专利名称：高效降解有机废物的复合微生物活菌制剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于微生物环保领域，特别涉及一种高效降解有机废物的复合微生物活菌 制剂及其制备方法和应用。
背景技术：
随着人们对水资源保护认识的不断普及，各地大力兴建扩建污水处理厂，城市污 水处理率逐年提高，采用传统的污水处理工艺一般COD虽能达标，但氨氮处理效果较差，存 在剩余污泥量大，处理成本高等缺点，常用的污泥处理方法主要是填埋、焚烧和农用，但处 理不当就会对环境造成二次污染。湿污泥的随意外运填埋造成了污泥包围城市，污泥中的 有害物质随雨水侵蚀和渗漏至地下水造成环境的二次污染；焚烧需对湿污泥进行干化、操 作费用高，排放的废气如处理不当会对环境造成二次污染；湿污泥中的重金属、有害菌、寄 生虫及散发的臭气都严重制约了污泥农用。因此在污水处理过程中实现污泥的减量排放越 来越引起了各方关注。中国发明专利申请200710130220.6(发明人王鹤立，发明名称兼具污水处理与 污泥减量功能的高效复合水解酸化池)通过在污水曝气池前设置水解酸化池的方法对回 流污泥进行水解液化，提高对有机污染物的去除率，实现污泥的减量排放。中国发明专利申请200810029836.9(发明人梁运祥等，发明名称一种微生物净 水助剂及其制备方法与应用)通过发酵、干燥、粉碎黑曲霉菌体获得纤维素酶、木聚糖酶、 淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等一系列酶制成微生物净水剂，通过酶水解污水中的有机物达到 净化水质的作用。但是，这些方法处理成本偏高，效率低，仍然制约着污泥问题的妥善解决。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题就是针对现有的污水处理技术存在污泥排量大的 缺陷，提供一种高效降解有机废物的复合微生物活菌制剂及其制备方法和应用，该复合微 生物活菌制剂能够迅速分解有机废物，有效抑制有害微生物生长，使污水中的悬浮物絮凝， 有效改善污水色度，消除臭味，使污水处理中污泥的排量大大降低。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种高效降解有机废物的复合 微生物活菌制剂，含有环状芽孢杆菌(Bacillus circular^)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、獎产喊菌(Alcaligenes faecalis)禾口异生青霉(Penicillium diversum)。本发明中，所述的环状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、粪产碱菌和异生青霉都是现有的 常规菌种，比如可以从中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)和美国菌种保藏中心 (ATCC)购买得到。其中，所述的环状芽孢杆菌是属于芽胞杆菌属的细菌，较佳的为选自环状芽孢杆 菌(Bacillus circulans) CGMCC 1. 554、CGMCC 1. 383、ATCC 13403、ATCC 15518 禾口 ATCC21656中的一种或多种。所述的环状芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比较佳的为40 60%。环状芽孢杆菌所分泌的抑菌素可对细菌的细胞质膜产生功能性的扰动，能杀死对人 畜有害的病原体，同时对革兰氏阴性和革兰氏阳性菌有抗菌功效。并且，片球菌为兼性厌氧 微生物，能在分层的水环境中分解腐败的有机物质。其中，所述的枯草芽孢杆菌是属于芽胞杆菌属的细菌，较佳的为选自枯草芽孢 杆菌(Bacillus subtil is) CGMCC 1· 308、CGMCC 1· 836、CGMCC 1· 933、ATCC 10783、ATCC 13472和ATCC 13953中的一种或多种。所述的枯草芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比较 佳的为10 35%。枯草芽孢杆菌能有效分解各种碳水化合物、糖、淀粉及各种蛋白质氨基 酸，为其他有效微生物提供增殖所需的营养物质。枯草芽孢杆菌可分泌多种酶类，如纤维素 酶、半纤维素酶、木聚糖酶、淀粉酶、果胶酶和木质酶等，可更有效地降解水中的有机物质。其中，所述的粪产碱菌是属于产碱杆菌属的细菌，较佳的为选自粪产碱菌 (Alcaligenes faecal is) CGMCC 1· 924、CGMCC 1· 1799 和 CGMCC 1. 2006 中的一种或多种。 所述的粪产碱菌的菌数占总菌数的百分比较佳的为5 15%。粪产碱菌可分泌多种酶类， 如蛋白酶、肽酶、脂肪酶等，可有效分解水中有机物，消除异味。其中，所述的异生青霉是属于青霉属的丝状真菌菌种，较佳的为选自异生青 (Penicillium diversum)ATCC 10437、ATCC 52210、ATCC 66706 中的一种或多种。所述的 异生青霉的菌数占总菌数的百分比较佳的为5 15%。异生青霉可分泌多种多糖类物质 等，可将颗粒物聚集一起，便于分解。本发明所述的复合微生物活菌制剂中，上述微生物的总菌数较佳的为10亿/克以上。本发明所述的复合微生物活菌制剂中，可以以本领域常规的辅料作为载体，比如 各种固体发酵所用的基质，包括米粉、米糠、麸皮，豆粕等的一种或多种等。较佳的配方是 20%米粉、米糠60%、麸皮10%，豆粕10%，微量元素溶液1%，百分比是体积百分比；所述 的微量元素溶液为硫酸镁10%，KCl 10%，水80%，百分比是重量体积百分比。本发明的复合微生物活菌制剂含有的微生物之间存在良好的协同作用。在该协同 作用下，有效分解大量腐败有机物质，抑制有害微生物生长，减少活性污泥快速生长，消除 臭味。其中，粪产碱菌、环状芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌利用有机废物生长，同时分泌多种酶 类，可有效地分解各种大分子有机物，如纤维素，淀粉，蛋白质，油脂等，消除异味。环状芽孢 杆菌和枯草芽孢杆菌所产生的次级代谢产物抗菌肽，能有效抑制有害微生物的繁殖，杀死 对人畜有害的病原体。异生青霉则利用有机物质经分解产生的各种营养物质在好氧条件下 繁殖。异生青霉能有效分解各种碳水化合物、糖、淀粉及各种蛋白质氨基酸，为其他有效微 生物提供增殖所需的营养物质；所分泌的多种酶类，如纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、淀 粉酶、果胶酶和木质酶等，可更有效地降解水中的有机物质，同时其所产生的多糖能使水中 悬浮物絮凝，有效的改善了污水色度。本发明所述的复合微生物活菌制剂的制备方法可以按本领域常规方法进行，分别 将环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、粪产碱菌 (Alcaligenes faecalis)和异生青霉(Penicillium diversum)进行放大液体培养，然后按 所需比例混合，固体发酵，干燥，粉碎成粉，即可制得。较佳的，包括以下步骤(1)分别进行放大培养
将环状芽孢杆菌经斜面活化后，接种于液体培养基中，35 37°C培养44 52小 时；将枯草芽孢杆菌经斜面活化后，接种于液体培养基中，观 37°C培养44 52小 时；将粪产碱菌经斜面活化后，接种于液体培养基中，27 31°C培养44 52小时；将异生青霉经斜面活化后，接种于液体培养基中，25 30°C培养48 96小时；活菌计数，按照所需比例将菌液混合；(2) ;35°C固体发酵48 72小时，40 60°C烘干，粉碎至15 50目，过筛。步骤(1)中，所述的菌液混合所用的比例，环状芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分 比较佳的为40 60% ；枯草芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比较佳的为10 35% ；粪产 碱菌的菌数占总菌数的百分比较佳的为5 15% ；异生青霉的菌数占总菌数的百分比较佳 的为5 15%。步骤(1)和( 中，所述的液体培养和固体发酵的操作按本领域常规操作，其中液 体培养基和固体发酵基质采用本领域常用配方。其中，所述的环状芽孢杆菌的液体培养基配方较佳的是葡萄糖3%，胰胨1. 5%, 牛肉膏3 %，蛋白胨2%，吐温800. 1 %，乙酸钠0.5%，柠檬酸铵0.2%，硫酸镁0. 058%，硫 酸锰0. 25%,pH6. 5，百分比是重量体积百分比，即克/100毫升。所述的枯草芽孢杆菌的液体培养基配方较佳的是大豆粉1. 5%，淀粉1%，酵母 膏0. 2%，葡萄糖1%，pH6. 5，百分比是重量体积百分比。所述的粪产碱菌和异生青霉可以采用相同的液体培养基，该液体培养基配方较佳 的是葡萄糖1 %，麦芽粉0.2%，酵母膏0.2%，乙酸钠0.5%，pH7. 0，百分比是重量体积百 分比。所述的固体发酵基质的配方较佳的是20%米粉、米糠60%、麸皮10%，豆粕 10%，微量元素溶液1%，百分比是体积百分比；所述的微量元素溶液为硫酸镁10%，KCl 10 %，水80 %，百分比是重量体积百分比。本发明所述的复合微生物活菌制剂主要用于现有的污水处理工艺中。现有的污 水处理工艺包括利用活性污泥进行污水处理，可以将本发明的复合菌制剂和活性污泥联合 使用，复合菌制剂和活性污泥的投放比例(重量比)是，1 1000 1 10000，较佳的是 1 2000。每立方米污水中投放复合微生物活菌制剂较佳的是0.1 50克，更佳的是0.4 20克。既能有效地降低剩余污泥排放量，也可以进一步改善出水水质。还可以用于制备有 机废水净水剂，城市生活废水的活性污泥强化剂。本发明的复合微生物活菌制剂还可用作垃圾场、公共场所、农产品市场和厨房卫 生间等场所的除臭剂。将复合微生物活菌制剂用水稀释后喷洒，即可除臭，喷洒用量较佳的 为每平方米喷洒100毫升(w/v)复合微生物活菌制剂水溶液。本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各 较佳实例。本发明除特别说明之外，所用的百分比都是质量百分比。本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。相比于现有技术，本发明的有益效果如下本发明提供了一种复合微生物制剂，其可以应用于现有的污水处理工艺中，适合各污水处理厂使用。在使用中，可以使用现有的设 备，与活性污泥一起投放，在协同作用下，大大降低剩余污泥生成量，达到减排和节能目标， 有效解决了污水处理中的长期以来难以克服的污泥问题，具有重大的经济意义和环保意 义。并且该菌种制备方便，成本低廉，更使用后使污泥处理的成本大大下降，是污泥处理问 题的关键性突破。
具体实施例方式下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。下列实施例中未注 明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中，所 用菌种全部从中国普通微生物菌种保藏管理中心或美国典型微生物保藏中心(ATCC)购得。实施例1(1)分别进行放大培养将环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)CGMCC 1. 5 经斜面活化后，接种于液体 培养基中，35 °C培养48小时。液体培养基配方葡萄糖3 %，胰胨1. 5 %，牛肉膏3 %，蛋白胨 2 %，吐温800. 1 %，乙酸钠0.5%，柠檬酸铵0.2%，硫酸镁0. 058 %，硫酸锰0.25%，pH6. 5， 百分比是重量体积百分比，即克/100毫升。将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtil is) CGMCC 1. 308和经斜面活化后，接种于液体 培养基中，28°C培养48小时。液体培养基配方大豆粉1.5%，淀粉1%，酵母膏0.2%，葡 萄糖1%，pH6. 5，百分比是重量体积百分比。将粪产碱菌(Alcaligenesfaecal is) CGMCC 1· 924 和异生青霉 (Penicilliumdiversum)ATCC 10437经斜面活化后，分别接种于液体培养基中，30°C培养 48小时。液体培养基配方葡萄糖！^，麦芽粉化？^，酵母膏化？^，乙酸钠。』1^，？!^.。， 百分比是重量体积百分比。活菌计数，检测菌数，按照下述各种菌的菌数占总菌数的百分比进行混合环状芽 孢杆菌60 %，枯草芽孢25 %，粪产碱菌10 %，异生青霉5 %。活菌总数高于15亿/毫升发 酵液样品。(2)固体发酵罐中加入固体发酵基质(20%米粉、米糠60%、麸皮10%，豆粕10%， 微量元素溶液1%，百分比是体积百分比；所述的微量元素溶液为硫酸镁10%，KCl 10%, 水80%，百分比是重量体积百分比)。121°C灭菌30分钟，待罐温降至40°C以下，在发酵罐 旋转的情况下喷入混合菌液(按照1升发酵液加1. 5公斤固体基础料)，固体发酵48 小时，40°C烘干，粉碎，经20目过蹄，备用。活菌计数，总菌数达到10亿/克以上，包装装袋。实施例2(1)分别进行放大培养将环状芽孢杆菌(Bacilluscirculans)CGMCC 1. 383, ATCC 13403、ATCC15518 禾口 ATCC 21656经斜面活化后，接种于液体培养基中，37°C培养44小时。液体培养基配方同实 施例1。将枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、CGMCC 1. 836、CGMCC 1. 933、ATCC10783、 ATCC 13472和ATCC 13953和经斜面活化后，接种于液体培养基中，37°C培养44小时。液体培养基配方同实施例1。将粪产碱菌(Alcaligenesfaecal is) CGMCC 1· 1799 和 CGMCC 1.2006 经斜面活化 后，接种于液体培养基中，27°C培养52小时。液体培养基配方同实施例1。将异生青霉(Penicilliumdiversum)ATCC 52210、ATCC 66706 经斜面活化后，接 种于液体培养基中，25°C培养96小时。液体培养基配方同实施例1。活菌计数，检测菌数，按照下述各种菌的菌数占总菌数的百分比进行混合环状芽 孢杆菌40 %，枯草芽孢35 %，粪产碱菌15 %，异生青霉10 %。菌数总数高于15亿/毫升发 酵液样品。(2)固体发酵罐中加入固体发酵基质(同实施例1)，同实施例1灭菌后喷入混合 菌液。30°C固体发酵72小时，60°C烘干，粉碎，经50目过筛，备用。活菌计数，总菌数达到 10亿/克以上，包装装袋。实施例3(1)分别进行放大培养将环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)ATCC 13403经斜面活化后，接种于液体培 养基中，36°C培养50小时。液体培养基配方同实施例1。将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtil is) CGMCC 1. 933和经斜面活化后，接种于液体 培养基中，30°C培养50小时。液体培养基配方同实施例1。将粪产碱菌(Alcaligenes faecal is) CGMCC 1. 2006经斜面活化后，接种于液体培 养基中，31°C培养44小时。液体培养基配方同实施例1。将异生青霉(Penicillium diversum)ATCC 66706经斜面活化后，接种于液体培养 基中，29°C培养72小时。液体培养基配方同实施例1。活菌计数，检测菌数，按照下述各种菌的菌数占总菌数的百分比进行混合环状芽 孢杆菌60 %，枯草芽孢10 %，粪产碱菌15 %，异生青霉15 %。菌数总数高于15亿/毫升发 酵液样品。(2)固体发酵罐中加入固体发酵基质(同实施例1)，同实施例1灭菌后喷入混合 菌液。33°C固体发酵60小时，50°C烘干，粉碎，经30目过筛，备用。活菌计数，总菌数达到 10亿/克以上，包装装袋。实施例4(1)分别进行放大培养将环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)ATCC 15518经斜面活化后，接种于液体培 养基中，35°C培养48小时。液体培养基配方同实施例1。将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtil is) ATCC 10783和经斜面活化后，接种于液体 培养基中，33°C培养48小时。液体培养基配方同实施例1。将粪产碱菌(Alcaligenesfaecal is) CGMCC 1· 2006 和异生青霉 (Penicilliumdiversum)ATCC 66706经斜面活化后，分别接种于液体培养基中，30°C培养 48小时。液体培养基配方同实施例1。活菌计数，检测菌数，按照下述各种菌的菌数占总菌数的百分比进行混合环状芽 孢杆菌55 %，枯草芽孢30 %，粪产碱菌10 %，异生青霉5 %。菌数总数高于15亿/毫升发 酵液样品。
(2)固体发酵罐中加入固体发酵基质(同实施例1)，同实施例1灭菌后喷入混合 菌液。固体发酵72小时，55°C烘干，粉碎，经15目过筛，备用。活菌计数，总菌数达到 10亿/克以上，包装装袋。实施例5(1)分别进行放大培养将环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)ATCC 21656经斜面活化后，接种于液体培 养基中，35°C培养48小时。液体培养基配方同实施例1。将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtil is) ATCC 13953和经斜面活化后，接种于液体 培养基中，28°C培养48小时。液体培养基配方同实施例1。将粪产碱菌(Alcaligenesfaecal is) CGMCC 1· 2006 和异生青霉 (Penicilliumdiversum)ATCC 66706经斜面活化后，分别接种于液体培养基中，30°C培养 48小时。液体培养基配方同实施例1。活菌计数，检测菌数，按照下述各种菌的菌数占总菌数的百分比进行混合环状芽 孢杆菌45%，枯草芽孢35%，粪产碱菌5%，异生青霉15%。菌数总数高于15亿/毫升发 酵液样品。(2)固体发酵罐中加入固体发酵基质(同实施例1)，同实施例1灭菌后喷入混合 菌液。25°C固体发酵60小时，45°C烘干，粉碎，经40目过筛，备用。活菌计数，总菌数达到 10亿/克以上，包装装袋。下面通过效果实施例来进一步说明本发明的有益效果。效果实施例1城市生活污水，曝气池有效容积为100L，温度15 20度，投入复合微生物活菌制 剂2. 0克(粉)(实施例1制备)，进水量5L/小时，COD为1000 1200mg/L，氨氮为50 80mg/L,溶解氧控制在3 ％ig/L。各加入活性污泥5L，连续运行5天，结果见表1。表1.城市生活污水处理曝气池中的对照结果
权利要求
1.一种高效降解有机废物的复合微生物活菌制剂，其特征在于，其含有环状芽孢杆菌 Bacillus circulans、枯草芽抱杆菌Bacillus subtilis、獎产减菌Alcaligenes faecalis 禾口异生青霉 Penicillium diversum。
2.如权利要求1所述的复合微生物活菌制剂，其特征在于，所述的环状芽孢杆菌的菌 数占总菌数的百分比为40 60%，所述的枯草芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为10 35%，所述的粪产碱菌的菌数占总菌数的百分比为5 15%，所述的异生青霉的菌数占总 菌数的百分比为5 15%。
3.如权利要求1所述的复合微生物活菌制剂，其特征在于，所述的环状芽孢杆菌为 选自环状芽孢杆菌 Bacillus circulans CGMCC 1. 554、CGMCC1. 383、ATCC 13403、ATCC 15518和ATCC 21656中的一种或多种，所述的枯草芽孢杆菌为选自枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis CGMCC 1. 308、CGMCC1. 836、CGMCC 1. 933、ATCC 10783、ATCC 13472 禾口 ATCC 13953中的一种或多种，所述的粪产碱菌为选自粪产碱菌Alcaligenes faecalis CGMCC 1. 924、CGMCC 1. 1799和CGMCC 1. 2006中的一种或多种，所述的异生青霉为选自异生青霉 Penicillium diversum ATCC 10437、ATCC 52210 和 ATCC 66706 中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的复合微生物活菌制剂，其特征在于，所述的复合微生物活菌制 剂中，所述微生物的总菌数为10亿/克以上。
5.如权利要求1所述的复合微生物活菌制剂，其特征在于，所述的复合微生物活菌制 剂以本领域常规的辅料作为载体。
6.一种如权利要求1 5任一项所述的复合微生物活菌制剂的制备方法，其特征在于， 包括分别将环状芽孢杆菌Bacillus circulans、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、粪产碱 菌Alcaligenes faecalis和异生青霉Penicilliumdiversum进行放大液体培养，然后按所 需比例混合，固体发酵，干燥，粉碎成粉，即得。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)分别进行放大培养将环状芽孢杆菌经斜面活化后，接种于液体培养基中，35 37°C培养44 52小时；将枯草芽孢杆菌经斜面活化后，接种于液体培养基中，28 37°C培养44 52小时；将粪产碱菌经斜面活化后，接种于液体培养基中，27 31°C培养44 52小时；将异生青霉经斜面活化后，接种于液体培养基中，25 30°C培养48 96小时；活菌计数，按照所需比例将菌液混合；(2)28 :35°C固体发酵48 72小时，40 60°C烘干，粉碎至15 50目，过筛。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的菌液混合所用的比 例为环状芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为40 60%，枯草芽孢杆菌的菌数占总菌数 的百分比为10 35%，粪产碱菌的菌数占总菌数的百分比为5 15%，异生青霉的菌数占 总菌数的百分比为5 15%。
9.如权利要求1 5任一项所述的复合微生物活菌制剂在污水处理中的应用。
10.如权利要求1 5任一项所述的复合微生物活菌制剂在制备有机废水净水剂，城市 生活废水的活性污泥强化剂，垃圾场、公共场所、农产品市场和厨房卫生间等场所的除臭剂 中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种高效降解有机废物的复合微生物活菌制剂及其制备方法和应用。该复合微生物活菌制剂含有环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)和异生青霉(Penicillium diversum)。该复合微生物活菌制剂可以采用现有的污水处理设备，与活性污泥联合使用，在协同作用下，大大降低剩余污泥生成量，达到减排和节能目标，有效解决了污水处理中的长期以来难以克服的污泥问题，具有重大的经济意义和环保意义，适合各污水处理厂使用。复合微生物活菌制剂还可以用于制备有机废水净水剂，城市生活废水的活性污泥强化剂，垃圾场、公共场所、农产品市场和厨房卫生间等场所的除臭剂。
文档编号C12N1/20GK102071140SQ201010133588
公开日2011年5月25日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者张琴, 朱宝泉, 胡海峰, 赵晓鸣, 陈建昌, 陈纪文 申请人:无锡中佳科技股份有限公司