專利名稱：含有混合微生物(bm-s-1)的微生物制劑及利用它的河川和湖水的生物處理方法及污泥自 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含有混合微生物(BM-S-I)的微生物制劑及利用它的河川·湖水的生物處理方法及污泥自消化工序，本發明利用該微生物制劑在不經過物理·化學預處理的情形下對污染的支流及河川、湖水進行生物處理，還能實現懸浮污泥的再利用。
背景技術：
一般來說，河川是由污染水質的生活污水、產業廢水、畜產廢水等污染的。尤其是，這些污染源中的生活污水及畜產廢水大部分與人們的基本生活圈有密切關系。而且，由于產業發達而增加的高濃縮、高功能難分解性物質使得河川或湖水的污染更加嚴重。前述污染物是混有各種有機物與殘留化學藥品的難分解性廢水，在全世界范圍內主要憑借重視“物理·化學處理工序”的最終處理系統進行處理，利用微生物的“生物處理工序”則僅發揮著輔助作用。目前為止，韓國國內各地區對河川的污染限制各不相同，雖然按照非常嚴格的基準進行管理，但現有技術卻幾乎無法符合允許排放基準。亦即，目前為止的技術無法在前述河川、湖水的污染物處理上達到令人滿意的處理水平，更何況，把這些環境改成適合生物處理的環境時在流量調節、懸浮污泥及其它環境方面有很多困難。各地方自治政府舉起營造生態河川的旗幟為污染河川的凈化投入了龐大費用，但因為污染速度快于復原速度而導致費用增加，其污染程度也是日益嚴重，因此迫切需要開發出改善生活環境的親環境管理對策及有效處理方法。而且，由于造成居民民怨的市區河川惡臭及污水發生量的增加而需要增設成本龐大的處理設施等，面對日益增加的經濟負擔，上述對策與方法顯得越發具有迫切性。
發明內容
發明需要解決的技術課題為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種利用微生物制劑的河川、湖水的生物處理方法及污泥自消化工序，提出了利用含有混合微生物(BM-S-I)的微生物制劑針對污染程度較高的市區河川、支流及湖水的水質及水棲環境進行生物處理的可能性，不僅針對現有處理方法提出了經濟低廉的運用方法，還能對河川、湖水處理過程中發生的懸浮污泥進行再利用。本發明的另一個目的是提供一種含有混合微生物(BM-S-I)的微生物制劑，可以顯著地減少市中心暗渠之類的高污染市區河川與現有河川、湖水處理中發生的高成本費用。
解決課題的技術方案為了達到上述目的，本發明的利用微生物制劑的河川·湖水的生物處理方法包括下列步驟把混合了寄存編號為KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到I重量％、 稻殼粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇廢木I到5重量％、糖蜜I到10 重量％及作為其余成分的水(80 95重量％ )的微生物液劑維持在18到30°C制備復合微生物液劑的步驟；由選自稻殼粉末、泥煤苔粉末、米糠粉末及香菇廢木干燥粉末中的一種以上的培養原料70到90重量％及所述復合微生物液劑10到30重量％所構成的混合原料的制備步驟；在65°C 90°C的高溫條件下，針對所述混合原料100重量份接種混合微生物 (BM-S-I)O. 01到I重量份的高溫接種步驟；把高溫接種的混合原料予以培養的培養步驟； 把經過所述培養步驟的混合原料予以干燥而使得微生物制劑產品化的干燥步驟；及把所述微生物制劑投入污染的河川或湖水的投入步驟。本發明的微生物制劑由寄存編號為KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到 I重量％、稻殼粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇廢木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及水80 95重量％混合制成。本發明的污泥自消化工序包括下列步驟對于水100重量份，投入包含混合微生物(BM-S-I)的微生物制劑O. I I重量份、糖蜜I 10重量份后培養2 5天的培養原液制備步驟；針對上述培養原液添加10倍 100倍的水予以稀釋后，對于稀釋后的培養原液 100重量份投入糖蜜I 10重量份培養2 5天制成活性微生物液的活性微生物液制備步驟；把所述活性微生物液撒布到污染的湖水或河川的撒布步驟；把所述活性微生物分解造成的懸浮污泥捕集到培養池，放入相當于污泥體積的約1/100 3/100的活性微生物液后進行兼性厭氧分解而把污泥液化的液化污泥液制備步驟；及混合所述液化污泥液10 30 重量％與所述活性微生物70 90重量％后重新投入河川、湖水以誘導微生物自消化的污泥減量步驟。有益效果對于被視為高濃度難分解性的市區河川，與現有的物理 化學處理工藝相比，適用本發明河川、湖水的生物處理方法時單靠生物處理就能得到優異的處理效率，還能顯著地減少污泥的發生比率。不僅如此，本發明還能減輕地方自治政府的環境費用負擔，減少湖水及河川水質管理的成本。
圖I是本發明較佳實施方式的利用微生物制劑的河川 湖水的生物處理方法的流程圖。圖2是本發明較佳實施方式的利用微生物制劑的河川 湖水污泥的自消化工序的流程圖。
具體實施例方式本發明使用的混合微生物(BM-S-I)在2010年10月20日以寄存編號第 KCTCl 1789BP寄存在韓國生命工學研究院微生物資源中心以作為其寄存機關。上述混合微生物的分離鑒定結果，其由包括普雷沃氏菌科(Prevotellaceae_uc_s)、乳酸桿菌屬(LactobaciIlus_uc)、類布氏乳桿菌(Lactobacillusparabuchneri)、乳酸桿菌科 (Lactobacillaceae_uc_s)、類干釀乳桿菌(Lactobacillus paracasei)、Lactobacillus parafarraginis、Lactobacillus camelliae、食木暮乳桿菌(Lactobacillus manihotivorans)、羅旺醋桿菌(Acetobacter lovaniensis) > ZiIfIflii (Ethanoligenens_ uc)、韋榮氏球菌科(Veillonellaceae_uc_s) > Lactobacillus similis、Lactobacillus harbinensis、紅螺菌目(Rhodospirillales_uc_s)及其它130多種各式各樣的細菌及酵母等構成。本發明提供了把上述寄存編號為KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)作為有效成分的微生物制劑、利用它處理河川、湖水的生物處理方法及污泥自消化工序。在此，優選地，河川包括市區河川、暗渠、一般河川及巨大河川，湖水包括農業用及一般水邊湖。下面詳細說明本發明的內容。上述本發明所使用的混合微生物(BM-S-I)的分離過程如下。采取土壤試料(竹子腐葉土、反芻胃未消化物、闊葉樹腐葉土)后與粉碎成80 120篩目的培養基(米糠、稻殼、鋸末、蛋殼、貝殼、泥煤苔)混合并形成水分活性40 60%后在半樹蔭狀態的土壤培養 90天。把混合了米糠30%重量、稻殼20%重量、泥煤苔20%重量、鋸末30%重量的培養基調整為水分活性60%后，在這里以整體培養基重量的O. 01%接種經過培養過程的試料并且在65 90°C的溫度接種4小時后，發酵3星期制成水分濃度為8%以下的粉末狀混合微生物(BM-S-I)。利用這樣分離出來的微生物種菌以下列方法制備本發明的微生物制劑。首先，把寄存編號為KCTC 11789BP的混合微生物(BM-S_1)0. 01到I重量％、稻殼粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香燕廢木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及作為其余成分的水(80 95重量％)混合制成復合微生物液劑。然后，把所述復合微生物液劑在維持18到30°C溫度的情形下以4 8小時的間隔利用30到80ml3/min的空氣曝氣I到2小時的過程每天重復4次，培養7到10天。此時，根據本發明人的研究結果，曝氣等條件是最佳結果，本領域的技術人士雖然可以對上述培養條件稍作變化，但應知道該變化不會脫離本發明的權利范圍。然后，制備選自稻殼粉末、泥煤苔粉末、米糠粉末及香菇廢木干燥粉末中的一種以上的培養原料70到90重量％及上述復合微生物液劑10到30重量％所構成的混合原料， 然后執行針對上述混合原料100重量份接種混合微生物(BM-S-l)O. 01到I重量份的高溫接種步驟。在此，培養原料可以使用容易得到并且成本較低的稻殼、農副產物或林副產物等。所述培養原料可以單獨使用上述稻殼、農副產物、林副產物或者組合后使用，優選地，事先把上述培養原料粉碎成150篩目(mesh)左右以粉末狀使用。把所述混合及粉碎后的原料放進旋轉培養基后，為了維持適合微生物發酵的環境而利用復合微生物液劑調節水分，然后接種含有桿菌(bacillus)屬菌株或乳酸菌的混合微生物(BM-S-I)。上述混合微生物(BM-S-I)沒有人為過濾地直接采取具有季節、環境多樣性的土壤的微生物相后，在天然物培養基上經過9個月的環境適應過程去掉有害性后制成粉末狀。尤其在本發明的一個實施方式中，接種了上述混合微生物(BM-S-I)的培養原料在65°C到90°C的溫度以20到200rpm/min的速度攪拌6到8小時地進行了高溫接種。考慮到一般微生物接種在20°C到40°C范圍進行，可知本發明的微生物制劑是在高溫條件下進行的。使用前述接種溫度的原因是為了抑制不必要的微生物增殖并維持本發明的微生物的活性。在高溫接種步驟后，進行培養步驟把上述接種的混合原料培養10 15天，然后為了讓微生物制劑產品化而進行干燥步驟。干燥步驟在無慮微生物制劑熱變性的范圍內可以使用公知的一切干燥方法而沒有特別限制。本發明的一個實施方式在旋轉培養基里以170 180rpm/min的速度進行自然干燥8小時。而且，本發明不排除把微生物直接添加到處理環境，可持續維持微生物活性的形態則以吸附在載體的形態添加較為有效。載入微生物時雖然可以通過載體表面的單純吸附進行載入，但在固定化載體上載入較為有利。亦即，利用固定化載體時能提高微生物的活性并縮短分解時間，因此該形態較佳。把微生物包埋固定化后添加的形態可以使微生物的活動穩定并活性化。前述方法的具體實例已經有公知的各種方法。根據上述本發明的水處理方法，利用本發明的微生物制劑可以把高污染負荷的河川、湖水具體降低到基準值以下的水平。只要是能夠載入上述微生物后投入湖水、河川的材料，微生物載入用載體可以使用公知的任何材料，但以微生物的高效載入觀點來說，優選地，使用可以使微生物強力吸附在載體表面的材料、可以使微生物侵入微細空隙內以提高保管維持能力的多孔性材料、微粒子凝集而得以實際提高吸附或吸附表面積的材料。具體地說，可以是纖維素、葡萄聚糖 (dextran)、瓊脂糖(Agarose)之類的多糖類；膠原、凝膠(gelatin)、白蛋白之類的非活性蛋白質；離子交換樹脂、聚氯乙烯之類的合成高分子化合物；陶瓷或多孔性玻璃之類的無機物；瓊脂(agar-agar)、海藻酸(alginic acid)、卡拉膠(carrageenan)之類的天然碳氫化物；或醋酸纖維素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、環氧樹脂、熱硬化性樹脂、聚酯、聚苯乙烯、聚氨酯之類可以作為包埋載體而得的高分子化合物等。而且，也可以利用由木質素(Iignin)、 淀粉、甲殼素(chitin)、殼寡糖(Chitosan)、濾紙、木片等構成的材料。在微生物的載入和固定化中，尤其以載體物質內含有微生物的載入形態，即包埋固定化較佳。載體的較佳形狀為概略球狀、概略立方體狀、概略長方體狀、圓筒形或管(tube)狀，其中以容易制作的概略球狀或者可以增加比面積的近乎長方體狀更佳。載體的制作方法可以使用現有的任何方法。例如，把微生物與載體物質(或其前驅體)的混合溶液滴入非溶性液體內使液體里的液滴固化而制備微生物載入用載體粒子的分散物的方法，把微生物與載體物質(或其前驅體)的混合溶液以低溫化、添加膠化劑或固化劑等方法予以固化后把固化體切成適當大小后制成載入有微生物的長方體粒子的方法，把微生物與載體物質(或其前驅體)的混合溶液擠出并從噴嘴注入非溶性液體內后在液體內予以固化得到微生物載入用載體的固化物后切成適當大小的圓筒形粒子的方法，或者此時擠出成型噴嘴使用環形而得到圓環狀(管狀)的微生物載入用載體粒子的方法。包埋固定化法的特征是可以把菌體維持在高濃度狀態，因此提高處理效率并可以把增殖較慢的菌固定化。而且，對Ph、溫度等條件變化的耐性較大并且可承受高負荷狀態。包埋固定化法只要能圈住微生物并且在載體內維持微生物的活性、維持高物理強度足以長時間使用，就不予限制，其包括下列方法丙烯酰胺法、瓊脂 (agar-agar)-丙烯酰胺法、PVA-硼酸法、PVA-冷凍法、光硬化性樹脂法、丙烯酸系合成高分子樹脂法、聚丙烯酸鈉法、海藻酸鈉法、K-卡拉膠(carrageenan)法等。作為另一個包埋固定化方法，可以在活性碳粒子上予以固定化。作為再一個包埋固定化方法，可以把特定微生物固定化在碳纖維布上。把煤焦浙青高溫熔融放射予以不溶碳化后得到的纖維是作為載體使用的碳纖維的一例。優選地，使用直徑I 30 μ m的碳纖維所構成的厚O. 3 6. 0_、單位重量20 300g/m2的碳纖維。而且，本發明的微生物制劑可以視需要而添加各種添加劑， 例如礦物(凝聚劑)、海藻酸及其鹽、有機酸、保護性膠體增粘劑、成型化用制劑等。按照前文所示方式制成的微生物制劑的添加方法，只要能夠均勻地分散在處理池內就能采取任何方法。例如，可以在處理池的廢水里投入空氣后通過排水凈化或攪拌機等進行攪拌而把微生物從收容容器直接手動投入。處理湖水、河川的復數處理池的整體容量與滯留時間根據廢水量而不同，一般來說，把復數處理池整體的廢水滯留時間調整為2天到7天左右。優選地，把滯留時間調整到3天到5天左右。所構成的處理池數量雖然沒有限制，但從效率與裝置成本觀點說，以3到5個池較佳。處理微生物制劑時可以測定pH、DO(溶氧)、處理前后的COD值等因素后進行管理。pH為2. 8 9. 5，以3. 5 8. 5較佳，也可以根據所適用環境的性質而選擇更窄的管理幅度。DO為3. Omg/L 12. Omg/L,以4. Omg/L 7. Omg/L較佳。 pH可以通過添加酸或堿的方式進行控制，DO則在污水里投入空氣并通過調節排水凈化量的方式進行控制。特定化合物的濃度測定雖然可以使用直接定量，但是在管理上的實際方法則以對應于濃度的值而使用C0D。測量COD時，優選地，測量起始污染水處理池入口與最終處理水出口雙方的濃度。污染水處理池的營養源可以投入適合微生物生育的碳源、氮源或有機營養源、無機營養源。作為有機營養源投入聚蛋白胨(Polyeptone)、酵母濃縮液、肉濃縮液、糖蜜等，作為無機營養源投入各種磷酸鹽、鎂鹽等，有機營養源的添加量是廢水量的0. 001 0. 5重量％，以0. 01 0. 05重量％較佳，無機營養源的添加量是有機營養源的 0. I I重量％左右。該量不是限定性的，可以根據微生物適用環境的狀態適當地選擇。接著，本發明把混合了寄存編號為KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到 I重量％、稻殼粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇廢木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及作為其余成分的水(80 95重量％ )后構成的微生物制劑也屬于本發明的權利范圍，在此先予闡明。在此，優選地，微生物制劑是粉末狀，或者所述微生物制劑是活性微生物液形態。利用憑借上述構成得到的微生物制劑進行的河川、湖水污泥自消化工序如下實行。首先，對于水100重量份投入利用了混合微生物(BM-S-I)的微生物制劑0. I I重量份、糖蜜I 10重量份后，在常溫(10 30°C )培養2 5天制成培養原液。然后，對上述培養原液添加10倍 100倍的水予以稀釋后，對于稀釋后的培養原液100重量份投入糖蜜I 10重量份并且在常溫(10 30°C )培養2 5天制成活性微生物液。然后，把活性微生物撒布到污染的湖水或河川，優選地，上述湖水以市區河川、暗渠、一般河川較為適合，上述湖水以農業用湖水及一般水邊湖較為適合。然后，把上述活性微生物分解造成的懸浮污泥捕集到培養池，放入相當于污泥體積的約1/100 3/100的活性微生物液后進行兼性厭氧分解而把污泥液化。然后，混合液化污泥液10 30重量％與活性微生物70 90重量％后重新投入河川、湖水，重復執行上述過程而實現污泥的自消化。下面結合實施例與實驗例詳細說明本發明的內容。然而，它們只是詳細說明本發明而不能限定本發明的權利范圍。實施例I混合微牛物(BM-S-I)的培養在90°C下熱處理含有微生物的土壤試料(泥煤苔、竹子腐葉土、反芻胃未消化物、 闊葉樹腐葉土)40分鐘后在研缽磨勻，然后取出試料Ig在O. 85% NaCl 9mL上懸浮后，稀釋成10°到10_7。把各稀釋懸浮液IOOyL在TSA、BL、BBL培養基(DIFC0公司)上劃線 (streak)，在28°C培養而培養出混合微生物(BM-S-I)。從利用焦磷酸測序(pyrosequencing)分離上述混合微生物(BM-S-l)的結果得知，其由包括普雷沃氏菌科(Prevotellaceae_uc_s)、乳酸桿菌屬(LactobaciIlus_uc)、類布氏乳桿菌(Lactobacillus parabuchneri)、乳酸桿菌科(LactobaciIlaceae_uc_s)、類干釀乳桿菌(Lactobacillus paracasei)、Lactobacillus parafarraginis、Lactobacillus camelliae、食木薯乳桿菌(Lactobacillus manihotivorans)、羅旺醋桿菌(Acetobacter lovaniensis)、乙酉享桿菌(Ethanoligenens_uc)、韋榮氏球菌科(Veillonellaceae_uc_s)、 Lactobacillus similis、Lactobacillus harbinensis 及紅螺菌目(Rhodospirillales_ uc_s)在內的130多種各式各樣的細菌(參考表I)及酵母(博伊丁假絲酵母(Candida boidinii))構成。表I
權利要求
1.一種利用微生物制劑的河川和湖水的生物處理方法，包括下列步驟把混合了寄存編號為KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到I重量％、稻殼粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香燕廢木I到5重量％、糖蜜I到10重量％ 及作為其余成分的水(80 95重量％ )的微生物液劑維持在18到30°C制備復合微生物液劑的步驟；由選自稻殼粉末、泥煤苔粉末、米糠粉末及香燕廢木干燥粉末中的一種以上的培養原料70到90重量％及所述復合微生物液劑10到30重量％所構成的混合原料的制備步驟；在65°C 90°C的高溫條件下，針對所述混合原料100重量份接種混合微生物 (BM-S-l)O. 01到I重量份的高溫接種步驟；把高溫接種的混合原料予以培養的培養步驟；把經過所述培養步驟的混合原料予以干燥而使得微生物制劑產品化的干燥步驟；及把所述微生物制劑投入污染的河川或湖水的投入步驟。
2.一種微生物制劑，其特征在于由寄存編號為KCTC 11789BP的混合微生物(BM_S_1)0. 01到I重量％、稻殼粉末I到10 重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香燕廢木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及水80 95重量％混合制成。
3.一種利用微生物制劑的污泥自消化工序，包括下列步驟對于水100重量份，投入包含混合微生物(BM-S-I)的微生物制劑O. I I重量份、糖蜜I 10重量份后培養2 5天的培養原液制備步驟；針對上述培養原液添加10倍 100倍的水予以稀釋后，對于稀釋后的培養原液100重量份投入糖蜜I 10重量份培養2 5天制成活性微生物液的活性微生物液制備步驟；把所述活性微生物液撒布到污染的湖水或河川的撒布步驟；把所述活性微生物分解造成的懸浮污泥捕集到培養池，放入相當于污泥體積的約 1/100 3/100的活性微生物液后進行兼性厭氧分解而把污泥液化的液化污泥液制備步驟；混合上述液化污泥液10 30重量％與上述活性微生物70 90重量％后重新投入河川、湖水以誘導微生物自消化的污泥減量步驟。
4.根據權利要求3所述的污泥自消化工序，其特征在于含有上述混合微生物(BM-S-I)的微生物制劑由寄存編號為KCTC11789BP的混合微生物(BM-S-l)O. 01到I重量％、稻殼粉末I到10重量％、泥煤苔粉末I到10重量％、香菇廢木I到5重量％、糖蜜I到10重量％及水80 95重量％混合制成。
全文摘要
本發明利用微生物制劑的河川和湖水的生物處理方法包括下列步驟制備復合微生物液劑的步驟，混合原料的制備步驟，高溫接種步驟，把高溫接種的混合原料予以培養的培養步驟，把經過所述培養步驟的混合原料予以干燥而使得微生物制劑產品化的干燥步驟，及把所述微生物制劑投入污染的河川或湖水的投入步驟。
文檔編號C02F3/34GK102583772SQ20121001330
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月13日 優先權日2011年1月14日
發明者金仁淑, 金宏基, 金鐘泰, 高成哲 申請人:Bm有限公司, 韓國海洋大學產學合作基金會