复合微生物菌剂的开发及其在生活污水处理中的应用

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近年来,在环保理念的不断深入下,我们国家的环境治理已经取得了很大的进展,但仍然存在着生活污水未经处理排放的问题。生活污水的成分复杂且污染物浓度较高,特别是其中的COD和NH4+-N,不仅影响水生态环境,甚至危害人类的健康。因此,其高效处理对于经济的可持续发展以及生态环境的保护都具有很重要的意义。利用生物强化技术分离筛选出的特定微生物,具有适应能力强、繁殖快且有效去除污染物的优点。结合现代分子生物技术将筛选出的微生物制备成复合微生物菌剂,可更加高效的进行生活污水处理。投加菌剂可以提高微生物在污水中对化学需氧量(COD)和氨氮(NH4+-N)的降解能力,提高污水处理系统的抗冲击能力,提高污水处理效率,相关结果也可以为复合微生物菌剂的进一步开发和利用提供理论依据。本文以生活污水为实验对象,为开发去除COD和NH4+-N的复合微生物菌剂进行一系列实验,得到以下结果:(1)从土壤中筛选出6株COD和NH4+-N的去除菌,利用16S r DNA序列分析进行物种鉴定,并且通过革兰氏染色、生理生化鉴定和扫描电镜(SEM)辅助验证,确定了菌株的种属:贝莱斯芽孢杆菌Y2(Bacillus velezensis Y2)、地衣芽孢杆菌L2(Bacillus licheniformis L2)和解脂耶氏酵母菌J2(Yarrowia lipolytica J2);(2)通过单一变量实验,分别改变了贝莱斯芽孢杆菌Y2、地衣芽孢杆菌L2和解脂耶氏酵母菌J2三种菌株的生长环境(培养基原料、碳氮添加量、接菌量以及发酵时间),确定了各菌株的适宜发酵条件:贝莱斯芽孢杆菌Y2的培养基原料选择棉籽饼粉+蔗糖(1:0.1329),添加量为5.0 g/100 m L,当接菌量为10~8CFU(colony forming unit)/m L,发酵时间为6 h时,微生物量最大;地衣芽孢杆菌L2的培养基原料为豆粕粉+棉籽饼粉(0.3689:0.6570),添加量为5.0 g/100 m L,接菌量为10~9CFU/m L,发酵时间在6 h时,微生物量最大;解脂耶氏酵母菌J2培养基原料选择豆粕粉+棉籽饼粉(0.3689:0.6570),添加量为5.0 g/100 m L,接菌量为1010CFU/m L,发酵时间为10 h时,微生物量最大。(3)进行菌液配比正交试验和优化组合实验确定了复合微生物菌剂的配方为贝莱斯芽孢杆菌Y2(3.0%)、地衣芽孢杆菌L2(9.0%)、解脂耶氏酵母菌J2(4.5%);通过对复合微生物菌剂净化人工生活污水的影响因素的探究,确定最佳去除条件为:接菌量2.5%,处理时间为3天,转速为120-160 r/min;(4)通过在实验室条件下模拟北方地区污水处理厂夏冬两季的好氧池,在不利用其他处理工艺的条件下,将复合微生物菌剂分别投加到人工生活污水和实际生活污水中以探究其去除COD和NH4+-N的能力,结果表明30℃条件下复合微生物菌剂对实际生活污水中COD和NH4+-N的去除率在处理第6天时最大,为79.86%和84.15%;10℃条件下复合微生物菌剂对实际生活污水中COD和NH4+-N的去除率分别在处理第5天和第7天时最高,为55.22%和24.01%,与未投加菌剂的污水去除率相比具有较好的处理效果。本实验开发的复合微生物菌剂对于生活污水的治理具有一定的效果,为未来的菌剂的大规模生产和利用提供了理论指导。
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