一种高效COD复合降解菌剂及其制备方法和应用与流程

一种高效cod复合降解菌剂及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及微生物处理高浓度有机污水技术领域，具体为一种高效cod复合降解菌剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.我国是一个水资源短缺的国家，近年来，随着我国工农业、养殖业的快速发展，水污染情况不断加剧，水资源已面临着越来越严峻的挑战。其中，工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不宜净化、难处理等特点。我国的工业废水主要集中在石化、炼油、印染等行业，其中石化行业是我国的支柱型产业，同时也是水污染治理领域关注的重点行业。
3.化学需氧量(cod)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量，是废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量，具体是指水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/l表示。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，它反映了水中受还原性物质污染的程度，水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要的是有机物。因此，cod又往往作为衡量水中有机物相对含量的综合指标之一，cod越大，说明水体受有机物的污染越严重。
4.石化废水水质波动大、cod高、污染物种类多且含难降解有毒有机物，对生物处理单元冲击性强，处理不当将会影响生物处理系统的稳定运行，影响出水水质和达标排放。目前，石化废水的处理已经成为现阶段环境治理领域的研究热点和难点。
5.当前，石化废水中有机物的去除多以生物处理为核心工艺，这类方法具有费用低、效果好，无二次污染等优点。现有技术中常采用液体或粉末状微生物菌剂作为生物净水剂。这类菌剂可以通过在水体中大量增殖成为优势菌群，并以水体中的有机污染物为营养源，减少有机污染物的目的。但仍存在着问题，如一些微生物不能产生酶，只是单纯的吸收水体的小分子营养物质，不能有效地促进水体环境的物质循环，效果比较慢，且菌种单一，处理效率不稳定，抗冲击能力差。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了一种适用于工业化大规模生产，应用范围广，尤其适用于丙烯烃等各类有机质丰富的石化污水，制造成本低，使用方便，通过固定化载体快速形成特定共生关系菌群体系，多菌协同作用，cod降解效果显著的高效cod复合降解菌剂及其制备方法和应用。
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明提供的高效cod复合降解菌剂，包括：固定化载体、包埋于固定化载体中的复合降解菌；复合降解菌为苏云金芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、亚硝酸菌的共生组合物；
8.所述固定化载体为胰蛋白胨、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶和明胶制成的混合物。
9.优选的，本发明的高效cod复合降解菌剂，复合降解菌中各菌种的活菌数均不少于108cfu/g。
10.优选的，本发明的高效cod复合降解菌剂，复合降解菌中苏云金芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、亚硝酸菌的菌量体积比为:1:1:1:1:1。
11.优选的，本发明的高效cod复合降解菌剂为固体或者粉末。
12.高效cod复合降解菌剂的制备方法，步骤包括如下：
13.(1)降解菌种子液的培养：
14.分别将苏云金芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、亚硝酸菌按2％-4％的接种量接种于液体牛肉膏蛋白胨培养基中，置于培养箱中培养，培养后活菌数均不少于108cfu/g；
15.(2)固定化载体液的配置：
16.将胰蛋白胨、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、明胶、纯净水，按质量比为：胰蛋白胨:纤维素酶:淀粉酶:脂肪酶:明胶＝8％-10％:6％-8％:8％-10％:3％-5％:8％-10％，剩下为纯净水，进行搅拌，混合均匀后得固定化载体液；
17.(3)cod复合降解菌剂的制备：
18.将步骤(1)培养的各菌液按等比例体积进行混合，与步骤(2)制得的固定化载体液按重量比15:100搅拌混合均匀后，置于烘箱中45℃烘干，制得cod复合降解菌剂。
19.优选的，本发明的高效cod复合降解菌剂的制备方法，步骤(1)液体牛肉膏蛋白胨培养基包括：牛肉膏6g/l，蛋白胨12g/l，氯化钠5g/l，琼脂16g/l。
20.优选的，本发明的高效cod复合降解菌剂的制备方法，步骤(1)培养条件为：温度为35℃-37℃，摇床转速为150r/min-170r/min，培养时间为36h-48h。
21.本发明的高效cod复合降解菌剂在降解工业污水中cod的应用，本发明的高效cod复合降解菌剂的在工业污水中投放量为：1吨污水投放40g-80g高效cod复合降解菌。
22.本发明的有益效果：
23.(1)本发明的高效cod复合降解菌剂适用于工业化大规模生产，应用范围广，尤其适用于丙烯烃等有机物丰富的石化污水，制造成本低，多菌种配比合理，协作共生，在污水中适应能力强，繁殖速度快，菌种间协同作用，cod降解效果显著；
24.本发明的复合降解菌剂包括苏云金芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌和亚硝酸菌，配方中多种菌株组合协同增效，显著提高污水中cod的降解效率。其中，苏云金芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，对有机物具有很强的分解能力，当菌种在污水中大量繁殖时，其分泌的胞外酶可分解、吸收水及中的蛋白质、淀粉、脂肪等有机物，将污水中难分解的大分子有机物分解成小分子有机物，小分子有机物被本复合降解菌剂中乳酸菌和肠球菌作为能源物质利用消耗，进而达成污水中cod的降解作用。
25.本复合降解菌剂中的亚硝酸菌和枯草芽孢杆菌，能够还原污水中的亚硝酸盐，使氨气、氮气从水中逸散，达到降解亚硝酸盐和去除氨氮的目的。同时，枯草芽孢杆菌还能够产生抗菌物质如枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，抑制污水中有害微生物的繁殖，改善水质。
26.(2)本发明的高效cod复合降解菌剂，其固定化载体包括胰蛋白胨、纤维素酶、淀粉
酶、脂肪酶和明胶，明胶浸泡在水中时，可吸收5-10倍的水而膨胀软化，包埋于其中的菌种启动驯化，利用胰蛋白胨提供的养分及纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶分解污水环境中的大分子有机物，菌种得以快速生长繁殖，并在载体中形成共生菌群体系，当明胶胶体溶解后，固定共生关系的菌群分散于污水中，其适应环境能力强，依靠已形成的共生体系，快速作用，降解污水中的cod，菌种启动驯化时间短，在污水中cod降解率达90％及以上。
27.(3)本发明的高效cod复合降解菌剂为固体或粉末状颗粒，可以制备成任意形状，方便保存；经过真空包装后，菌剂cod降解功效的有效期限达1年以上。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
29.实施例1
30.高效cod复合降解菌剂的制备：
31.(1)降解菌种子液的培养：
32.将苏云金芽孢杆菌bacillus thuringiensis、枯草芽孢杆菌bacillus subtilis、乳酸菌lactic acid bacteria、肠球菌enterococcus、亚硝酸菌nitrite bacteria按2％的接种量分别接种于液体牛肉膏蛋白胨培养基中，置于培养箱中培养，温度为35℃，摇床转速为150r/min，培养时间为48h，培养后活菌数均不少于108cfu/g；
33.液体牛肉膏蛋白胨培养基包括：牛肉膏6g/l，蛋白胨12g/l，氯化钠5g/l，琼脂16g/l。
34.(2)固定化载体液的配置：
35.将胰蛋白胨、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、明胶，纯净水，按质量比为：胰蛋白胨:纤维素酶:淀粉酶:脂肪酶:明胶:纯净水＝8％:8％:10％:5％:10％:59％进行搅拌，混合均匀后得固定化载体液。
36.(3)cod复合降解菌剂的制备：
37.将步骤(1)培养的各菌液按等比例体积进行混合，与步骤(2)制得的固定化载体液按重量比15:100搅拌混合均匀后，置于烘箱中45℃烘干，粉碎后制得cod复合降解菌剂。
38.实施例2
39.高效cod复合降解菌剂的制备：
40.(1)降解菌种子液的培养：
41.将苏云金芽孢杆菌bacillus thuringiensis、枯草芽孢杆菌bacillus subtilis、乳酸菌lactic acid bacteria、肠球菌enterococcus、亚硝酸菌nitrite bacteria按3％的接种量分别接种于液体牛肉膏蛋白胨培养基中，置于培养箱中培养，温度为36℃，摇床转速为160r/min，培养时间为45h，培养后活菌数均不少于108cfu/g；
42.液体牛肉膏蛋白胨培养基包括：牛肉膏6g/l，蛋白胨12g/l，氯化钠5g/l，琼脂16g/l。
43.(2)固定化载体液的配置：
44.将胰蛋白胨、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、明胶，纯净水，按质量比为：胰蛋白胨:纤维素酶:淀粉酶:脂肪酶:明胶:纯净水＝10％:6％:9％:5％:10％:60％进行搅拌，混合均匀后得固定化载体液。
45.(3)cod复合降解菌剂的制备：
46.将步骤(1)培养的各菌液按等比例体积进行混合，与步骤(2)制得的固定化载体液按重量比15:100搅拌混合均匀后，置于烘箱中45℃烘干，粉碎后制得cod复合降解菌剂。
47.实施例3
48.高效cod复合降解菌剂的制备：
49.(1)降解菌种子液的培养：
50.将苏云金芽孢杆菌bacillus thuringiensis、枯草芽孢杆菌bacillus subtilis、乳酸菌lactic acid bacteria、肠球菌enterococcus、亚硝酸菌nitrite bacteria按3％的接种量分别接种于液体牛肉膏蛋白胨培养基中，置于培养箱中培养，温度为37℃，摇床转速为170r/min，培养时间为42h，培养后活菌数均不少于108cfu/g；
51.液体牛肉膏蛋白胨培养基包括：牛肉膏6g/l，蛋白胨12g/l，氯化钠5g/l，琼脂16g/l。
52.(2)固定化载体液的配置：
53.将胰蛋白胨、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、明胶，纯净水，按质量比为：胰蛋白胨:纤维素酶:淀粉酶:脂肪酶:明胶:纯净水＝9％:8％:10％:3％:8％:60％进行搅拌，混合均匀后得固定化载体液。
54.(3)cod复合降解菌剂的制备：
55.将步骤(1)培养的各菌液按等比例体积进行混合，与步骤(2)制得的固定化载体液按重量比15:100搅拌混合均匀后，置于烘箱中45℃烘干，粉碎后制得cod复合降解菌剂。
56.实施例4
57.高效cod复合降解菌剂的制备：
58.(1)降解菌种子液的培养：
59.将苏云金芽孢杆菌bacillus thuringiensis、枯草芽孢杆菌bacillus subtilis、乳酸菌lactic acid bacteria、肠球菌enterococcus、亚硝酸菌nitrite bacteria按3％的接种量分别接种于液体牛肉膏蛋白胨培养基中，置于培养箱中培养，温度为35℃，摇床转速为150r/min，培养时间为42h，培养后活菌数均不少于108cfu/g；
60.液体牛肉膏蛋白胨培养基包括：牛肉膏6g/l，蛋白胨12g/l，氯化钠5g/l，琼脂16g/l。
61.(2)固定化载体液的配置：
62.将胰蛋白胨、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、明胶，纯净水，按质量比为：胰蛋白胨:纤维素酶:淀粉酶:脂肪酶:明胶:纯净水＝10％:8％:8％:4％:10％:60％进行搅拌，混合均匀后得固定化载体液。
63.(3)cod复合降解菌剂的制备：
64.将步骤(1)培养的各菌液按等比例体积进行混合，与步骤(2)制得的固定化载体液按重量比15:100搅拌混合均匀后，置于烘箱中45℃烘干，粉碎后制得cod复合降解菌剂。
65.实施例5
实施例5制得的复合降解菌剂，对照组市售的某品牌cod降解菌液的投加量按照其说明书投加。在水温25℃、溶解氧2mg/l的情况下，每种测试对菌剂象同时做2个平行试验，分别测定投加后48h、72h石化污水中cod降解率，结果取其平均值。测试结果如表1所示：
111.表1：cod降解率测定结果
112.测试对象48h cod值(mg/l)72h cod值(mg/l)实施例1250100实施例226090实施例325080实施例4270100实施例525080对照组菌液350170
113.由表1中的数据分析结论如下：cod是指水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/l表示。经测试对象处理后的污水中cod值越低，其cod降解效果越好；反之，cod值越高，其cod降解效果越差。表1中测试结果表明，与对照组相比，本发明实施例1-实施例5制得的复合降解菌剂处理后的污水的cod值在48h和72h均明显低于对照组菌液处理后污水的cod值；本发明实施例1-实施例5制得的复合降解菌剂处理后的污水的cod值在72h时分别降低了90％、91％、92％、90％、92％，高于对照组菌液在72h时cod值降低幅度83％，表明本发明的高效cod复合降解菌剂cod降解性能强，降解效果显著。
114.测试例2
115.cod降解性能有效期测定
116.测试对象：经真空包装密封保存12个月的本发明实施例1-实施例5制得的复合降解菌剂。
117.测试方法：分别向100l初始cod为1000mg/l的石化污水中投加8g测试对象解菌剂。在水温25℃、溶解氧2mg/l的情况下，每种测试对菌剂象同时做2个平行试验，分别测定投加后48h、72h和96h石化污水中cod降解率，结果取其平均值。测试结果如表2所示：
118.表2：cod降解性能期效测定结果
119.测试对象48h cod降解率72h cod降解率96h cod降解率实施例170％87％92％实施例272％85％93％实施例371％86％93％实施例473％87％94％实施例572％86％93％
120.由表2中的数据分析结论如下：本发明实施例1-实施例5制得的复合降解菌剂经过真空包装密封保存12个月后，其对石化废水的cod降解能力没有发生变化，并在96h时的cod降解率均达到90％以上，cod降解效果显著。
121.测试例3
122.不同菌种协同作用cod降解率测定
123.测试对象：本发明实施例5制得的复合降解菌剂，对比例1-对比例3制得的对比例
复合降解菌剂，对比例4制得的单菌种菌剂。
124.测试方法：分别向100l初始cod为1000mg/l的石化污水中投加8g本发明实施例5制得的复合降解菌剂、对比例1-对比例3制得的对比例复合降解菌剂，向100l初始cod为1000mg/l的石化污水中依次投加对比例4制得的单菌种菌剂苏云金芽孢杆菌剂、枯草芽孢杆菌剂、乳酸菌剂、肠球菌剂、亚硝酸菌剂各3g，每种菌剂投加时间间隔4h。在水温25℃、溶解氧2mg/l的情况下，每种测试对菌剂象同时做2个平行试验，分别测定投加后48h、72h石化污水cod降解率，结果取其平均值。测试结果如表3所示：
125.表3：不同菌种cod降解率测定结果
[0126][0127]
由表3中的数据分析结论如下：本发明实施例5复合降解菌剂由5种菌种组成：苏云金芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、亚硝酸菌；对比例1由3种菌种组成：苏云金芽孢杆菌、肠球菌、亚硝酸菌；对比例2由3种菌种组成：枯草芽孢杆菌、乳酸菌、亚硝酸菌；对比例3由4种菌种组成：苏云金芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌；对比例4为5种单菌种菌剂：苏云金芽孢杆菌剂、枯草芽孢杆菌剂、乳酸菌剂、肠球菌剂、亚硝酸菌剂。表3中测试结果表明，本发明实施例5复合降解菌剂对石化污水cod的降解效果优于对比例1-对比例4，在48h及72h的cod降解率显著高于对比例1-对比例4，由此说明本发明的高效cod复合降解菌剂，其菌种配比科学合理，其特定体系、相互共生菌种协同作用效果显著，苏云金芽孢杆菌
和枯草芽孢杆菌，其分泌的胞外酶可分解、吸收水及中的蛋白质、淀粉、脂肪等有机物，将污水中难分解的大分子有机物分解成小分子有机物，小分子有机物被乳酸菌和肠球菌作为能源物质利用消耗，进而达成污水中cod的降解作用，cod降解性能优越，具有市场推广前景。
[0128]
测试例4
[0129]
固定化载体性能测定
[0130]
测试对象：本发明实施例5制得的复合降解菌剂，对比例5制得的无固定化载体cod复合降解菌剂的制备。
[0131]
测试方法：分别向100l初始cod为1000mg/l的石化污水中投加8g本发明实施例5制得的复合降解菌剂、对比例5制得的无固定化载体cod复合降解菌剂。在水温25℃、溶解氧2mg/l的情况下，每种测试对菌剂象同时做2个平行试验，分别测定投加后48h、72h和96h石化污水cod降解率，结果取其平均值。测试结果如表4所示：
[0132]
表4：cod固定化载体性能测定
[0133]
测试对象48h cod降解率72h cod降解率96h cod降解率实施例574％92％96％对比例555％64％75％
[0134]
由表4中的数据分析结论如下：本发明实施例5制得的复合降解菌剂可以水中快速驯化并发挥作用，其在48h时的cod降解率已达到74％，96h的cod降解率为96％；对比例5制得的无固定化载体cod复合降解菌剂，其在污水中的cod降解效果较弱，在48h时的cod降解率为55％，96h的cod降解率仅为75％。与对比例5相比，本发明实施例5复合降解菌剂的cod降解率在48h、96h时分别高于对比例5无固定化载体cod复合降解菌剂19％、21％，其对于石化污水的cod降解能力显著高于无固定化载体cod复合降解菌剂。本发明制得的复合降解菌剂含有固定化载体，明胶吸水后软化而膨胀5-10倍，为包埋于其中的菌种提供了快速增值的有利条件，菌种在胶体中利用胰蛋白胨提供的养分及纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶辅助分解环境中的有机物，得以快速生长繁殖，并在载体中形成特定共生菌群体系，其适应环境能力强，依靠已形成的共生体系，快速作用，降解污水中的cod。
[0135]
综上，本发明的高效cod复合降解菌剂，经科学配比，多菌种相互协同作用，通过固定化载体可以快速形成特定共生关系菌群体系，菌种在污水中大量繁殖时，其分泌的胞外酶可分解、吸收水及中的蛋白质、淀粉、脂肪等有机物，将污水中难分解的大分子有机物分解成小分子有机物，并被作为能源物质利用消耗；菌种能够还原污水中的亚硝酸盐，使氨气、氮气从水中逸散；同时，菌种还能够产生抗菌物质，抑制污水中有害微生物的繁殖，进而达成污水中cod的降解作用，去除氨氮，净化改善水质。
[0136]
以上仅是本发明的实施例而已，例如，其中制得cod复合降解菌剂的状态和形状不限于本发明实施例中的粉碎状态，其具体状态可以根据实际要求而定，可是以任意形状的固体或粉末。
[0137]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。