本發(fā)明屬于緩釋菌劑，具體涉及一種緩釋菌劑及其制備方法及其應用。

背景技術：

1、隨著城鎮(zhèn)化水平提高，水體污染問題日益嚴重。常見的污水處理方法包括化學沉淀法、結晶法和吸附法?；瘜W沉淀法和結晶法會產(chǎn)生大量污泥，造成污水處理成本增加，不利于大范圍推廣。吸附法條件穩(wěn)定、去除效率高、設備相對簡單、成本較低，與生物濾池、人工濕地、生物滯留池等組合，更適用于中小型、分散化的水處理設施。人工濕地是一種模擬天然濕地建造的、對污水進行處理的生態(tài)系統(tǒng)，具有建造運營成本低、效率高、易操作的特點。人工濕地處理污水主要是利用基質(zhì)吸附、植物吸收和微生物同化的協(xié)同作用，實現(xiàn)對污水中的有機物、氮等污染物的去除。其中人工濕地基質(zhì)，如火山巖、沸石等，由于其大的比表面積、高孔隙率為微生物提供大量附著位點，可通過硝化/反硝化有效提升脫氮效率。

2、在人工濕地運行時需要投加微生物菌劑快速啟動效果，一方面常規(guī)的粉劑菌劑投加于人工濕地中，容易造成人工濕地堵塞；另一方面運行過程中還需額外補加碳源來增加脫氮的效率，而緩釋顆粒菌劑不易造成濕地堵塞，能緩解濕地堵塞，同時能緩慢釋放功能微生物和碳源，提高脫氮效率，不用額外補加碳源，降低維護成本。目前的緩釋型微生物菌劑本身機械強度不高，緩釋效果不穩(wěn)定，遇水沖刷易破碎，且長期處理效果穩(wěn)定性有待提高。此外，現(xiàn)有緩釋菌劑的制備工藝復雜，工序繁多，導致成分較高，不利于推廣。因此，急需開發(fā)一種機械強度高，緩釋效果及污水處理效果穩(wěn)定，耐沖刷并且制備工藝簡單的緩釋菌劑。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種機械強度高，緩釋效果穩(wěn)定，長期污水處理效果好的緩釋菌劑。

2、本發(fā)明的另一目的是提供上述緩釋菌劑的制備方法。

3、本發(fā)明的再一目的是提供上述緩釋菌劑在污水處理中的應用。

4、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

5、本發(fā)明第一方面提供一種緩釋菌劑，所述緩釋菌劑呈顆粒狀，其原料包括復合微生物發(fā)酵液、骨架載體、包埋劑和緩釋碳源，所述復合微生物發(fā)酵液、骨架載體、包埋劑和緩釋碳源的質(zhì)量比為1：（6~8）：（1~3）：（1~3），所述復合微生物發(fā)酵液由巨大芽孢桿菌發(fā)酵液、鞘氨醇桿菌發(fā)酵液和栗褐芽孢桿菌發(fā)酵液組成，所述巨大芽孢桿菌保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心-cctcc，保藏中心地址是中國，武漢，武漢大學，保藏日期為2022年5月27日，保藏編號為cctcc?no：m2022744，分類命名為巨大芽孢桿菌?q-11? bacillus?megaterium?q-11，所述鞘氨醇桿菌保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心-cctcc，保藏中心地址是中國，武漢，武漢大學，保藏日期為2022年5月27日，保藏編號為cctcc?no：m2022746，分類命名為 sphingobium?sp.?q-13，所述栗褐芽孢桿菌保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心-cctcc，保藏中心地址是中國，武漢，武漢大學，保藏日期為2022年5月27日，保藏編號為cctcc?no：m2022748，分類命名為 bacillus?sp.?q-15，所述巨大芽孢桿菌發(fā)酵液、鞘氨醇桿菌發(fā)酵液和栗褐芽孢桿菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為（3~8）：（1~3）：1，所述骨架載體為稻殼粉、硅藻土、沸石粉、高嶺土、麥飯石中的一種或多種的混合物，所述包埋劑由聚乙烯醇、明膠、瓊脂和海藻酸鈉組成，所述緩釋碳源為淀粉、聚己內(nèi)酯、聚乳酸中的一種或多種的混合物，且所述緩釋碳源至少包括所述聚己內(nèi)酯。

6、優(yōu)選地，所述緩釋菌劑的粒徑為0.2~2cm，密度為0.5×103~3×103kg/m3，含水量≤5%。

7、進一步優(yōu)選地，所述緩釋菌劑的粒徑為0.5~1cm，密度為1×103~2×103kg/m3，含水量≤5%，無粘連性。

8、優(yōu)選地，所述巨大芽孢桿菌發(fā)酵液、鞘氨醇桿菌發(fā)酵液和栗褐芽孢桿菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為（3~5）：（1~3）：1。

9、進一步優(yōu)選地，所述巨大芽孢桿菌發(fā)酵液、鞘氨醇桿菌發(fā)酵液和栗褐芽孢桿菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為（3~4）：1：1。

10、優(yōu)選地，所述巨大芽孢桿菌發(fā)酵液、鞘氨醇桿菌發(fā)酵液和栗褐芽孢桿菌發(fā)酵液中的活菌濃度分別≥1×1010cfu/ml。

11、優(yōu)選地，所述骨架載體由稻殼粉與硅藻土或沸石粉組成，且所述稻殼粉的質(zhì)量占所述骨架載體的總質(zhì)量的20%~30%，進一步優(yōu)選為22%~28%。

12、優(yōu)選地，所述海藻酸鈉的質(zhì)量占所述包埋劑的總質(zhì)量的50%~60%，進一步優(yōu)選為55%~60%。

13、優(yōu)選地，所述聚乙烯醇、明膠、瓊脂和海藻酸鈉的質(zhì)量比為1：（1~2）：（1~2）：（3~5）。

14、優(yōu)選地，所述聚己內(nèi)酯的質(zhì)量占所述緩釋碳源的總質(zhì)量的50%~70%，進一步優(yōu)選為55%~65%。

15、進一步優(yōu)選地，所述緩釋碳源由淀粉和聚己內(nèi)酯組成。

16、本發(fā)明第二方面還提供上述緩釋菌劑的制備方法，所述制備方法包括：

17、（1）將巨大芽孢桿菌發(fā)酵液、鞘氨醇桿菌發(fā)酵液和栗褐芽孢桿菌發(fā)酵液混合得到復合微生物發(fā)酵液，將所述復合微生物發(fā)酵液經(jīng)真空濃縮后與骨架載體混合，得到吸附混合物；

18、（2）將聚乙烯醇加熱溶解，然后與明膠、瓊脂和海藻酸鈉混合均勻得到包埋劑；

19、（3）將步驟（1）的吸附混合物與步驟（2）的包埋劑及緩釋碳源混合均勻，造粒；

20、（4）將步驟（3）所得的顆粒加入交聯(lián)劑中進行交聯(lián)反應，反應后的顆粒經(jīng)生理鹽水清洗，然后烘干得到所述緩釋菌劑，

21、其中，所述步驟（1）和步驟（2）不分先后順序。

22、優(yōu)選地，所述步驟（1）中，在所述真空濃縮前，向所述復合微生物發(fā)酵液中添加0.5wt%~1.5wt%的甘油作為保護劑。

23、優(yōu)選地，所述步驟（4）中的交聯(lián)劑為含2wt％~5wt％cacl2的飽和硼酸溶液。

24、優(yōu)選地，所述步驟（4）中的交聯(lián)反應在室溫下進行，交聯(lián)反應的時間為36~48h。

25、優(yōu)選地，所述烘干的溫度為25℃~40℃，烘干后的緩釋菌劑的含水量≤5%。

26、本發(fā)明第三方面還提供上述緩釋菌劑在污水處理中的應用。

27、優(yōu)選地，將上述緩釋菌劑投加至濕地中進行污水處理，投加量優(yōu)選為濕地中水體的總質(zhì)量的1%~10%。

28、由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點：

29、本發(fā)明通過巨大芽孢桿菌、鞘氨醇桿菌和栗褐芽孢桿菌之間的共生協(xié)調(diào)實現(xiàn)污水反硝化處理，通過特殊骨架載體為微生物提供較大的比表面積，保證微生物在載體中的穩(wěn)定性，通過由聚乙烯醇、海藻酸鈉、瓊脂和明膠復配形成的包埋劑提供穩(wěn)定且粘度低的膜包裹微生物，延緩其釋放速度，同時還可提高微生物的負載成功率，部分骨架載體成分能夠吸濕膨脹，幫助微生物釋放，通過合適的緩釋碳源保證微生物長期活性，通過各組分之間的相互作用，使得緩釋菌劑的整體機械性能提高，載體破碎速度減緩，用于濕地時能緩解濕地堵塞，并保證污水處理效果長期穩(wěn)定。本發(fā)明的緩釋菌劑制備工藝簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。