CN101243802B

CN101243802B - 一种利用城市污泥固态发酵生产的微生物杀虫剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101243802B
Application number: CN 200810026813
Authority: CN
Inventors: 周顺桂; 王跃强; 程炯; 雷发懋
Original assignee: Guangdong Institute of Eco Environment and Soil Sciences
Current assignee: Guangzhou Fuzhiyuan Environmental Protection Technology Co ltd; Guangdong Institute of Eco Environmental Science and Technology
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: CN101243802A

Abstract

本发明公开了一种利用城市污泥固态发酵生产的微生物杀虫剂及其制备方法，包括：(1)固体培养基的调制：固体培养基由含水率40～60％的城市污泥和含水率为40～60％蓬松材料组成，污泥与蓬松材料重量比为3∶1～2，用碱调pH值为6.5～7.5。(2)摇瓶培养：将苏云金杆菌接入LB液体培养基中，摇床上振荡培养8～12小时。(3)固态发酵：将固体培养基灭菌，冷却，按5～15％的接种量接入上述种子液，于25～30℃培养3～4天。(4)发酵后处理：上述发酵后的固体培养基通过晾干、气流粉碎，过筛，加入3～10％助剂混匀即得。本发明以城市污泥为原料，采用固态发酵法生产微生物杀虫剂，具有城市污泥处置与微生物杀虫剂生产的双重功效，实现了变“废”为“宝”。

Description

一种利用城市污泥固态发酵生产的微生物杀虫剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及城市污泥处理技术领域，具体来说，涉及利用城市污泥固态发酵生产微生物杀虫剂的技术。

背景技术

城市污泥是指城市污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物。它含有大量的有机物、丰富的氮磷等物质以及病原物等，如果不加处理的任意排放和投弃会对环境造成严重的污染。目前，我国城市污泥年产生量约800万吨干重，并且以每年10～15％的速度递增。如何妥善地处置污泥，防止其二次污染，并将其作为一种有用资源加以有效利用，变废为宝，具有重要的意义。

目前，城市污泥的处置途径主要有：填埋、焚烧、热解制油、土地利用等，但都存在着各自难以克服的缺陷。事实上，污泥中含有大量碳、氮、磷以及微量元素等营养物质(污泥中蛋白质含量一般可达20％)，可以作为微生物发酵原料。

苏云金芽孢杆菌，简称苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis，Bt)，是一类能在代谢过程中产生芽孢和伴孢晶体的革兰氏阳性细菌，其制剂是目前世界上产量最大的微生物杀虫剂，占全球生物杀虫剂销售额的90％以上。Bt制剂克服了化学杀虫剂高残留、污染环境、危害人畜、易产生抗性等缺点，具有环境安全、不伤非靶标生物、不易产生抗性等诸多优点。

专利CN1772879公开了一种利用污水污泥发酵生产生物农药苏云金杆菌的方法。该方法采用的工艺是液体深层发酵法，用含固率1.5～5％的污泥作为原料，在发酵罐中发酵。该方法存在以下缺陷：1)液体深层发酵设备要求较高，需要发酵罐、空压机等昂贵设备；2)发酵液需要碳酸钙助滤或离心浓缩，而污泥粘度较大，不易于浓缩，后处理难度大；3)发酵液中有效成分易于随后处理工艺而流失，毒效下降，产品质量降低；4)污泥在液体深层发酵时需要加入大剂量的、价格高的消泡剂，大大地增加了生产成本。

我国污水处理厂污泥的产出形式是脱水污泥(含固率25～30％)，污泥呈半固体，采用固态发酵法有利于缩短工艺流程，降低设备投资与生产成本。固态发酵是利用颗粒载体表面所吸附的营养物质来培养微生物。在相对小的空间内，这种颗粒载体可提供相当大的气液界面，从而满足好气微生物增殖所需要的水份、氧气和营养。与液态发酵相比，固态发酵具有以下优点：1)发酵流程简单，不需严格无菌条件；2)设备便宜，投资少，能耗低，易操作；3)后处理简便、有效成分不易流失，污染少，基本无废水排放。

迄今为止，经国内外文献与专利检索，尚未见到固态发酵城市污泥生产生物杀虫剂的报道。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术中的不足之处，而提供一种利用城市污泥固态发酵生产微生物杀虫剂的方法。

本发明的另一个目的在于提供利用上述方法制得的微生物杀虫剂。

本发明的技术原理是：以城市污泥所含的糖分与蛋白质、磷以及微量元素为主要营养物质，在维持适宜pH、温度与湿度的条件下，苏云金芽孢杆菌附着于固体培养基颗粒的表面生长与增殖，产生伴胞晶体等杀虫活性物质，发酵后经干燥、粉碎制成苏云金杆菌微生物杀虫剂。

本发明的利用城市污泥固态发酵生产微生物杀虫剂的方法，包括如下步骤：

g/L是指每1L培养基液体中加入的目标物的克数；

％是指每100份质量的培养基液体中接入接种物的质量份数；

(1)固体培养基的调制：固体培养基由含水率40～60％的城市污泥和含水率为40～60％蓬松材料组成，污泥与蓬松材料重量比为3∶1～2，用碱调pH值为6.5～7.5；

(2)摇瓶培养：将苏云金杆菌接入LB液体培养基中，摇床上振荡培养8～12小时；

(3)固态发酵：将固体培养基灭菌，冷却，按5～15％的接种量接入上述种子液，于25～30℃培养3～4天；

(4)发酵后处理：上述发酵后的固体培养基通过晾干、气流粉碎，过筛，加入3～10％助剂混匀即得。

(5)产品质量检验：产品质量检验方法参照国家标准GB/T19567.3-2004中苏云金芽孢杆菌可湿性粉剂进行。

在上述方法中，步骤(1)所述碱优选为CaO、NaOH、KOH或Ca(OH)₂。最佳是CaO。

在上述方法中，步骤(1)所述蓬松材料优选为秸秆粉、珍珠岩、豆粕粉或麦麸。

在上述方法中，步骤(2)所述LB液体培养基配方为：酵母浸膏5g，胰蛋白胨10g，NaCl 5g，水1000mL，pH 7.2～7.6。

在上述方法中，步骤(2)所述苏云金杆菌为苏云金杆菌HD-1或苏云金杆菌7216等。

在上述方法中，步骤(3)所述灭菌为121℃、30min间歇灭菌两次。

在上述方法中，步骤(4)所述助剂为润湿剂或分散剂；所述润湿剂优选为丁基萘磺酸钠、对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸；所述分散剂优选为萘磺酸甲醛缩合物钠盐、木质素磺酸钠。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本方法以城市污泥为原料，采用固态发酵法生产微生物杀虫剂，具有城市污泥处置与微生物杀虫剂生产的双重功效，实现了变“废”为“宝”；

(2)与现有的液态发酵相比，本方法流程简单，不需严格无菌条件，而且设备便宜，投资少，能耗低，操作简单；

(3)与现有的液态发酵相比，本方法后处理简便，无需浓缩等昂贵的后处理操作，有效成分不易流失，污染少，基本无废水排放，降低了生产成本。

(4)通过浅盘固态发酵法将污泥制备成高附加值的微生物杀虫剂产品，同时为污泥的资源化处置提供了一条崭新的途径。

具体实施方式

实施例1

(1)固体培养基调制：发酵用固体培养基由脱水污泥和豆粕粉组成，灭菌前用NaOH调pH值为7.0。脱水污泥与豆粕粉重量比为3∶1，上述污泥采自广州市猎德污水处理厂(含水率为72.66％)，经水分调节后含水率为50％的污泥。所述的豆粕粉含水率为50％。

表1供试污泥的理化性质

pH值	含水量(％)	有机质(％)	全氮(％)	全磷(％)	全钾(％)
						7.04	72.66	47.5	2.6	0.93	1.11

(2)摇瓶培养：将生长良好的苏云金杆菌7216斜面培养基上挑取1环接入装有100mL LB液体培养基的三角瓶中，30℃、200转/分钟摇床上振荡培养10小时即为摇瓶种子培养液。所用的苏云金杆菌7216购自中国微生物菌种保藏中心。所述的LB液体培养基配方为(g/L)：酵母浸膏，5g；胰蛋白胨，10g；NaCl，5g；水，1000mL；pH 7.2。

(3)固态发酵：上述培养基调理后在121℃、30min间歇湿热灭菌两次，间歇灭菌时间为24小时，冷却，在无菌室中倒入长60cm、宽40cm，高度为4cm的灭菌浅盘搪瓷盘。按5％的接种量接入上述种子液，于28℃培养4天。

(4)发酵后处理：上述发酵后的固体培养基通过晾干、气流粉碎，200目过筛，加入4％对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸和3％萘磺酸甲醛缩合物钠盐，均匀混合即得微生物农药可湿性粉剂。

(5)产品质量检验：产品质量检验方法按照GB/T 19567.3-2004中苏云金芽胞杆菌可湿性粉剂进行。经检验结果表明，上述制剂符合苏云金芽胞杆菌可湿性粉剂要求，产品合格。

实施例2

(1)固体培养料调制：发酵用固体培养基由脱水污泥和秸秆粉组成，灭菌前用Ca(OH)₂调pH值为7.2。脱水污泥与秸秆粉重量比为3∶2，上述污泥采自广州市猎德污水处理厂(含水率为72.66％)，经水分调节后含水率为60％的污泥。所述的秸秆粉含水率为50％。脱水污泥的理化性质同实施例1。

(2)摇瓶培养：将生长良好的苏云金杆菌HD-1斜面培养基上挑取1环接入装有100mL LB液体培养基的三角瓶中，30℃、200转/分钟摇床上振荡培养12小时即为摇瓶种子培养液。所用的苏云金杆菌HD-1购自中国微生物菌种保藏中心。所述的LB液体培养基配方为(g/L)：酵母浸膏，5g；胰蛋白胨，10g；NaCl，5g；水，1000mL；pH 7.2。

(3)固态发酵：上述培养基调理后在121℃、30min间歇湿热灭菌两次，间歇灭菌时间为24小时，冷却，在无菌室中倒入长60cm、宽40cm，高度为4cm的灭菌浅盘搪瓷盘。按8％的接种量接入上述种子液，于30℃培养4天。

(4)发酵后处理：上述发酵后的固体培养基通过晾干、气流粉碎，200目过筛，加入3％的丁基萘磺酸钠和3％木质素磺酸钠，均匀混合即得微生物农药可湿性粉剂。

实施例3

(1)固体培养料调制：固体培养基由脱水污泥和麦麸组成，灭菌前用CaO调pH值为6.5。脱水污泥与麦麸重量比为3∶1，上述污泥采自广州市猎德污水处理厂(含水率为72.66％)，经水分调节后含水率为55％的污泥。所述的蓬松材料为秸秆粉，含水率为55％。脱水污泥的理化性质同实施例1。

(2)摇瓶培养：将生长良好的苏云金杆菌HD-1斜面培养基上挑取1环接入装有100mL LB液体培养基的三角瓶中，30℃、200转/分钟摇床上振荡培养10小时即为摇瓶种子培养液。所用的苏云金杆菌HD-1购自中国微生物菌种保藏中心。所述的LB液体培养基配方为(g/L)：酵母浸膏，5g；胰蛋白胨，10g；NaCl，5g；水，1000mL；pH 7.2。

(3)固态发酵：上述培养基调理后在121℃、30min间歇湿热灭菌两次，间歇灭菌时间为24小时，冷却，在无菌室中倒入长60cm、宽40cm，高度为4cm的灭菌浅盘搪瓷盘。按5％的接种量接入上述种子液，于30℃培养3天。

实施例4

(1)固体培养料调制：发酵用固体培养基由脱水污泥和珍珠岩组成，灭菌前用CaO调pH值为7.0。脱水污泥与豆粕粉重量比为3∶1.5，上述污泥采自广州市猎德污水处理厂(含水率为72.66％)，经水分调节后含水率为52％的污泥。所述的珍珠岩含水率为60％。脱水污泥的理化性质同实施例1。

(2)摇瓶培养：将生长良好的苏云金杆菌7216斜面培养基上挑取1环接入装有100mL LB液体培养基的三角瓶中，30℃、200转/分钟摇床上振荡培养12小时即为摇瓶种子培养液。所用的苏云金杆菌7216购自中国微生物菌种保藏中心。所述的LB液体培养基配方为(g/L)：酵母浸膏，5g；胰蛋白胨，10g；NaCl，5g；水，1000mL；pH 7.2。

(4)发酵后处理：上述发酵后的固体培养基通过晾干、气流粉碎，200目过筛，加入5％的丁基萘磺酸钠和4％木质素磺酸钠，均匀混合即得微生物农药可湿性粉剂。

Claims

1.一种利用城市污泥固态发酵生产微生物杀虫剂的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)固体培养基的调制：固体培养基由含水率40～60％的城市污泥和含水率为40～60％蓬松材料组成，污泥与蓬松材料重量比为3∶1～2，用碱调pH值为6.5～7.5；所述蓬松材料为秸秆粉、珍珠岩、豆粕粉或麦麸；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述碱为CaO、NaOH、KOH或Ca(OH)₂。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述LB液体培养基配方为：酵母浸膏5g，胰蛋白胨10g，NaCl 5g，水1000mL，pH 7.2～7.6。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述苏云金杆菌为苏云金杆菌HD-1或苏云金杆菌7216。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)所述灭菌为121℃、30分钟间歇灭菌两次。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)所述助剂为润湿剂或分散剂。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(4)所述润湿剂为丁基萘磺酸钠、对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸；所述分散剂为萘磺酸甲醛缩合物钠盐、木质素磺酸钠。

8.一种微生物杀虫剂，其特征在于由权利要求1所述方法制备而成。