本發(fā)明屬于微生物環(huán)保領域，具體涉及一種脫氨氮的復合微生物菌劑及其應用。

背景技術：

伴隨著工業(yè)生產的發(fā)展及人們生活水平的提高，工業(yè)污水量及城市生活污水量以驚人的速度猛增，這些污水或已經或正在污染著人類賴以生存的江、河及湖泊，已構成威脅人類生存環(huán)境的原因之一，尤其是水體受到氮元素的污染。含氮化合物的過量排放，使原有的生態(tài)系統(tǒng)失衡，引起藻類大量繁殖，從而導致水體富營養(yǎng)化。因此氨氮的去除是污水處理的關鍵。

現(xiàn)有的污水處理方法中，如生化法、曝氣增氧法、過濾法等，不僅投資大，占地面積大，運行費用高，且處理能力和處理效果不理想；再如單純的混凝法，存在處理效果差，運行成本高，容易造成二次污染等問題。另外，現(xiàn)有的污水處理方法，大都存在著需要配套的管網系統(tǒng)以及如何回用中水等問題，我國大部分污水處理廠的BOD、COD和TP等都比較容易達標，但是總氮及氨氮處理達標很困難。因此，當務之急是要尋求一種行之有效的污水處理方法，以解決日趨嚴重的污水排放問題。

生物脫氮工藝是現(xiàn)代含氮廢水處理常用的處理方法，具有成本低、環(huán)境污染小、有機氨氮工業(yè)廢水和生活污水中氨氮降解效果更好等優(yōu)點。傳統(tǒng)生物脫氮一般包括兩個過程：自養(yǎng)菌在好氧條件下的硝化過程和異養(yǎng)菌在缺氧或厭氧條件下的反硝化過程。這就要求反應裝置中設置好氧和缺氧/厭氧階段，裝置龐大，此外傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在對高負荷有機物濃度敏感等許多難以克服的問題。相比之下，由于異養(yǎng)硝化菌具有菌株生長速度快、可利用底物更加廣泛、環(huán)境適應能力強等優(yōu)點，以異養(yǎng)硝化菌為主要功能性微生物的新型脫氮工藝獲得更多的重視。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術的不足，提供了一種脫氨氮的復合微生物菌劑。

本發(fā)明還提供了該復合微生物菌劑的應用。

本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

一種脫氨氮的復合微生物菌劑，是由雷氏普羅威登斯菌(Providencia rettgeri)、乳微桿菌(Microbacterium lactium)、德式乳桿菌(Lactobacillus delbrueckii)和嗜糞紅球菌(Rhodococcus coprophilus)按照5：2.5：1：5的體積比制得的。

所述雷氏普羅威登斯菌的活菌數(shù)為1-9×10¹⁰個/g，乳微桿菌的活菌數(shù)為1-9×10⁷個/g，德式乳桿菌的活菌數(shù)為1-9×10⁸個/g，嗜糞紅球菌的活菌數(shù)為1-9×10¹⁰個/g。

所述復合微生物菌劑是由以下步驟制備得到的：

1)分別將雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌在各自的液體培養(yǎng)基上進行一級種子培養(yǎng)活化，得各菌的活化培養(yǎng)液；

所述培養(yǎng)條件為25-30℃下培養(yǎng)1-2天；

2)將各菌的活化培養(yǎng)液按照5-15％的接種量分別接種于各自的液體培養(yǎng)基上，于25-30℃條件下培養(yǎng)2-3天，分別至培養(yǎng)液中活菌數(shù)達到雷氏普羅威登斯菌1-9×10¹⁰個/g、乳微桿菌1-9×10⁷個/g、德式乳桿菌1-9×10⁸個/g、嗜糞紅球菌1-9×10¹⁰個/g時停止培養(yǎng)，分別得雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌；

3)將步驟2)得到的雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌按照5：2.5：1：5的體積比混合，得復合菌；將復合菌離心去除上清液，將菌體加入2-3倍復合菌體積的無菌水，得復合菌懸液；

4)將復合菌懸液與浮石混合吸附12h，得吸附液；

5)將聚乙烯醇在80-90℃水浴加熱攪拌至完全溶解，加入海藻酸鈉混合均勻，靜置冷卻至30℃，得包埋劑；

6)將吸附液和包埋劑混合均勻，得混合載體；

7)以CaCl₂飽和硼酸溶液為交聯(lián)劑，將混合載體逐滴滴入交聯(lián)劑中，形成固定化細胞顆粒，4℃交聯(lián)24h，生理鹽水清洗，4℃保存，得復合微生物菌劑；

所述CaCl₂飽和硼酸溶液中CaCl₂為5％。

所述雷氏普羅威登斯菌的培養(yǎng)基為異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基；所述乳微桿菌和德式乳桿菌的培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；所述嗜糞紅球菌的培養(yǎng)基為M65培養(yǎng)基。

所述異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基的配方為：(NH₄)₂SO₄0.5g，乙酸鈉2g，維氏鹽溶液50mL，蒸餾水1000mL；所述維氏鹽溶液的配方為：K₂HPO₄5g，MgSO₄·7H₂O2.5g，NaCl2.5g，F(xiàn)eSO₄·7H₂O0.05g，MnSO₄·4H₂O0.05g，蒸餾水1000mL；

所述牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方為：牛肉膏5g，蛋白胨10g，NaCl 5g，蒸餾水1000mL；115℃，0.1Mp滅菌30min；

所述M65培養(yǎng)基的配方為：酵母粉4g，葡萄糖4g，麥芽提取物10g，蒸餾水1000mL。

所述復合菌懸液與浮石的質量比為10：3；所述浮石為80目天然浮石；所述聚乙烯醇和海藻酸鈉的質量比為2：1。

所述吸附液和包埋劑的體積比為1：10；所述混合載體和交聯(lián)劑的體積比為1：5。

所述復合微生物菌劑在含氨氮廢水處理中的應用。

所述復合微生物菌劑的活菌數(shù)為5億/g，在含氨氮廢水中的接入量為0.5-15％，處理溫度為25-35℃，pH6-10。

所述含氨氮廢水的濃度為20-100mg/L。

本發(fā)明的雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌和嗜糞紅球菌均購自中國普通微生物菌種保藏管理中心(地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院中科院微生物研究所)，其中雷氏普羅威登斯菌(Providencia rettgeri)編號為No.7544、乳微桿菌(Microbacterium lactium)編號為No.1.10475和嗜糞紅球菌編號為No.4.1813(Rhodococcus coprophilus)；德式乳桿菌(Lactobacillus delbrueckii)為常規(guī)市售菌種。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的復合微生物菌劑通過四種菌的合理配合，再經過吸附法和包埋法相結合形成固定化細胞顆粒，顯著增強復合微生物菌劑的氨氮降解能力及穩(wěn)定性，在污水、河道景觀水等處理工藝脫氮投放后即能形成優(yōu)勢菌群，處理時間短，迅速降低污水的氨氮指標，具有廣闊的應用前景。

2.本發(fā)明的復合微生物菌劑的氨氮去除率可達99％以上，顯著降低水體中的氨氮含量，改善水質狀況，使廢水達到排放標準，同時該復合微生物菌劑具有好氧反硝化的功能，亞硝酸鹽和硝酸鹽無積累，對COD也有較好的去除效果。

3.本發(fā)明的復合微生物菌劑使用方便，用量少。

附圖說明

圖1為本發(fā)明脫氨氮的復合微生物菌劑實物圖。

圖2為實施例1和對比例1-3復合微生物菌劑的氨氮降解圖。

圖3為實施例1和對比例1-3復合微生物菌劑的COD降解圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

一種脫氨氮的復合微生物菌劑，是由雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌按照5：2.5：1：5的體積比制得的。

所述復合微生物菌劑是由以下步驟制備得到的：

1)分別將雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌在各自的液體培養(yǎng)基上進行一級種子培養(yǎng)活化，得各菌的活化培養(yǎng)液；

所述培養(yǎng)條件為25-30℃下培養(yǎng)1-2天；

2)將各菌的活化培養(yǎng)液按照5-15％的接種量分別接種于各自的液體培養(yǎng)基上，于25-30℃條件下培養(yǎng)2-3天，分別至培養(yǎng)液中活菌數(shù)達到雷氏普羅威登斯菌1-9×10¹⁰個/g、乳微桿菌1-9×10⁷個/g、德式乳桿菌1-9×10⁸個/g、嗜糞紅球菌1-9×10¹⁰個/g時停止培養(yǎng)，分別得雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌；

3)將步驟2)得到的雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌按照5：2.5：1：5的體積比混合，得復合菌；將復合菌離心去除上清液，將菌體加入2-3倍復合菌體積的無菌水，得復合菌懸液；

4)將復合菌懸液與浮石混合吸附12h，得吸附液；

5)將聚乙烯醇在80-90℃水浴加熱攪拌至完全溶解，加入海藻酸鈉混合均勻，靜置冷卻至30℃，得包埋劑；

6)將吸附液和包埋劑混合均勻，得混合載體；

7)以CaCl₂飽和硼酸溶液為交聯(lián)劑，將混合載體逐滴滴入交聯(lián)劑中，形成固定化細胞顆粒，4℃交聯(lián)24h，生理鹽水清洗，4℃保存，得復合微生物菌劑；

所述CaCl₂飽和硼酸溶液中CaCl₂為5％。

所述雷氏普羅威登斯菌的培養(yǎng)基為異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基；所述乳微桿菌和德式乳桿菌的培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；所述嗜糞紅球菌的培養(yǎng)基為M65培養(yǎng)基。

所述異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基的配方為：(NH₄)₂SO₄0.5g，乙酸鈉2g，維氏鹽溶液50mL，蒸餾水1000mL；所述維氏鹽溶液的配方為：K₂HPO₄5g，MgSO₄·7H₂O2.5g，NaCl2.5g，F(xiàn)eSO₄·7H₂O0.05g，MnSO₄·4H₂O0.05g，蒸餾水1000mL；

所述牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方為：牛肉膏5g，蛋白胨10g，NaCl5g，蒸餾水1000mL；115℃，0.1Mp滅菌30min；

所述M65培養(yǎng)基的配方為：酵母粉4g，葡萄糖4g，麥芽提取物10g，蒸餾水1000mL。

所述復合菌懸液與浮石的質量比為10：3；所述浮石為80目天然浮石；所述聚乙烯醇和海藻酸鈉的質量比為2：1。

所述吸附液和包埋劑的體積比為1：10；所述混合載體和交聯(lián)劑的體積比為1：5。

所述復合微生物菌劑在含氨氮廢水處理中的應用。

所述復合微生物菌劑的活菌數(shù)為5億/g，在含氨氮廢水中的接入量為0.5-15％，處理溫度為25-35℃，pH6-10。

所述含氨氮廢水的濃度為20-100mg/L。

隨機選取50顆復合微生物菌劑顆粒，用電子數(shù)顯游標卡尺測其粒徑約為5mm。

隨機選取50顆復合微生物菌劑顆粒，濾干表面水分后稱重，實驗表明每顆復合微生物菌劑顆粒重量約為0.07g。

隨機選取50顆復合微生物菌劑顆粒，加入50mL蒸餾水，置于搖床于30℃、300r/min條件下震蕩，24h后觀察顆粒沒有出現(xiàn)破損，說明復合微生物菌劑的穩(wěn)定性較好。

配制100mL濃度為1％的藍墨水溶液，加入1g復合微生物菌劑，搖床震蕩24h，以空白蒸餾水作為參比，測定吸附前后溶液在406nm處的吸光度，表明復合微生物菌劑傳質性能較好。

對比例1

一種脫氨氮的復合微生物菌劑，是由雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌按照5：2.5：1：5的體積比制得的。

所述復合微生物菌劑是由以下步驟制備得到的：

1)分別將雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌在各自的液體培養(yǎng)基上進行一級種子培養(yǎng)活化，得各菌的活化培養(yǎng)液；

所述培養(yǎng)條件為25-30℃下培養(yǎng)1-2天；

所述雷氏普羅威登斯菌的培養(yǎng)基為異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基；所述乳微桿菌和德式乳桿菌的培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；所述嗜糞紅球菌的培養(yǎng)基為M65培養(yǎng)基。

所述異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基的配方為：(NH₄)₂SO₄0.5g，乙酸鈉2g，維氏鹽溶液50mL，蒸餾水1000mL；所述維氏鹽溶液的配方為：K₂HPO₄5g，MgSO₄·7H₂O2.5g，NaCl2.5g，F(xiàn)eSO₄·7H₂O0.05g，MnSO₄·4H₂O0.05g，蒸餾水1000mL；

所述牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方為：牛肉膏5g，蛋白胨10g，NaCl5g，蒸餾水1000mL；115℃，0.1Mp滅菌30min；

所述M65培養(yǎng)基的配方為：酵母粉4g，葡萄糖4g，麥芽提取物10g，蒸餾水1000mL。

2)將各菌的活化培養(yǎng)液按照5-15％的接種量分別接種于各自的液體培養(yǎng)基上，于25-30℃條件下培養(yǎng)2-3天，分別至培養(yǎng)液中活菌數(shù)達到雷氏普羅威登斯菌1-9×10¹⁰個/g、乳微桿菌1-9×10⁷個/g、德式乳桿菌1-9×10⁸個/g、嗜糞紅球菌1-9×10¹⁰個/g時停止培養(yǎng)，分別得雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌；

3)將步驟2)得到的雷氏普羅威登斯菌、乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌按照5：2.5：1：5的體積比混合，得復合菌；將復合菌離心去除上清液，將菌體加入2-3倍復合菌體積的無菌水，得復合微生物菌劑。

對比例2

一種脫氨氮的復合微生物菌劑，是由以下步驟制備得到的：

1)將雷氏普羅威登斯菌在液體培養(yǎng)基上進行一級種子培養(yǎng)活化，得活化培養(yǎng)液；

所述培養(yǎng)條件為25-30℃下培養(yǎng)1-2天；

所述雷氏普羅威登斯菌的培養(yǎng)基為異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基；

所述異養(yǎng)硝化培養(yǎng)基的配方為：(NH₄)₂SO₄ 0.5g，乙酸鈉2g，維氏鹽溶液50mL，蒸餾水1000mL；所述維氏鹽溶液的配方為：K₂HPO₄5g，MgSO₄·7H₂O2.5g，NaCl2.5g，F(xiàn)eSO₄·7H₂O0.05g，MnSO₄·4H₂O0.05g，蒸餾水1000mL；

2)將活化培養(yǎng)液按照5-15％的接種量接種于液體培養(yǎng)基上，于25-30℃條件下培養(yǎng)2-3天，至培養(yǎng)液中活菌數(shù)達到雷氏普羅威登斯菌1-9×10¹⁰個/g時停止培養(yǎng)，分別得雷氏普羅威登斯菌；

3)將步驟2)得到的雷氏普羅威登斯菌離心去除上清液，將菌體加入2-3倍雷氏普羅威登斯菌體積的無菌水，得復合微生物菌劑。

對比例3

一種脫氨氮的復合微生物菌劑，是由乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌按照2.5：1：5的體積比制得的。

所述復合微生物菌劑是由以下步驟制備得到的：

1)分別將乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌在各自的液體培養(yǎng)基上進行一級種子培養(yǎng)活化，得各菌的活化培養(yǎng)液；

所述培養(yǎng)條件為25-30℃下培養(yǎng)1-2天；

所述乳微桿菌和德式乳桿菌的培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；所述嗜糞紅球菌的培養(yǎng)基為M65培養(yǎng)基。

所述牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方為：牛肉膏5g，蛋白胨10g，NaCl5g，蒸餾水1000mL；115℃，0.1Mp滅菌30min；

所述M65培養(yǎng)基的配方為：酵母粉4g，葡萄糖4g，麥芽提取物10g，蒸餾水1000mL。

2)將各菌的活化培養(yǎng)液按照5-15％的接種量分別接種于各自的液體培養(yǎng)基上，于25-30℃條件下培養(yǎng)2-3天，分別至培養(yǎng)液中活菌數(shù)達到乳微桿菌1-9×10⁷個/g、德式乳桿菌1-9×10⁸個/g、嗜糞紅球菌1-9×10¹⁰個/g時停止培養(yǎng)，分別得乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌；

3)將步驟2)得到的乳微桿菌、德式乳桿菌和嗜糞紅球菌按照5：2.5：1：5的體積比混合，得復合菌；將復合菌離心去除上清液，將菌體加入2-3倍復合菌體積的無菌水，得復合微生物菌劑。

脫氨氮的復合微生物菌劑在降低污水氨氮和COD指標試驗

按照表1配制模擬人工污水，調節(jié)污水氨氮濃度為100mg/L，COD為500mg/L，pH為5-8，水溫為25-35℃。

表1模擬人工污水成分

將實施例1和對比例1-3制備的復合微生物菌劑5g分別添加至100mL模擬污水中，對照組污水不添加任何物質，每隔4h取上清液檢測氨氮和COD，其結果如圖2和3所示。

實驗結果可知，實施例1的氨氮降解率為99％，對比例1的氨氮降解率為88.4％，對比例2的氨氮降解率為42.5％，對比例3的氨氮降解率為3.6％；實施例1的COD去除率為93％，對比例1的COD去除率為85.3％，對比例2的COD去除率為55.1％，對比例3的COD去除率為6.5％。由此可知，本發(fā)明脫氨氮的復合微生物菌劑可以高效降低氨氮和COD，各菌協(xié)同作用大，效果好，適用于河道、景觀水等氮含量較高的水處理，并能使氨氮廢水在短時間內達到排放標準。