利用餐厨垃圾制备有氧反硝化复合菌剂的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种利用餐厨垃圾生产具有高效脱氮功能的有氧反硝化复合菌剂的方法，以及该菌剂在污水处理和水产养殖系统中的应用，属于环境保护技术领域。本发明专利技术采用的有氧反硝化菌株是从环境中分离筛选出来的两株具有异养硝化‑有养反硝化功能的高效脱氮细菌：红球菌(

【技术实现步骤摘要】
利用餐厨垃圾制备有氧反硝化复合菌剂的方法及其应用
本专利技术涉及一种资源化利用餐厨垃圾生产具有高效脱氮功能的有氧反硝化复合菌剂的方法，以及该菌剂在污水处理系统中的应用，属于环境保护

技术介绍
近年来，我国餐饮业飞速发展，每天都产生大量餐厨垃圾。据研究统计，我国城市每年产生6000万t以上餐厨垃圾，处理成本高昂。另一方面，餐厨垃圾含有淀粉、纤维素、蛋白质等丰富的营养物质，具有很大的利用价值。因此，餐厨垃圾资源化利用已成为当前的研究热点。总氮含量过高是水体污染和富营养化的主要因素之一。微生物脱氮方法以其高效率、低成本、无二次污染等种种优势而被广泛认可，成为环境科学和水处理领域关注研究的热点，但是目前已有的污水处理工艺对总氮的脱除效果不佳，通常需要添加大量碳源来提升反硝化脱氮效果，大幅度增加了处理成本。有氧反硝化是指微生物在有一定溶解氧浓度的污水中，利用硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化的过程。有氧反硝化菌的发现，打破了反硝化反应只能在厌氧条件下进行的传统认知，使得同步硝化反硝化(SimultaneousNitrificationandDenitrification,SND)成为可能。近年来，微生物菌剂净化水质的研究和应用越来越深入和广泛。中国专利技术专利(申请号：201110006790.0)中公开了一株嗜吡啶红球菌(Rhodococcuspyridinivorans)CPZ-24菌株，保藏编号为CGMCCNo.4401，该菌株具有异养硝化和好氧反硝化作用，该菌在脱氮过程中，产生99％的气体为N2，还有少量N2O、NO、NO2；该菌株的培养基主要以琥珀酸钠提供碳源，(NH4)2SO4提供氮源，还有K2HPO4、NaCl、MgSO4、MnSO4、FeSO4等无机盐组成。中国专利技术专利(申请号：201110416893.4)中公开了一株红球菌菌株(硝深-1)，保藏编号为CGMCCNo.5277，其具有在低温好氧条件下去除污水中亚硝酸盐氮的能力。特别是在8-12℃的条件下，对污水中亚硝酸盐氮去除有明显的强化作用，接种本专利技术的红球菌与未接种菌的污水进行比较，亚硝酸盐氮去除率提高了约为10％；该菌株的培养基以乙酸钠为提供碳源，(NH4)2SO4提供氮源，还有K2HPO4、NaCl、MgSO4、MnSO4、FeSO4等无机盐组成。综上所述，具有脱氮功能的菌株报道较多，其培养方法也各不相同，但是，未见采用餐厨垃圾培养具有脱氮功能的复合菌的报道。餐厨垃圾中的油脂含量比较高，用于一般脱氮菌的培养比较困难，也会影响菌剂的应用。
技术实现思路
：为了克服现有技术的上述缺陷，本申请专利技术人分离筛选出两株具有异养硝化-有氧反硝化功能的高效脱氮细菌——红球菌(Rhodococcussp.)YY12菌株和枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)HA2菌株，为生物强化污水脱氮奠定了基础。本申请的专利技术人以餐厨垃圾为原料，培养有氧反硝化复合菌，并制备高效稳定的菌剂，将菌剂用于强化污水处理工艺的脱氮效率，可提高出水的水质，降低运行成本，实用性强。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术所使用的菌株是由专利技术人从环境中分离筛选出来的2株有氧反硝化菌，其中1株是具有高效去除污水中氨氮和总氮的红球菌(Rhodococcussp.)YY12菌株，该菌株于2012年12月3日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCCNo.6924；另1株是具有高效降解油脂和有氧反硝化功能的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)HA2菌株，该菌株于2019年05月20日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCCNo.17825。本专利技术所述的有氧反硝化复合菌剂的生产步骤如下：S1、餐厨垃圾预处理：用匀浆机将收集的餐厨垃圾充分搅碎，过50目筛；将滤过的浆液煮沸10-30分钟，静置15-50分钟，使油相和水相分离，用分液漏斗将油水分离；回收上层的油脂用于生物柴油原料，另做处理；下层的水相用于制备微生物培养基；S2、培养基制备：用自来水稀释步骤1得到的餐厨垃圾水相组分到COD含量为20～80g/L；用氢氧化钠水溶液调节其pH到7.0～8.0，于110～126℃灭菌10～30分钟，得到菌剂生产培养基；将菌剂生产培养基与LB培养基1:1混合，于115～126℃灭菌15～30分钟，得到液体种子培养基；S3、液体种子制备：将步骤2得到液体种子培养基按照体积比10％～20％的量装入三角瓶中，分别接种斜面保藏的红球菌YY12菌株和枯草芽孢杆菌HA2菌株，于25～35℃，120～200转/分振荡培养18～36小时，得到液体种子；S4、液态发酵：向装有菌剂生产培养基的发酵罐中先接种体积比为2％～7％的枯草芽孢杆菌HA2液体种子，连续通无菌空气，从起始温度25～35℃开始，在10～15小时内，梯度升温到50～65℃，维持1～2小时；再冷却降温到起始温度，接种体积比为5％～9％的红球菌YY12液体种子，继续培养16～20小时；发酵液经平板细菌计数，活菌数达到2.0×109CFU/毫升以上，所得发酵液可以作为液体菌剂直接使用；S5、固体菌剂制备：以过200目筛的硅藻土为载体，按照发酵液∶硅藻土为2∶1～1∶5的重量比，将发酵液添加到硅藻土中，充分混合均匀，冷冻干燥或自然通风干燥至菌剂含水量20％以下，得到固体菌剂，包装，存放在阴凉干燥处，备用。本专利技术另一方面提供上述的有氧反硝化复合菌剂在污水处理过程中的使用方法包括如下步骤：将上述制备的有氧反硝化复合菌剂添加到污水处理系统的曝气池中，在有溶解氧的条件下，强化污水脱氮效果。在MBR工艺中添加本专利技术实施例提供的液体菌剂后，对总氮的去除率可提升55％以上；在A2O污水处理工艺中添加本专利技术实施例提供的固体菌剂后，对氨氮的去除率可提升30％以上，对总氮的去除率可提升25％以上。本专利技术第三方面提供上述的有氧反硝化复合菌剂在水产养殖中的使用方法包括如下步骤：上述制备的固体菌剂用清水稀释10～100倍，混合均匀，按照每立方米水体10-100毫升稀释液的用量均匀泼洒到水产养殖的水塘中，夏季5～10天泼洒1次，其他季节10～20天泼洒1次，可以显著降低养殖水体中的氨氮和亚硝态氮含量，保持水质不超标。本申请至少具有以下有益效果之一：本申请利用餐厨垃圾制备有氧反硝化复合菌剂的方法，一方面将餐厨垃圾变废为宝，降低对环境的污染，节省处理成本，并通过变温培养、连续接种的方式，制备复合菌剂；另一方面所制备的有氧反硝化复合菌脱氮能力强，将其应用于污水脱氮，能够大幅度降低污水处理成本，将其应用于水产养殖，能够去除养殖水体中的氨氮和亚硝态氮，保持优良水质。具体实施方式：实施例1：餐厨垃圾制备液体有氧反硝化复合菌剂1、餐厨垃圾预处理：用匀浆机将收集的餐厨垃圾充分搅碎，过50目筛；将滤过的浆液煮沸20分钟，静置35分钟，使油相和水相分离，用分液漏斗将油水分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用餐厨垃圾制备有氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：/nS1、餐厨垃圾预处理：用匀浆机将收集的餐厨垃圾充分搅碎，过50目筛；将滤过的浆液煮沸10-30分钟，静置15-50分钟，使油相和水相分离，用分液漏斗将油水分离；回收上层的油脂用于生物柴油原料，另做处理；下层的水相用于制备微生物培养基；/nS2、培养基制备：用自来水稀释步骤S1得到的餐厨垃圾水相组分到COD含量为20～80g/L；用氢氧化钠水溶液调节其pH到7.0～8.0，于110～126℃灭菌10～30分钟，得到菌剂生产培养基；将菌剂生产培养基与LB培养基1:1混合，于115～126℃灭菌15～30分钟，得到液体种子培养基；/nS3、液体种子制备：将步骤2得到液体种子培养基按照体积比10%～20%的量装入三角瓶中，分别接种斜面保藏的红球菌YY12菌株和枯草芽孢杆菌 HA2菌株，于25～35℃，120～200转/分振荡培养18～36小时，得到液体种子；/nS4、液态发酵：向装有菌剂生产培养基的发酵罐中先接种体积比为2％～7％的枯草芽孢杆菌 HA2液体种子，连续通无菌空气，从起始温度25～35℃开始，在10～15小时内，梯度升温到50～65℃，维持1～2小时；再冷却降温到起始温度，接种体积比为5％～9％的红球菌YY12液体种子，继续培养16～20小时；发酵液经平板细菌计数，活菌数达到2.0×10...

【技术特征摘要】
1.一种利用餐厨垃圾制备有氧反硝化复合菌剂的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
S1、餐厨垃圾预处理：用匀浆机将收集的餐厨垃圾充分搅碎，过50目筛；将滤过的浆液煮沸10-30分钟，静置15-50分钟，使油相和水相分离，用分液漏斗将油水分离；回收上层的油脂用于生物柴油原料，另做处理；下层的水相用于制备微生物培养基；
S2、培养基制备：用自来水稀释步骤S1得到的餐厨垃圾水相组分到COD含量为20～80g/L；用氢氧化钠水溶液调节其pH到7.0～8.0，于110～126℃灭菌10～30分钟，得到菌剂生产培养基；将菌剂生产培养基与LB培养基1:1混合，于115～126℃灭菌15～30分钟，得到液体种子培养基；
S3、液体种子制备：将步骤2得到液体种子培养基按照体积比10%～20%的量装入三角瓶中，分别接种斜面保藏的红球菌YY12菌株和枯草芽孢杆菌HA2菌株，于25～35℃，120～200转/分振荡培养18～36小时，得到液体种子；
S4、液态发酵：向装有菌剂生产培养基的发酵罐中先接种体积比为2％～7％的枯草芽孢杆菌HA2液体种子，连续通无菌空气，从起始温度25～35℃开始，在10～15小时内，梯度升温到50～65℃，维持1～2小时；再冷却降温到起始温度，接种体积比为5％～9％的红球菌Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志辉，宁欣强，张楠，宋曼娇，陈月月，卢广亮，张洪生，
申请(专利权)人：北京华晨吉光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11