一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌群、菌剂及其应用的制作方法
本发明涉及废水、污水处理和微生物，尤其涉及一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌群、菌剂及其应用。
背景技术：
1、目前国内大量的制浆造纸企业生产化机浆，其化机浆废水是指采用化学机械法（如ctmp、apmp）制浆过程中产生的废水，具有以下显著特点：
2、1.污染物浓度高，负荷大：
3、化学需氧量cod浓度：通常在10000-30000mg/l之间，高浓废水甚至可达50000mg/l以上；bod5浓度：约为3000-10000mg/l，b/c比一般在0.2-0.35之间，可生化性较差；浮物含量：ss浓度可达1000-5000mg/l，主要为细小纤维、树皮屑等。
4、2.成分复杂，难降解物质多：
5、木质素及其衍生物：占总有机物的30%-50%，结构稳定，难以生物降解；半纤维素、糖类、树脂酸：部分可生物降解，但易形成复杂的有机混合物；无机盐类：含有大量的na+、k+、ca2+等阳离子以及so42-、cl-等阴离子；毒性物质：含有少量的萜烯类、酚类等对微生物有毒害作用的物质。
6、3.色度高，水温高：
7、色度可达1000-5000倍，主要由木质素及其衍生物引起；水温通常在40-60℃之间，不利于常规微生物的生长繁殖。
8、4.水质水量波动大：
9、不同工段差异：制浆、洗涤、筛选等工段排出的废水水差异显著；生产周期影响：间歇式生产导致废水排放量和污染物浓度波动剧烈，波动幅度可达±50%。
10、就目前所有的制浆废水而言，其化机浆废水的处理难度是最大的，其主要处理难度及目前现有处理技术及问题如下：
11、1.可生化性差，直接生物处理效果不佳：
12、原因：废水中含有大量难降解的木质素及其衍生物，b/c比低（0.2-0.35）；现有的处理状况：直接采用好氧生物处理，cod去除率仅为40%-60%，难以达到排放标准，所以目前在生化之后增加相对投入和运行成本较高的物化及高级氧化等技术的工艺路线；存在的问题：其生化处理效率偏低，深度处理成本较高，且污泥产生量大。
13、2.毒性物质抑制微生物活性：
14、抑制因子：萜烯类、酚类等物质对微生物细胞膜和酶系统有破坏作用；现有处理方法：高浓度废水直接进入生化系统，会导致微生物中毒失活，处理效率急剧下降；存在问题：生化系统稳定性差，出水cod波动大。
15、3.色度去除困难：
16、成因：木质素及其衍生物是主要的发色物质，结构稳定，难以被常规方法去除；目前处理状况：常规生化处理后出水色度仍可达数百倍，无法满足排放标准；存在问题：出水色度高，后端深度处理药剂使用量。
17、针对化机浆废水的处理现状：
18、目前化机浆废水处理的通常采用"预处理-生化处理-深度处理"的组合工艺：
19、1.预处理阶段：物理处理：采用格栅、筛网、气浮等去除悬浮物和纤维；化学处理：采用加酸、加碱调节ph值，投加混凝剂去除部分有机物和色度；生物预处理：采用预酸化、厌氧水解等提高废水可生化性。
20、2.生化处理阶段：
21、厌氧处理：采用ic反应器、uasb等高效厌氧反应器，去除大部分有机物；好氧处理：采用氧化沟、生物接触氧化等工艺，进一步降解残余有机物。
22、3.深度处理阶段：
23、物化深度处理：采用混凝沉淀、过滤、活性炭吸附等去除悬浮物和残余有机物；高级氧化处理：采用fenton氧化、臭氧氧化等去除难降解有机物和色度。
24、特别是当前生化处理效率偏低，通常厌氧处理效率在30~50%之间，好氧处理环节在40%左右，其水质厌氧进水cod在7000~10000mg/l之间，厌氧出水cod在3500~6000mg/l之间，其好氧处理之后cod在2000~4000mg/l之间，且出水氨氮高，色度大，远超其排放标准；所以生化之后需要通过多级深度处理才能达到排放标准，这样就导致其化机浆废水的处理面临巨大的挑战：其一：处理成本极高，特别是末端的深度处理成本高达20元/吨水，其主要成本来源双氧水，硫酸亚铁及pam等；其二：污泥产量大，含有大量难降解有机物通过后端加药产生的无机盐类，脱水性能差，处置困难，易造成二次污染。
技术实现思路
1、针对废水、污水处理技术领域中，解决了如何通过制备用于化机浆废水处理的复合微生物菌群或菌剂，在低成本且不产生二次污染或固体废弃物的前提下，提高化机浆废水生化处理阶段cod去除效率的技术问题。本发明提供了一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌群、菌剂及其应用，将微生物技术应用于生化系统，从处理工艺源头强化化机浆废水cod的去除，不仅提高了去除效率、降低了运行成本，还解决了投资高和二次污染的问题，实现了低成本、无害化的技术突破，在化机浆废水和污水处理中具有广泛的应用前景。
2、本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
3、本发明第一方面公开了一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌群，包括：嗜热反硝化地芽孢杆菌（geobacillus thermodenitrificans），保藏编号为：cgmcc no.31848；calidifermentibacillus hisashii，保藏编号为：cgmcc no.31843；嗜热脂肪土芽孢杆菌（geobacillus stearothermophilus），保藏编号为：cgmcc no.31849；普通高温放线菌（thermoactinomyces vulgaris），保藏编号为：cgmcc no.31846；嗜热乳酸苍白杆菌（pallidibacillus thermolactis），保藏编号为：cgmcc no.31847；保藏日期均为：2024年09月03日，保藏单位名称均为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（cgmcc），地址均为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；其中，
4、嗜热反硝化地芽孢杆菌（geobacillus thermodenitrificans）：calidifermentibacillus hisashii：嗜热脂肪土芽孢杆菌（geobacillusstearothermophilus）：普通高温放线菌（thermoactinomyces vulgaris）：嗜热乳酸苍白杆菌（pallidibacillus thermolactis）的有效活菌数比为：（10~15%）：（20~30%）：（20~30%）：（10~30%）：（10~25%）。
5、进一步的，嗜热反硝化地芽孢杆菌（geobacillus thermodenitrificans）：calidifermentibacillus hisashii：嗜热脂肪土芽孢杆菌（geobacillusstearothermophilus）：普通高温放线菌（thermoactinomyces vulgaris）：嗜热乳酸苍白杆菌（pallidibacillus thermolactis）的最佳菌株配比为：15%：25%：20%：15%：15%。
6、进一步的，嗜热反硝化地芽孢杆菌（geobacillus thermodenitrificans）：calidifermentibacillus hisashii：嗜热脂肪土芽孢杆菌（geobacillusstearothermophilus）：普通高温放线菌（thermoactinomyces vulgaris）：嗜热乳酸苍白杆菌（pallidibacillus thermolactis）的最佳菌株配比为：12%：30%：25%：18%：15%。
7、本发明第二方面公开了一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌剂，包括一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌群。
8、本发明第三方面公开了一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌群或一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌剂在化机浆废水中的应用。
9、本发明第四方面公开了一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌群或一种用于化机浆废水处理的复合微生物菌剂在化机浆废水中的使用方法，包括：
10、取复合微生物菌群或复合微生物菌剂投加至生化系统中，与化机浆废水混合。
11、进一步的，投加的方法包括：
12、生化系统温度满足30℃至60℃，do值大于0.5mg/l；
13、投加点为：生化系统的好氧池进水端且溶解氧不低于0.5mg/l处；
14、每去除1kg化机浆废水中的化学需氧量cod，微生物菌群或复合微生物菌剂的投加量为0.01kg至0.03kg。
15、进一步的，生化系统最佳温度为40℃。
16、本发明的有益效果是：
17、通过大量实验验证本发明公开的用于化机浆废水处理的复合微生物菌群或菌剂中的每个微生物菌株在特定得环境下分泌不同酶的能力如下：
18、嗜热反硝化地芽孢杆菌（geobacillus thermodenitrificans）在温度40度以上，高盐分环境下分泌硝酸还原酶，亚硝酸还原酶和纤维素酶；对化机浆废水的含氮污染物及木质素及苯酚类污染物具有去除能力；
19、calidifermentibacillus hisashii分泌a-淀粉酶，木聚糖酶，对化机浆废水中的复杂碳链结构污染物具有开环和降解能力；
20、嗜热脂肪土芽孢杆菌（geobacillus stearothermophilus）在高温高盐环境下保持良好的活性且分泌大量的碳水化合物代谢酶的a-淀粉酶和普鲁兰酶，对废水中的碳链结构的污染物均有良好的降解能力；
21、普通高温放线菌（thermoactinomyces vulgaris）适应42度以上的生存环境，适应高碱度高盐分环境，分泌脂肪酶，木聚糖酶，纤维素酶。对化机浆废水中木质素和纤维素和半木质素均有良好的降解作用，同时对木材中细胞组织液及木材中的脂类物质具有良好的降解作用；
22、嗜热乳酸苍白杆菌（pallidibacillus thermolactis）适应45度以上环境，分泌丙酮酸激酶，碳水化合物代谢酶中的纤维素酶。对化机浆废水中的酮类物质及木质素和纤维素等复杂污染物均有良好的降解能力。
23、上述菌株通过分泌多种酶，对化机浆废水中的木质素、纤维素及半纤维素进行分解。同时，这些酶也能作用于生化系统中老化或死亡的微生物菌体，将其不同组分物质分解，为复合微生物菌群/菌剂提供能量。被分解的有机基质（包括污泥菌体）最终转化为二氧化碳和水，从而实现cod去除。此外，菌株还可将废水中吸附的部分有机基质分解转化为二氧化碳和水。同时，该菌群通过微生物间的竞争抑制作用，有效抑制部分杂菌的生长。
24、通过在生化系统投加本发明公开的用于化机浆废水处理的复合微生物菌群或菌剂使得化机浆废水生化处理效率显著提高，并具有以下特点：
25、1、无额外增加构筑物或设备投资的情况下，运行费用吨水增加0.3~0.8元/吨水，降低了化机浆废水处理运行过程的成本，预期可以降低生化之后化学处理费用1.0元/吨以上；
26、2、相对传统生化处理技术cod去除率提高了20~50%；
27、3、生化系统的耐受温度相对传统的生物处理38度左右可以提高到45度，有效解决了化机废水温度高冷却难度大的问题；
28、4、该技术为化机浆废水采用生物处理工艺路线就可达标排放的可行性方案，且处理过程相对传统技术污泥产量更低，环境更友好。
29、该发明技术适用于化机浆废水生化处理效率偏低、生化出水cod较高，致使后端化学处理承受较大压力的情形；通过该技术可大幅提升生化系统cod去除效率，降低处理成本和装置投资，且具有活性高、投资低、能耗少、操作方便、不产生二次污染等优点。
30、生物保藏说明：
31、（1）生物材料：st-a003，分类命名：嗜热反硝化地芽孢杆菌（geobacillusthermodenitrificans），保藏编号为：cgmcc no.31848；保藏日期为：2024年09月03日，保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（cgmcc），地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
32、（2）生物材料：sw-b104，分类命名：calidifermentibacillus hisashii，保藏编号为：cgmcc no.31843；保藏日期为：2024年09月03日，保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（cgmcc），地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
33、（3）生物材料：st-a005，分类命名：嗜热脂肪土芽孢杆菌（geobacillusstearothermophilus），保藏编号为：cgmcc no.31849；保藏日期为：2024年09月03日，保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（cgmcc），地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
34、（4）生物材料：sw-b108，分类命名：普通高温放线菌（thermoactinomycesvulgaris），保藏编号为：cgmcc no.31846；保藏日期为：2024年09月03日，保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（cgmcc），地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
35、（5）生物材料：sw-b109，分类命名：嗜热乳酸苍白杆菌（pallidibacillusthermolactis），保藏编号为：cgmcc no.31847；保藏日期为：2024年09月03日，保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（cgmcc），地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。