在培养皿中纯化培养的光合细菌接种至配有100L光合细菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、光照强度1500～5000lux、温度25～35℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含光合细菌的液体培养液；将枯草芽孢杆菌接种至配有100L枯草芽孢杆菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、光照强度500～1000lux、温度25～37℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含枯草芽孢杆菌的液体培养液；将硝化细菌接种至配有100L硝化细菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、避光、温度20～30℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含硝化细菌的液体培养液；于该步骤中，光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌均可以利用光能和有机物为其代谢繁殖提供营养源，同时于该步骤中，pH、光照强度、温度均会对此三种菌的生长产生影响，若不在相应的范围内，将会抑制此三种菌的生长，而导致生物量过低甚至细胞死亡，若培养时间过短生物量太低、过长会影响生产效率；

S2将在培养皿中纯化培养的绿藻接种至100L绿藻培养基的光生物反应器中，在pH7.5～8.5、光照强度1500～4000lux、温度22～32℃，并配合曝气的培养条件下静置培养7～10天，得到绿藻液体培养液；于该步骤中，pH、光照强度、温度均会对绿藻的生长产生影响，若不在相应的范围内，将会抑制绿藻的生长，而导致生物量过低甚至细胞死亡，若培养时间过短生物量太低、过长会影响生产效率；

S3将S1中获得的含光合细菌的液体培养液、枯草芽孢杆菌的液体培养液、硝化细菌的液体培养液等比例加入透明的容器中获得混合液，将获得的混合液和S2获得的绿藻液体培养液分开存放在温度25～30℃、光照强度500～1000lux的条件下，待使用时，按照体积比为50:3的比例混合并搅拌均匀，即得到含有光合细菌和绿藻的污水治理用复合微生物制剂；于该步骤中，按50:3的体积比混合可以改善单一菌种或单一藻种处理污水效率不足以及处理不全面(菌除氨氮磷，藻除重金属)的缺点，从而提高污水处理效率。

特别的，所述S1中光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌在接种前于培养皿中进行纯化培养，所述S2中绿藻栅藻和小球藻在接种前同样需要在培养皿中进行纯化培养。

特别的，所述S1中光合细菌为沼泽红假单胞菌、生芽红细菌的混合物。

特别的，所述绿藻为绿藻液体培养液栅藻、小球藻的混合物，于本发明中，所述绿藻细胞壁含24％～74％的多糖、2％～16％的蛋白质、1％～24％的糖醛酸，它们可提供氨基、酰胺基、羰基、羟基官能团与金属离子结合,此外细胞膜是具高度选择性的半透膜，这些结构特点,决定了绿藻对金属离子的吸附的可能性和吸附的选择性。

特别的，所述S1中光合细菌培养基组成成分如下：乙酸钠2.8～3.2g/L、丙酸钠0.2～0.4g/L、硫酸镁0.21～0.41g/L、磷酸氢二钾0.2～0.4g/L、磷酸二氢钾1.5～1.7g/L、氯化钠0.8～1.2g/L、氯化铵1.4～1.8g/L，该化液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；枯草芽孢杆菌培养基组成成分如下：无水葡萄糖3.0～4.0g/L、蛋白胨0.6～0.9g/L、磷酸二氢钾0.3～0.4g/L、碳酸钙0.21～0.32g/L，该液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；硝化细菌培养基组成成分如下：亚硝酸钠0.8～1.1g/L、硫酸镁0.02～0.04g/L、氯化钙7.0～8.0g/L、磷酸二氢钾0.7～0.8g/L、磷酸二氢钠0.15～0.35g/L，该液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；于本发明中，各类菌种对应培养基的选取可以为光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌提供生长所需元素，若低于或高于各个成分的选取范围将不利于光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌的生长，同时对温度等的控制，可以避免培养基被杂菌污染，从而提供有利于光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌生长的环境。

特别的，所述S2中绿藻培养基组成成分如下：硝酸钠0.3～0.6g/L，磷酸二氢钾0.33～0.53g/L，硫酸镁0.15～0.35g/L，硫酸亚铁0.02～0.04g/L，氯化钙0.01～0.03g/L，EDTA0.02～0.04g/L，该绿藻液培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；于本发明中，绿藻培养基的选取可以为绿藻提供生长所需元素，若低于或高于各个成分的选取范围将不利于绿藻的生长，同时对温度等的控制，可以避免培养基被杂菌污染，从而提供有利于绿藻生长的环境。

本发明还提供一种根据上述一种用于污水治理的藻菌共生复合微生物制剂的制备方法制得的用于污水治理藻菌共生复合微生物制剂。

特别的，所述复合微生物制剂在进行污水治理时，其与污水按体积比例1：(1000～2000)应用于污水中进行污水处理。

本发明提供一种利用绿藻和光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌制备的复合微生物制剂及其制备方法，在制备好后可以将其按照一定比例添加入池塘水库进行污水治理，采用该复合微生物制剂进行污水处理是一种易于操作，经济高效的处理污水的方法。在污水处理过程中，利用藻菌共生的理念将绿藻和光合细菌复合，得到的污水治理用微生物制剂比单一光合细菌菌种处理污水的效率具有明显的提升,治理完成后能达到0级(无味)或1级(勉强感觉到臭味)臭气强度的标准。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进一步详细说明。

实施例：

采用本发明提供的藻菌共生复合微生物制剂进行污水处理，按照以下方法进行实施：

首先制备污水治理的藻菌共生复合微生物制剂，将光合细菌(沼泽红假单胞菌、生芽红细菌)、枯草芽孢杆菌和硝化细菌与绿藻(栅藻、小球藻培养基)按照以下步骤进行培养：

1、将在培养皿中纯化培养的光合细菌接种至配有100L光合细菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、光照强度1500～5000lux、温度25～35℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含光合细菌的液体培养液；将枯草芽孢杆菌接种至配有100L枯草芽孢杆菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、光照强度500～1000lux、温度25～37℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含枯草芽孢杆菌的液体培养液；将硝化细菌接种至配有100L硝化细菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、避光、温度20～30℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含硝化细菌的液体培养液。

其中，所述的光合细菌培养基组成成分如下：乙酸钠2.8～3.2g/L、丙酸钠0.2～0.4g/L、硫酸镁0.21～0.41g/L、磷酸氢二钾0.2～0.4g/L、磷酸二氢钾1.5～1.7g/L、氯化钠0.8～1.2g/L、氯化铵1.4～1.8g/L，该化液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；枯草芽孢杆菌培养基组成成分如下：无水葡萄糖3.0～4.0g/L、蛋白胨0.6～0.9g/L、磷酸二氢钾0.3～0.4g/L、碳酸钙0.21～0.32g/L，该液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；硝化细菌培养基组成成分如下：亚硝酸钠0.8～1.1g/L、硫酸镁0.02～0.04g/L、氯化钙7.0～8.0g/L、磷酸二氢钾0.7～0.8g/L、磷酸二氢钠0.15～0.35g/L，该液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用。

2、将在培养皿中纯化培养的栅藻和小球藻接种至100L的装有绿藻细胞活化培养基的光生物反应器中，在pH7.5～8.5、光照强度1500～4000lux，温度22～32℃并配合曝气的培养条件下静置培养7～10天，得到绿藻的液体培养液。

其中，所述的绿藻细胞活化培养基组成成分如下：硝酸钠0.3～0.6g/L，磷酸二氢钾0.33～0.53g/L，硫酸镁0.15～0.35g/L，硫酸亚铁0.02～0.04g/L，氯化钙0.01～0.03g/L，EDTA0.02～0.04g/L，该绿藻液培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用。

3、将所述的培养完成后得到的含有活化光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌的液体培养液等比例混合后和得到的含有活化绿藻的液体培养液分开存放在温度25～30℃、光照强度500～1000lux的条件下，待使用时，按照体积比为50:3的比例混合并搅拌均匀，即得到含有光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌和绿藻的污水治理用复合微生物制剂。

4、将污水治理用的藻菌共生复合微生物制剂与池塘水库污水在体积1：1000～2000的比例下使用，将复合微生物制剂加入到污水中，污水初始氨氮0.772mg/L,总磷0.521mg/L，总氮3.458mg/L，处理温度为25～35℃，处理时间20天，光照为正常太阳光。处理后湖水氨氮0.091mg/L,总磷0.236mg/L，总氮1.031mg/L，能达到0级(无味)或1级(勉强感觉到臭味)臭气强度的标准。

对比例1

以下采用光合细菌(沼泽红假单胞菌，生芽红细菌)、枯草芽孢杆菌和硝化细菌处理污水，具体按照以下方法进行实施：

1、将在培养皿中纯化培养的光合细菌接种至配有100L光合细菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、光照强度1500～5000lux、温度25～35℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含光合细菌的液体培养液；将枯草芽孢杆菌接种至配有100L枯草芽孢杆菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、光照强度500～1000lux、温度25～37℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含枯草芽孢杆菌的液体培养液；将硝化细菌接种至配有100L硝化细菌培养基的光生物反应器中，在pH7.0～8.0、避光、温度20～30℃的培养条件下静置培养7～10天，得到含硝化细菌的液体培养液。

其中，所述的光合细菌培养基组成成分如下：乙酸钠2.8～3.2g/L、丙酸钠0.2～0.4g/L、硫酸镁0.21～0.41g/L、磷酸氢二钾0.2～0.4g/L、磷酸二氢钾1.5～1.7g/L、氯化钠0.8～1.2g/L、氯化铵1.4～1.8g/L，该液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；枯草芽孢杆菌培养基组成成分如下：无水葡萄糖3.0～4.0g/L、蛋白胨0.6～0.9g/L、磷酸二氢钾0.3～0.4g/L、碳酸钙0.21～0.32g/L，该液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用；硝化细菌培养基组成成分如下：亚硝酸钠0.8～1.1g/L、硫酸镁0.02～0.04g/L、氯化钙7.0～8.0g/L、磷酸二氢钾0.7～0.8g/L、磷酸二氢钠0.15～0.35g/L，该液体培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用。

2、将获得的复合微生物制剂与池塘水库污水在体积1：1000～2000的比例下使用，将复合微生物制剂加入到污水中，污水初始氨氮0.772mg/L,总磷0.521mg/L，总氮3.458mg/L，处理温度为25～35℃，处理时间20天，光照为正常太阳光，处理后湖水氨氮0.488mg/L,总磷0.34mg/L，总氮1.641mg/L，达到2级(气味很弱但能分辨其性质)臭气强度的标准。

对比例2

以下采用绿藻(栅藻、小球藻)处理污水，具体按照以下方法进行实施：

1、将在培养皿中纯化培养的绿藻(栅藻、小球藻)接种至100ml的装有绿藻细胞活化培养基的光生物反应器中，在pH7.5～8.5、光照强度1500～4000lux，温度22～32℃并配合曝气的培养条件下静置培养7～10天，得到绿藻的液体培养液。

其中，所述的绿藻细胞活化培养基组成成分如下：硝酸钠0.3～0.6g/L，磷酸二氢钾0.33～0.53g/L，硫酸镁0.15～0.35g/L，硫酸亚铁0.02～0.04g/L，氯化钙0.01～0.03g/L，EDTA0.02～0.04g/L，该绿藻液培养基配比好后在温度121℃下灭菌15～30分钟，冷却后待用。

2按照合微生物制剂与池塘水库污水在体积1：10000～20000的比例下使用，将复合微生物制剂加入到污水中，污水初始氨氮0.772mg/L,总磷0.521mg/L，总氮3.458mg/L，处理温度为25～35℃，处理时间20天，光照为正常太阳光，处理后湖水氨氮0.581mg/L,总磷0.468mg/L，总氮2.322mg/L，一般能达到3级(很容易感觉到气味)或4级(强烈的气味)臭气强度的标准，无明显效果。

由以上实施例和对比例可知，采用本发明提供的藻菌共生复合微生物制剂的污水处理效果更优，污水中的氨氮、总磷、总氮去除率更高，处理后污水能达到0级(无味)或1级(勉强感觉到臭味)臭气强度的标准，符合处理要求，而对比例1和对比例2的处理效果明显达不到处理要求。