CN101215532A - 一种巨大芽孢杆菌及其在酵素菌中的应用和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巨大芽孢杆菌M1(Bac.megatherium.M1)，它在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CGMCC NO.2267。本发明还公开了含有该巨大芽孢杆菌的新型酵素菌及其在处理污泥、废料中的应用和应用方法。该新型酵素菌处理城镇污泥的效力强，可在任何条件下与化肥、农药和废料并用，兼容性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型巨大芽孢杆菌，以及该新型巨大芽孢杆菌在酵素菌中的应用和应用处理方法。
背景技术
酵素菌技术是日本岛本家族历时50多年研究开发的一种微生物应用技术，目前已在世界20多个国家(地区)推广应用。酵素菌是由一些能大量产生各种加水分解酶的好气性微生物组成的有益微生物群体，主要由酵母菌(Yeast)、细菌(Bacteria)和丝状菌(Mold)三大类二十多个菌株构成。
对人畜无害的酵素菌，具有产生强力糖化酶、蛋白分解酶、脂肪分解酶、纤维分解酶、蔗糖分解酶、酒精分解酶、乳糖分解酶、麦芽糖分解酶、氧化还原酶和尿素分解酶等功能，以及具备活性化很强的好气性发酵力，在一定时间内便能催化、分解有机物，分解消除部分有害物质。目前酵素菌正被广泛应用于废源的再生利用。在实践应用中，酵素菌处理城镇污泥的效力欠佳，与化肥、农药和废料(青蒿渣、烟粉、糠粉、泥炭、禽畜粪便、作物稿杆等)并用的兼容性差，综合处理作用不明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型巨大芽孢杆菌，含有该巨大芽孢杆菌的酵素菌处理城镇污泥的效力强，可在任何条件下与化肥、农药和废料并用，兼容性强。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种新型酵素菌及其应用和应用方法。
本发明巨大芽孢杆菌M1(Bac.megatherium.M1)在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CGMCC NO.2267。该巨大芽孢杆菌已于2007年11月23日保藏在中国科学院微生物研究所的中国普通微生物菌种保藏管理中心(简称CGMCC)。
本发明巨大芽孢杆菌M1的特征如下：
(1)菌落形态
不规则，柱状椭圆，不透明。
(2)菌体形态特征
革兰氏阳性，细胞杆状，大小为0.6～0.7×1.8nm，柱状两端呈椭圆芽孢，孢囊膨大。
(3)生理生化特性
细胞内无聚-β-羟基，酸盐颗粒pH 8。产生乙酰甲基甲醇，VP反应阳性，VP液pH为6.3～6.7。接触酶阳性，氧化酶阳性。卵磷脂酶阴性，还原硝酸盐。在7％NaCl和pH5.8生长，在厌氧培养基中不生长，好氧生活。从葡萄糖、木糖和甘露醇产酸，但不从阿拉伯糖产酸，石蕊中奶呈胨化还原反应。
本发明巨大芽孢杆菌M1与现有的巨大芽孢杆菌株不同点在于其增殖速度快，有效活菌数高，分解有机磷化物显著。
本发明新型酵素菌，含有上述巨大芽孢杆菌M1。
本发明还提供了该新型酵素菌在处理污泥、废料中的应用。所述废料包括青蒿渣、烟粉、糠粉、泥炭、禽畜粪便、作物稿杆中的至少一种。
本发明还进一步提供了该新型酵素菌在处理污泥、废料中的应用方法，即将该酵素菌与污泥、废料中的至少一种按1～2∶100比例混合搅拌，然后进行好氧高温开放式固态发酵，堆肥温度60～70℃，时间6～7天，再经传送系统进入干燥、粉碎、造粒、筛分。所述干燥步骤中产生的废气抽入水池中可再回流到发酵步骤中。
含有巨大芽孢杆菌M1的新型酵素菌通过发酵，使细菌大量繁殖，产生菌体蛋白，从而产生力度很强、效力很高的加水分解酶，在短时间内进行糖化分解和氨基酸分解，生成葡萄糖、酒精、氨基酸等营养基，放射线菌急骤增殖。新型酵素菌由于它的强力加水分解作用，可在短时间内将城镇污泥进行糖化分解和蛋白质分解，生成葡萄糖、酒精、氨基酸等，为污泥中有益微生物提供较好培养基料；该新型酵素菌还能促进污泥中的放线菌急骤增殖，大量微生物促进污泥腐殖酸形成。腐殖酸是高分子物质，盐基置换量高，具有很好的络合吸附性能，对重金属具有吸附力强和选择吸附的特点，从而形成很强的减毒效果，同时，复合微生物及各种酶可以降解污泥中的毒性，杀死污泥中的有害菌。这些颗粒物和大分子物质被降解为小分子物质，被细菌和真菌吸收、矿化，达到净化的目的。
采用本发明酵素菌处理过的城镇污泥，可以直接用于农业、林业、园林，有效活菌数极高，能快速分解土壤中各种动、植物残体，能分解农药、有害化学成分及矿物质，抑制土壤中的病原菌，溶解土壤中被固化的营养成分，迅速改善土壤的理化性状，有效抑制病虫害的发生，消除化肥、农药对土壤和农产品的污染，达到高产、优质、无公害的目的。
泥炭是植物残体构成的疏松堆积物或经矿化而成的腐植物，它含有大量的有机质。但是长期堆放会有潜在的生态危害，例如造成重金属污染，占用大量的土地资源。青蒿渣属中药产品余渣，燃烧过程中不免有中药刺激性气味产生，影响了周边居民的正常生活。故对这些废物废料进行收集处理不仅有经济效益，更有环境效益。
本发明酵素菌兼容性强，综合作用明显，它可以在任何条件下与任何化肥、农药和其它废料并用。
传统发酵方法采用发酵槽，以厌氧发酵居多，我国目前的微生物菌种大部分是采用发酵罐增殖，液态存放，加工工艺复杂，成本高，环境和储存条件较高。本发明酵素菌是固态存在，开放式固态增殖处理污泥、废料，成本低、效率高、节约能源、使用方便。本发明处理污泥、废料生产工艺中采用抽风机械设备将废气抽入深水池，处理排放中的SO2废气，基本达到废气零排放。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
制备实施例
1.巨大芽孢杆菌M1的分离
将市售酵素菌5～10g与营养基玉米淀粉5～10g、红糖5～10g和麦麸10～20g均匀混合，pH6.0～7.0，湿度控制为30～35％，再加入羟胺或乙希亚胺0.005～0.05g，温度25～35℃，温差为8～10℃，经过2～3天的培养，用接种环筛选出巨大芽孢杆菌M1。所述营养基还可包含鱼粉3～5g、菜饼3～5g和精米糠35～50g中的至少一种。
2.巨大芽孢杆菌M1的培养
巨大芽孢杆菌M1在下述培养基上生长：
蔗糖50g (NH4)2SO4 6g NgSO4 2.5g (NH4)3SO4 2g
K2SO42.5g CaSO42.5g 琼脂1520g 蒸馏水1000ml pH6.0
应用实施例1
将上述制备实施例获得的巨大芽孢杆菌M1按1～2∶5重量比例与市售酵素菌混合即得本发明新型酵素菌。将该酵素菌1kg与污泥100kg混合搅拌，进行好氧高温开放式固态发酵，堆肥温度60℃，时间7天，再经传送系统进入干燥、粉碎、造粒、筛分。干燥步骤中产生的废气可抽入水池中再回流到发酵步骤中。
本发明酵素菌1kg与禽畜粪便作物稿杆100kg也按上述步骤进行发酵处理。
另外，将本发明酵素菌处理污泥，禽畜粪便、作物稿杆与市售酵素菌进行对照试验，结果见表3。
经本发明酵素菌处理过的城市污泥由环境监测站检测，其中铅、镉、铬砷、汞等重金属含量远低于国际标准，符合国家标准，见表1。
表1 污泥中重金属含量检测结果
| 项目 | 铅 | 镉 | 铬 | 砷 | 总汞 |
| 样品编号 | mg/kg | mg/kg | mg/kg | mg/kg | mg/kg |
| 污泥 | 2.3 | 0.01 | 17.7 | 6.0 | 0.04 |
农用污泥中污染物控制标准(GB4284-84)/(mg/kg)，见表2。
表2农用污泥中污染物控制标准
| 项目 | 最高允许含量(mg/kg) | |
| 酸性土pH＜6.5 | 中性或碱性土pH值≥6.5 | |
| 镉及其化合物(以Cd计)汞及其化合物(以Hg计)铅及其化合物(以Pb计)铬及其化合物(以Cr计)砷及其化合物(以As计) | 5530060075 | 20151000100075 |
表3市售酵素菌与本发明酵素菌性能比较表
| 名称 | 市售酵素菌 | 本发明酵素菌 |
| 污泥 | 不能有效处理污泥 | 能有效处理污泥，经处理的污泥能直接用于农田或用作有机原料；有机质≥35％、有机氮磷钾≥6％，有效菌达2.5亿个 |
| 禽畜粪便、作物稿杆 | 能够处理禽畜粪便、作物稿杆；有机质≥30％、腐殖酸≥10％、活菌总数≥5×107个/克、有机氮磷钾≥4％ | 能够处理禽畜粪便、作物稿杆，发酵过程中无臭味、无污染；有机质≥35％、有机氮磷钾≥6％，有效菌达2.5亿个，腐殖酸≥15％ |
应用实施例2
将本发明酵素菌2kg与污泥20kg、青蒿渣20kg、糠粉20kg、泥炭10kg、烟粉30kg混合搅拌，余步骤与应用实施例1相同。
上述处理过的污泥、废物废料是富含有机质和生态氮、磷、钾高效有机肥，由北京汇源集团重庆柑桔产业化开发有限公司、重庆市宝汇农业开发有限公司用作柑桔、生姜基肥，其柑桔长势良好，生产速度快，果子糖度增加、口感好，柑桔、生姜比同价肥料产量增加20％。
将上述有机肥在蔬菜上进行肥效试验：
在南瓜、黄瓜、甘蓝、萝卜蔬菜上示范，试验用肥成本费用设计与常规栽培用肥成本相等。萝卜亩投本发明有机肥价190元，植株生长良好，叶片嫩绿，抗旱能力强；黄瓜亩投有机肥260元，植株生长健壮，叶片直立嫩绿，抗旱力强，早熟3～5天，果实条形及品质有所改善；南瓜亩投有机肥165元，藤蔓健壮，叶嫩绿，抗旱能力强，果实商品性好，肉质粉、甜，成熟期基本一致；甘蓝亩投260元，叶色嫩绿，生长健壮。
考察上述有机肥降解农药残留功能：
北京地区番茄、生菜试验硝酸盐含量测试结果表明，施本发明有机肥后硝酸盐平均含量显著低于等养分化肥处理情况，其中，番茄硝酸盐含量降低9.5％，生菜降低8.1％。
山东大白菜试验中施用本发明有机肥处理的硝酸盐平均含量为416.6mg/kg，施用化肥的平均含量为764.6mg/kg。
本发明有机肥改良土壤的作用：
根据北京、山东的试验示范数据，施用本发明有机肥提高了土壤有机质、全氮和有效磷含量，北京通州区番茄试验收获前各处理土壤分析结果显示，本发明有机肥处理的土壤有机质、全氮和有效磷分别为1.34％、0.106％和82.4mg/kg，等养分化肥处理的则分别为1.16％、0.087％和78.3mg/kg，三项指标都高于施用等养分化肥处理。
Claims (6)
1.一种巨大芽孢杆菌，其特征在于，该巨大芽孢杆菌M1(Bac.megatherium.M1)在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CGMCC NO.2267。
2.一种酵素菌，其特征在于，含有权利要求1所述的巨大芽孢杆菌M1。
3.权利要求2所述酵素菌在处理污泥、废料中的应用。
4.根据权利要求3所述酵素菌在处理污泥、废料中的应用，其特征在于，所述废料包括青蒿渣、烟粉、糠粉、泥炭、禽畜粪便和作物稿杆中的至少一种。
5.权利要求3和4所述酵素菌在处理污泥、废料中的应用方法，其特征在于，将所述酵素菌与污泥、废料中的至少一种按1～2∶100比例混合搅拌，然后进行好氧高温开放式固态发酵，堆肥温度60～70℃，时间6～7天，再经传送系统进入干燥、粉碎、造粒、筛分。
6.根据权利要求5所述酵素菌在处理污泥、废料中的应用方法，其特征在于，所述干燥步骤中产生的废气抽入水池中再回流到发酵步骤中。
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