CN102093975A

CN102093975A - 一种快速降解有机废弃物的复合菌剂及应用

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Publication number: CN102093975A
Application number: CN2010105844145A
Authority: CN
Inventors: 王杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: CN102093975B

Abstract

本发明公开了一种快速降解有机废弃物的复合菌剂及应用，所述的复合菌剂，由功能菌剂和特征菌剂按照体积比为2～4∶1的比例复混制备而成的液态菌剂，应用于城市固体废弃物和禽畜粪便处理，以及污泥减量的技术领域。本发明的优点在于：通过纯培养获得功能菌剂和复合培养获得特征菌剂，可以在增强菌剂功能性的同时提高菌剂的稳定性。在堆肥厂、垃圾处理厂或者个人处理庭院处理废物时使用该产品，可以增强堆体中总微生物区系和木质纤维素降解菌的活性，明显加速蔬菜花卉秸秆的联合堆肥进程，缩短腐熟时间。

Description

一种快速降解有机废弃物的复合菌剂及应用

技术领域

本发明涉及一种微生物复合菌剂，具体地说是一种快速降解有机废弃物的复合菌剂及应用，即对有机废弃物如城市有机垃圾、污水处理厂污泥、固体形畜禽粪便、生活污水、厨余垃圾等进行生物处理的复合微生物菌剂及其应用。

背景技术

环境治理中微生物处理技术是主导技术，原因是微生物技术具有高效、低运行成本、应用范围广、技术成熟等优势，生物强化技术在最近几十年获得飞速发展。

生物强化技术就是向污废水处理系统投加优势菌种，经自然驯化增加对某一特定环境或特殊污染物发生高效反应的微生物菌群，因引入外源强化菌后菌种的数量、种类及对目标污染物的降解能力均有所增强，从而发挥生物强化作用。此类菌剂往往功能单一，抗冲击能力不强，适应能力差，处理效果不稳定。

高效微生物复合菌剂在有机废物处理领域近年来国内外获得长足发展，其适用范围广、效率高是业界公认的。目前，市场上此类菌剂产品，生产工艺简单、粗放，生产效率低下，易污染杂菌，使用的培养基养分不均衡，使得菌种生长不均衡，影响产品的质量及其应用效果制约了它的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，本发明通过对特征菌剂在复合培养的基础上，添加一些具有某些特殊功能的细菌制成微生物菌制剂，对主要功能菌进行单独培养，然后采用复合配制的方法制备一种快速降解有机废弃物的微生物复合菌剂，这种方法集中了复合培养中的抗冲击性和单独培养的高强度处理能力，具有很大的优势。

本发明的技术方案为：一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，由功能菌剂和特征菌剂按照体积比为2～4∶1的比例复混制备而成的液态菌剂；所述功能菌剂和特征菌剂混合体积比最佳为3∶1；所述功能菌剂，由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、硝化杆菌(Nitrobacter winogradskyi)、亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)、粪肥纤维单胞菌(Cellulomonas cartae)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)按照一定比例混合而成；所述各组分的混合体积比为枯草芽孢杆菌∶硝化杆菌∶亚硝化单胞菌∶粪肥纤维单胞菌∶假单胞菌＝9～13∶2～4∶3～4∶2～3∶1～3；所述特征菌剂，含有威氏醋酸杆菌(Acetobacterium wieringae)、高氯酸盐降解菌(Azospira oryzae)、短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)、暖绳菌(Caldilinea aerophila)、甲烷氧化菌(Methylocella silvestris)和罗河小杆菌(Rhodanobacter fulvus)6种菌中任意3种或3种以上，通过制备所需各个特征菌种子液，将制备的各菌种种子液等量接入发酵培养基，保持温度15～38℃，密闭容器中发酵3～5天，制备而成。

所述微生物复合菌剂的扩大方法为，复合菌剂以PDA培养基为液态发酵培养基，接种量1～5％，保持培养温度15～38℃，在密闭容器中厌氧发酵1～2天后，通气量为0.15vvm以上，培养5～10天。

所述微生物复合菌剂将复混制备而成的液态菌剂与活性污泥混合制成泥状菌剂；将复混制备而成的液态菌剂与锯末混合制成粉末状菌剂。

上述快速降解有机废弃物的复合菌剂，应用于城市固体废弃物和禽畜粪便处理，以及污泥减量的技术领域。

本发明的优点在于：通过在纯培养或者功能菌剂和通过复合培养获得特征菌剂，可以增强菌剂功能性的同时提高菌剂的稳定性。该产品在堆肥厂、垃圾处理厂或者个人处理庭院处理废物时使用该产品，可以增强堆体中总微生物区系和木质纤维素降解菌的活性，明显加速蔬菜花卉秸秆的联合堆肥进程，缩短腐熟时间。

附图说明

图1为本发明复合菌剂的制备流程图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1一、材料及来源菌种：高氯酸盐降解菌(Azospira oryzae；DSMZ13638)、暖绳菌(Caldilinea aerophila；DSMZ14535)购自德国微生物菌种保藏中心(DSMZ)。

甲烷氧化菌(Methylocella silvestris；ATCC700799)、硝化杆菌(Nitrobacter winogradskyi；ATCC25391)、亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea；ATCC25391)购自美国微生物菌种资源库(ATCC)。

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis；ACCC10619)、短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis；ACCC10248)、粪肥纤维单胞菌(Cellulomonas cartae；ACCC10527)、假单胞菌(Pseudomonas sp.；ACCC10677)购自中国农业微生物菌种资源库(ACCC)。

威氏醋酸杆菌(Acetobacterium wieringae；CGMCC 1.2033)购自中国普通微生物菌种资源库(CGMCC).罗河小杆菌(Rhodanobacter fulvus；CICIM B1950)购自江南大学微生物菌种资源库(CICIM)二、培养基及制备斜面种子制备：从原来菌种取菌种无菌条件下进行划线分离，放入25-35℃保温箱中培养，挑选单菌落接入斜面培养基继续培养。

枯草芽孢杆菌和短芽孢杆菌采用LB培养基：胰蛋白胨10g/l，酵母膏5g/L，NaCl10g/l.硝化细菌的培养采用硝酸盐培养基：牛肉浸膏3g/L，蛋白胨5g/L，KNO₃ 1g/L，亚硝化单胞菌采用亚硝酸盐培养基：KNO₃2g/L，Mg₂SO₄？？7H₂O 0.2g/L，K₂HPO 0.5g/L，酒石酸钾钠20g/L。

粪肥纤维单胞菌培养基：麦芽糖10g/L，蛋白胨5g/L，酵母粉2g/L，K₂HPO₄ 2g/L，Mg₂SO₄？？7H₂O 0.5g/L。

威氏醋酸杆菌培养基：KCl 0.33g/L，MgCl₂？？6H₂O 0.52g/L，CaCl₂？？2H₂O 0.22g/L，NH₄Cl 0.33g/L，KH₂PO₄ 0.33g/L，酵母膏0.5g/L，NaHCO₃ 1g/L，果糖10g/L，Na₂S？？9H₂O 0.7g/L。

高氯酸盐降解菌和罗河小杆菌培养基：酵母膏0.5g/L，蛋白胨0.5g/L，酪蛋白0.5g/L，葡萄糖0.5g/L，可溶性淀粉0.5g/L，K₂HPO₄0.3g/L，MgSO₄·7H₂O 0.05g/L。

假单胞菌和短芽孢杆菌培养基：蛋白胨5.0g/L，牛肉膏3g/L，MnSO4·H2O 0.01g/L，pH7.0。

暖绳菌培养基(g/l)：KH₂PO₄ 0.14g/L，MgCl₂·6H₂O 0.2g/L，CaCl₂·2H₂O 0.15g/L，NH₄Cl 0.54g/L，酵母膏2.3g/L，葡萄糖2.2g/L，NaHCO₃ 2.5g/L，pH7.0。

甲烷氧化菌培养基：KNO₃ 0.25g/l，KH₂PO4 0.1g/L，MgSO₄·7H₂O 0.05g/L，CaCl₂·2H₂O 0.01g/L，酵母膏1g/L，甲醇5g/L。

摇瓶及扩大培养培养基均采用PDA培养基：马铃薯去皮后，切成块；称重200g加水煮沸30min(注意火力的控制，可适当补水)，用八层纱布过滤，滤液加20g葡萄糖，补足水至1000ml。

三、复合菌剂及制备如图1所示，一种快速降解有机废弃物的复合菌剂制备方法如下：复合菌剂包括功能菌剂和特征菌剂两部分，功能菌剂和特征菌剂按照体积比3∶1的比例配伍。

复合菌剂扩大方法：在以PDA培养基为液态发酵培养基，接种量1-5％，15-38℃，在密闭容器中厌氧发酵1-2天后，采用增氧泵通气，通气量为0.15vvm以上，培养5-10天。

将复混制备而成的液态菌剂与活性污泥混合可制成泥状菌剂；将复混制备而成的液态菌剂与锯末混合可制成粉末状菌剂。

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、硝化杆菌(Nitrobacter winogradskyi)、粪肥纤维单胞菌(Cellulomonas cartae)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)的培养方法：维持温度在15-38℃，通气量0.15vvm，培养2-4天。

亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)的培养方法：维持温度在15-38℃，密闭容器中厌氧发酵3-5天。

功能菌剂混合扩大培养：将上述功能菌剂以5％的接种量接入PDA培养基，维持温度在15-38℃，通气量0.15vvm，培养3-5天。

微生物复合菌剂中特征菌剂由威氏醋酸杆菌(Acetobacterium wieringae)、高氯酸盐降解菌(Azospira oryzae)、短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)、暖绳菌(Caldilinea aerophila)、甲烷氧化菌(Methylocella silvestris)和罗河小杆菌(Rhodanobacter fulvus)6种菌中任意3种或3种以上组合而成。

例如：种子液中含有的菌种有威氏醋酸杆菌(Acetobacterium wieringae)、高氯酸盐降解菌(Azospira oryzae)和短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)3种菌种；或者是含有高氯酸盐降解菌(Azospira oryzae)、短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)、暖绳菌(Caldilinea aerophila)、甲烷氧化菌(Methylocella silvestris)4种菌种；或者是含有威氏醋酸杆菌(Acetobacterium wieringae)、高氯酸盐降解菌(Azospira oryzae)、短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)、暖绳菌(Caldilinea aerophila)和甲烷氧化菌(Methylocella silvestris)5种菌种；或者是含有威氏醋酸杆菌(Acetobacterium wieringae)、高氯酸盐降解菌(Azospira oryzae)、短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)、暖绳菌(Caldilinea aerophila)、甲烷氧化菌(Methylocella silvestris)和罗河小杆菌(Rhodanobacter fulvus)6种菌种等。

特征菌剂制备方法，(参见制备流程图，混合种子液可以通过将各菌种纯培养种子液等量复合配制，也可以将复配好的混合种子液作为种子接入发酵培养基进行扩大培养)按照常规方法制备各个菌种种子培养基，按照要求将上述6种特征菌中部分(≥3种)或者全部菌种种子液等量接入上述特征菌合培养基混合培养，保持温度在15-38℃，在密闭容器内培养3-5天。特征菌复合液扩大培养也可将5-10％的特征菌复合液接入优化后PDA培养基进行复合培养，保持温度在15-38℃，在密闭容器内培养3-5天。

实施例2复合菌剂在污泥降解速中的应用上述实施例1的菌剂应用日本岐阜县环境森林部污泥减量，操作方法是在试管中添加含有复合菌剂的污泥20g，对照组添加正常污泥4g，连续36天添加污泥，去除上清液体。得到如下数据，添加菌剂之后污泥降解速率明显加快，加入的污泥几乎被全部降解，最大污泥减量负荷为0.041d^-1，而不加菌剂只有0.018d^-1。

表1.日本岐阜县环境森林部污泥减量实验报告

	第1组	第2组	第3组	对照组
					最初污泥量(g)	20.00	20.00	20.00	4.00
投入污泥量(g)	21.00	21.00	31.50	18.60
					残存污泥量(g)	17.54	22.20	21.87	20.19
污泥减少量(g)	23.46	18.81	29.63	2.41
					污泥减少率(％)	111.7	89.5	94.1	13.0
试验天数(d)	36	36	36	36
					日减少量(g·d^-1)	0.65	0.52	0.82	0.07
单位体积减少量(g·l^-1d^-1	0.33	0.26	0.41	0.04
					污泥减量负荷(d^-1)	0.033	0.021	0.041	0.018

实施例3复合菌剂在处理养猪场污水和农村村落污水中的应用将液态活性菌剂与活性污泥混合制备泥状菌剂，采用活性污泥法处理养猪场污水和农村村落污水，表2、表3显示泥状活性菌剂对养猪场污水和农村村落污水具有良好的处理效果，其中有机成分几乎被完全降解，BOD去除率达到99％以上，对氮磷的去除也有较好的效果。

表2.日本某养猪厂粪尿处理数据

项目	原水	处理水	去除率
				pH	6.4	7.1
BOD	18.600mg/l	13.9mg/l	99.9％
				COD	8.280mg/l	104mg/l	98.7％
SS	2.700mg/l	29mg/l	98.9％
				T-N	3.490mg/l	176mg/l	95.0％
T-P	249mg/l	26.8mg/l	88.5％
				大肠杆菌	3.2×10.000	2×100mg/l	99.3％

表3.日本某农村村落的水处理数据

项目	原水	处理水	去除率
				pH	6.4	6.9
BOD	427mg/l	2.8mg/l	99.3％
				SS	1.105mg/l	3.1mg/l	99.7％
T-N	79mg/l	3.8mg/l	95.1％
				T-P	18mg/l	2.3mg/l	88.8％
COD		7.0mg/l

实施例4复合菌剂在处理固体的有机垃圾中的应用在箱式垃圾处理装置(内有搅拌设备，无需密封)中将有机垃圾按照表4所示的投放量投入到含有0.5L液态菌剂和1.5L锯末的搅拌器内，经充分糅合，自然存放15天后，即可将添加进去的固体垃圾完全(除3-5％的无机质外)分解掉。在处理过程中，结合喷洒液状微生物活性剂调节垃圾处理池的水分比例外，同时消去处理过程中的臭味。

表4.蔬菜垃圾处理实验

表中数据说明投入试验机里的垃圾总量为8.8m³，投入的锯末总量为1.9m³，共计10.7m³，实验后机内所剩为1.2m³，共减量为9.5m³，除分解了8.8m³的垃圾以外，投入的锯末从1.9m³减为1.2m³，这不是锯末被分解了，而是锯末的密度增加了的原故。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，其特征在于：由功能菌剂和特征菌剂按照体积比为2～4∶1的比例复混制备而成的液态菌剂。

2.根据权利要求1所述的一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，其特征在于所述功能菌剂和特征菌剂混合体积比为3∶1。

3.根据权利要求1所述的一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，其特征在于所述功能菌剂，由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europaea）、粪肥纤维单胞菌（Cellulomonas cartae）、假单胞菌（Pseudomonas sp.）按照一定比例混合而成；所述各组分的混合体积比为枯草芽孢杆菌∶硝化杆菌∶亚硝化单胞菌∶粪肥纤维单胞菌∶假单胞菌=9～13∶2～4∶3～4∶2～3∶1～3。

4.根据权利要求1所述的一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，其特征在于所述特征菌剂，含有威氏醋酸杆菌（Acetobacterium wieringae）、高氯酸盐降解菌（Azospira oryzae）、短短芽孢杆菌（Brevibacillus brevis）、暖绳菌（Caldilinea aerophila）、甲烷氧化菌（Methylocella silvestris）和罗河小杆菌（Rhodanobacter fulvus）6种菌中任意3种或3种以上，通过制备所述特征菌种子液，将各菌种种子液等量接入发酵培养基，保持温度15～38℃，密闭容器中发酵3～5天，制备而成。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，其特征在于所述微生物复合菌剂的扩大方法为，复合菌剂以PDA培养基为液态发酵培养基，接种量1～5%，保持培养温度15～38℃，在密闭容器中厌氧发酵1～2天后，通气，通气量为0.15vvm以上，培养5～10天。

6.根据权利要求5所述的一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，其特征在于：将液态菌剂与活性污泥混合制成泥状菌剂。

7.根据权利要求5所述的一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，其特征在于：将液态菌剂与锯末混合制成粉末状菌剂。

8.根据权利要求1所述的一种快速降解有机废弃物的复合菌剂，应用于城市固体废弃物和禽畜粪便处理，以及污泥减量的技术领域。