一种用于污水处理的益生菌剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种污水处理剂，特别涉及一种用于污水处理的益生菌剂，具体涉及一种由乳酸菌群、酵母菌群和丝状菌群等益生菌与中草药提取液组成的污水处理剂及其制备方法，属于污水处理领域。

背景技术：

农药、制药、精细化工、染料等行业排出的污水不仅有机物浓度高，而且毒性大，不可生物降解，多为持久性有机物(pops)、对环境、人体危害极大。特别是大量的人工合成化合物进入环境，这类物质主要是氨氮类、硫化物以及含磷化合物，由于这些物质本身结构的复杂性，在短时间内不能被微生物分解利用，传统的废水处理方法用活性污泥培养驯化的微生物已不能有效地对这些污染物加以去除，这些物质长期在环境中积累，给我们赖以生存的生态环境造成很大污染，给人类的身心健康带来很大危害。

现有技术中主要采取物理方法和化学方法处理污水，投资成本高、可能具有二次污染，而生物方法相对于其他方法处理污水优势明显，其具有化学、物理方法不可比拟的优点：针对性强、去除水体有害物质、具有持久性、天然微生物不含病菌，无毒、无腐蚀性等。

目前，关于采用益生菌用于处理废水中有机物的相关报道比较多，如早在2004年，中国专利(cn1544356a)公开了一种益生菌复合试剂的制备方法，其经过对光合菌、酵母菌、芽孢菌和乳酸菌等作为基础菌种，通过驯化、复合培养等，培养出了适合复合环境的生产菌株，该益生菌复合菌剂能直接应用于污水的净化处理和有机固体垃圾的发酵除臭处理，但是单一的微生物处理污水的效果是比较差的。中国专利(cn10689957a)公开了一种植物益生菌除臭剂，由嗜酸乳酸菌、芽孢杆菌及光合均等复合菌配合柠檬、鱼腥草、苍术、续断、段、青风藤等提取液组成，通过植物的氧化还原以及微生物的发酵产生协同作用，可用于污泥、养殖场除臭处理，也可用于河道及养殖场污水处理，但是其并没有实际用于处理污水，也没有明确其处理污水的效果。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是在于提供一种可以高效降解污水中有机物、消除恶臭气体，抑制有害病原菌的繁殖，可实现降低bod、cod，净化水质的益生菌剂。

本发明的另一个目的是在于提供一种简单、低成本制备所述益生菌剂的方法。

本发明的第三个目的是在于提供所述益生菌剂在处理有机废水中的应用，将其添加在有机污染废水中，可以高效降解污水中有机物、消除恶臭气体，抑制有害病原菌的繁殖，实现有机废水净化。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于污水处理的益生菌剂，其包含由益生菌和中草药提取物组成的活性组分：所述益生菌包含乳酸菌群、酵母菌群和丝状菌群；所述中草药提取物由包含黄连、金银花、马齿苋、苦参、茵陈和野菊花在内的中草药原料提取得到。

本发明的技术方案提出的益生菌剂主体由益生菌和中草药组成，两者主要对污水中的有机污染物的降解具有协同增效作用。本发明采用的黄连、金银花、马齿苋、苦参、茵陈和野菊花等中草药成分在其中起到关键作用：一方面，中草药的成分本身包含可以氧化还原有机物的活性组分，可以对易挥发的臭味化合物进行氧化还原，如硫化氢、胺类化合物等，起到消除污水中臭味的作用，同时对部分微生物难以分解的有机物进行初步氧化还原生成微生物可以进一步降解的有机中间体，从而起到协助微生物降解有机物的作用；另一方面，大量实验表明，这些中草药成分包含的活性组分能够有效促进有益菌的增殖，而对其他有害菌的繁殖具有明显的抑制作用；因此，本发明技术方案采用的益生菌剂具有适应环境能力强，且对有机污染物分解能力强的特点。

优选的方案，所述活性组分中益生菌的质量百分比含量为60～80％，中草药提取物的质量百分比含量为20～40％。

较优选的方案，所述益生菌剂中有效益生菌含量≥2*10⁹cfu/ml。

较优选的方案，所述益生菌剂中中草药提取物含量≥5g/ml。

较优选的方案，所述益生菌由乳酸菌、酵母菌和丝状菌基础菌种，通过驯化、复合培养、筛选得到。通过驯化和复合培养筛选到的优势菌株其适应环境的能力强，且各种优势菌株之间的适应性强，具有更好的协同作用能力。

优选的方案，所述中草药提取物由黄连、金银花、马齿苋、苦参、茵陈和野菊花按质量比1～5:15～25:10～15:15～20:5～10:5～10通过乙醇提取得到。中草药按适当的比例混合进行提取，获得的有效成分具有更高的活性，改善益生菌剂对污水的处理效果。较优选的方案，所述中草药提取物的固含量为5～30％。

本发明还提供了一种用于污水处理的益生菌剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将乳酸菌、酵母菌和丝状菌三种基础菌种分别植入有机污水中进行驯化后，进行复合培养、筛选，得到优势菌株；

2)以乙醇溶液为溶剂，对包含黄连、金银花、马齿苋、苦参、茵陈和野菊花在内的中草药原料粉末通过渗漉法提取，得到中草药提取物；

3)将优势菌株和中草药提取物混合，即得。

优选的方案，将乳酸菌、酵母菌和丝状菌三种基础菌种分别植入cod浓度大于400的有机污水中进行驯化，初步筛选三种适应高cod和bod环境的生产菌株；筛选出的乳酸菌株和酵母菌株进行复合培养，所得复合培养液与筛选出的丝状菌株复合培养，最后筛选和确定各菌种适应复合培养环境的优势菌株。

较优选的方案，所述复合培养采用的培养基包含以下组分：淀粉80～180质量份、葡萄糖10～30质量份、氯化钠5～10质量份、蛋白胨10～30质量份、甘油6～15质量份；培养基的ph为2.6～4.8；复合培养过程中温度为20～35℃，时间为12～72小时。

优选的方案，将包含黄连、金银花、马齿苋、苦参、茵陈和野菊花在内的中草药原料粉末采用60～80％乙醇溶液浸渍膨胀后，填装至渗漉筒内，盖不锈钢孔板压牢，打开放料阀，缓缓加入60～80％乙醇溶液，排空，关闭放料阀，盖上渗漉筒，浸渍20～30小时，打开放料阀进行渗漉，渗漉速度以1000g药材每分钟流出2～3ml滤液计量，收集滤液与排空流出的乙醇溶液混合，即得中草药提取物。

较优选的方案，优势菌株和中草药提取物混合后，以5～7℃/min的速率升温至35～50℃，再以5～7℃/min的速率降温至室温，并震荡10～30min，即得益生菌剂。

本发明的技术方案以乳酸菌、酵母菌和丝状菌为主导，协同其他有益微生物共同作用，同时加入不同中药材的提取物质，产生抗氧化物质，通过氧化、还原、发酵等途径，分解有机物，形成有益菌优势菌群，抑制有害菌的繁殖。

本发明的益生菌株通过如下方法筛选得到：首先选择乳酸菌、酵母菌、丝状菌为基础菌种，将这些菌种分别植入cod浓度大于400的有机污水中进行适应性驯化，初步筛选适用高cod、bod的优势菌株，将优选的乳酸菌和酵母菌复合培养，再将复合培养液与丝状菌复合培养，最后筛选和确定各菌种适应复合培养环境的生产菌株。其中培养基为淀粉80～180g、葡萄糖10～30g、氯化钠5～10g、蛋白胨10～30g、甘油5～10ml，ph为2.6～4.8，培养温度为20～35℃，培养时间为12～72小时，经过上述三个步骤的复合培养，便可得到优势生产益生菌。

本发明的益生菌剂由以下方法制备而成，按照重量份将黄连、金银花、马齿苋、苦参、茵陈、野菊花混合后粉碎成药粉，采用渗漉法进行提取。(1)将药粉置于有盖的不锈钢桶内，加70％乙醇液搅拌均匀，湿润密闭放置1小时以上，使充分膨胀。(2)将湿润膨胀后的药物样品拌松弄散，适当加压，药粉填装不得超过渗漉筒的2/3高处。(3)药粉面上盖不锈钢孔板压牢，打开渗漉筒下面的放料阀，并放一容器，然后缓缓加入70％乙醇液。(4)待排出药粉粉粒之间的空气，并有乙醇流出约20l左右，关闭放料阀，盖上漉筒、浸渍24小时。(5)浸渍达到工艺规定时间后，开放料阀进行渗漉，控制渗漉速度一般为1000g药材每分钟流出2～3ml，滤液放入贮液缸内，并将排空时的乙醇液倒入贮液缸。(6)溶剂渗漉完后，收集提取渗漉液。(7)在提取物中加入益生菌，以2℃/min的速率升温至50℃，以3℃/min的速率降温至室温，同时震荡30min后得到。

本发明还提供了所述益生菌剂的应用，将其应用于有机污染废水或污泥的净化处理。

本发明的益生菌剂可用于污水、污泥治理，益生菌剂稀释10～20倍均匀投放，投放量每平方米0.5～0.6kg。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：

1)本发明的益生菌剂可以快速有效消除污水中的恶臭气体，促进有机污染物降解，降低bod、cod，净化水质，提高污水处理系统的净化能力；

2)本发明的益生菌剂以乳酸菌、酵母菌和丝状菌为主导，协同其他有益微生物共同作用，同时配入不同中草药活性成分，各组分之间的协同作用能力强，不但可以高效分解有机物，而且可以抑制有害菌的繁殖。

3)本发明的益生菌剂中乳酸菌系、酵母菌系、丝状菌系三种安全微生物共生互利链结，可自动辨别与杀灭有害病原菌，形成有益菌优势菌群，抑制有害菌的繁殖。

4)本发明的益生菌剂在使用过程中用量少，效果显著。

5)本发明的益生菌剂的制备方法简单、成本低，有利于推广应用。

附图说明

【图1】为实施例1清水河的黑臭污水在处理前的照片；

【图2】为实施例1采用益生菌剂用于清水河的黑臭污水处理后的照片。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。

实施例1

益生菌剂包含有效益生菌量约为3*10⁹cfu/ml，中草药提取物含量约8g/ml。益生菌量重量约占70％，中草药提取物重量约占30％(固含量约为25％)。

益生菌的驯化筛选：首先选择乳酸菌、酵母菌、丝状菌为基础菌种，将这些菌种分别植入cod浓度为500的有机污水中进行适应性驯化，初步筛选适用高cod、bod的优势菌株，将优选的乳酸菌和酵母菌复合培养，再将复合培养液与丝状菌复合培养，最后筛选和确定各菌种适应复合培养环境的生产菌株。其中培养基为淀粉100g、葡萄糖20g、氯化钠8g、蛋白胨20g、甘油6ml，ph为3，培养温度为25℃，培养时间为30小时，经过上述三个步骤的复合培养，便可得到优势生产益生菌。

中草药提取物的制备：由黄连、金银花、马齿苋、苦参、茵陈和野菊花按质量比1:15:10:15:5:5通过乙醇溶剂采用渗漉法提取得到。具体提取过程如下：(1)将药粉置于有盖的不锈钢桶内，加70％乙醇液搅拌均匀，湿润密闭放置1小时以上，使充分膨胀。(2)将湿润膨胀后的药物样品拌松弄散，适当加压，药粉填装不得超过渗漉筒的2/3高处。(3)药粉面上盖不锈钢孔板压牢，打开渗漉筒下面的放料阀，并放一容器，然后缓缓加入70％乙醇液。(4)待排出药粉粉粒之间的空气，并有乙醇流出约20l左右，关闭放料阀，盖上漉筒、浸渍24小时。(5)浸渍达到工艺规定时间后，开放料阀进行渗漉，控制渗漉速度一般为1000g药材每分钟流出2～3ml，滤液放入贮液缸内，并将排空时的乙醇液倒入贮液缸。(6)溶剂渗漉完后，收集提取渗漉液。

益生菌剂的制备：在中草药提取物中加入益生菌，以6℃/min的速率升温至50℃，以6℃/min的速率降温至室温，同时震荡30min后得到。

应用实施例：将益生菌剂用于处理污水的方法：益生菌剂用于清水河的黑臭污水处理，益生菌剂稀释15倍均匀投放，投放量每平方米0.5kg。处理前后对比照片如下图1和图2所示，具体数据如表1所示：

从表1中可以看出，清水河三个检测点位的水质情况在益生菌投放后有了明显的改善，透明度增加了2倍以上，其中溶解氧、氨氮、cod、bod等都有了明显的下降，说明该益生菌可以快速有效消除污水中的恶臭气体，抑制有害病原菌的繁殖；促进有机污染物分解，降低bod、cod，净化水质；提高污水处理系统的净化能力，缩短曝气时间，减少污泥的产生量；加速土壤中有害物质的分解，彻底改善土壤微生态环境；有机垃圾堆肥处理，实现资源的无害化处理。对比例1

益生菌的驯化筛选如实施例1：

益生菌剂包含有效益生菌量约为3*10⁹cfu/ml，不包含中草药提取物。

应用实施例：将益生菌剂用于处理污水的方法：益生菌剂用于清水河的黑臭污水处理，益生菌剂稀释15倍均匀投放，投放量每平方米0.5kg。处理前后对比具体数据如表2所示：

从表2中可以看出，清水河三个检测点位的水质情况在益生菌投放后并没有明显改善，透明度也未有任何变化，其中cod、bod等都有了微小的下降，下降幅度在10％以内，说明该益生菌对污水中的恶臭气体有微弱的改善作用，因其中未添加有效成分-中草药成分，因此除臭除污效果较差,进一步说明本发明的中草药成分很重要，不可缺少。

对比例2

中草药提取物的制备如实施例所示。

益生菌剂中中草药提取物含量约8g/ml，不包含益生菌组分。

应用实施例：将益生菌剂用于处理污水的方法：益生菌剂用于清水河的黑臭污水处理，益生菌剂稀释15倍均匀投放，投放量每平方米0.5kg。处理前后对比具体数据如表3所示：

从表3中可以看出，清水河三个检测点位的水质情况在益生菌投放后并没有明显改善，透明度也未有任何变化，其中cod、bod等都有了微小的下降，下降幅度在10％以内，说明该益生菌对污水中的恶臭气体有微弱的改善作用，因其中未添加有效成分-益生菌剂，因此除臭除污效果较差,进一步说明本发明的益生菌剂各成份均很重要，不可缺少，缺少其一，将会影响本发明的除污除臭的效果。

对比例3

益生菌剂包含有效益生菌量约为3*10⁹cfu/ml，中草药提取物含量约8g/ml。益生菌量重量约占70％，中草药提取物重量约占30％。

益生菌的驯化筛选如实施例1。

中草药提取物的制备：由黄连、金银花、马齿苋、苦参按质量比1:15:10:15通过乙醇溶剂采用渗漉法提取得到。具体提取过程如下：(1)将药粉置于有盖的不锈钢桶内，加70％乙醇液搅拌均匀，湿润密闭放置1小时以上，使充分膨胀。(2)将湿润膨胀后的药物样品拌松弄散，适当加压，药粉填装不得超过渗漉筒的2/3高处。(3)药粉面上盖不锈钢孔板压牢，打开渗漉筒下面的放料阀，并放一容器，然后缓缓加入70％乙醇液。(4)待排出药粉粉粒之间的空气，并有乙醇流出约20l左右，关闭放料阀，盖上漉筒、浸渍24小时。(5)浸渍达到工艺规定时间后，开放料阀进行渗漉，控制渗漉速度一般为1000g药材每分钟流出2～3ml，滤液放入贮液缸内，并将排空时的乙醇液倒入贮液缸。(6)溶剂渗漉完后，收集提取渗漉液。

益生菌剂的应用方法如实施例1所示：用于清水河的黑臭污水处理，具体数据如下表4所示：

从表4中可以看出，清水河三个检测点位的水质情况在对比例3投放后有明显改善，检测点1的透明度增加到50％，其中cod、bod等都有了较大幅度的下降，最大下降至40％以上，说明该益生菌对污水中的恶臭气体有较好改善作用，但与实施例1效果对比，改善效果稍差于实施例1，主要是因为其中的重要成份-中草药部分中少添加了茵陈和野菊花2味药材，因此除臭除污效果较实施例1的全成份稍差,进一步说明本发明的益生菌剂各组分很重要，且各组分之间具有协同增效作用，不可缺少，缺少其一都会影响除污除臭的效果。