CN102327630B - 一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物菌株、除臭剂及其制备方法 - Google Patents
一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物菌株、除臭剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的目的是提供一种消除城市生活垃圾填埋场、垃圾中转站异味的微生物除臭剂、菌株及其制备和应用方法。首先是种子液的培养：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)保藏编号CGMCC No.5183于PDA培养基中，干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)保藏编号CGMCC No.5182于MRS培养基中培养，制得种子液；然后在发酵罐中发酵培养，即制成微生物除臭剂。所用的方法采用混合培养方式，降低了发酵成本，减少了杂菌的产生，稳定了产品质量。所得的产品能有效的降解垃圾填埋场的恶臭，达到良好的除臭效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物除臭剂、菌株及其制备方法，特别是一种消除城市生活垃圾填埋场、垃圾中转站异味的微生物除臭剂、菌株及其制备方法。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，城市人口日益增多，随之而来的是城市生活垃圾高速增加。据不完全统计，近年来我国垃圾年增长率达到10%以上，每年产生垃圾近1.5亿吨。目前，国内城市生活垃圾积存量已高达70亿吨，其中80%～90%来自大中城市，但其处理率仅为50%左右。全国600多座城市中已有三分之二的大中城市陷入生活垃圾的包围之中。目前，我国城市生活垃圾以“末端处理”为主，主要采取填埋法、焚烧法和堆肥法三种处理技术，但垃圾在转运、堆放处理的过程中产生大量恶臭气体，严重困扰着居民的日常生活和身体健康。经气相色谱检测表明，城市生活垃圾臭气的主要成分为氨（NH3）和硫化氢（H2S）。目前常见的除臭方法有燃烧法、氧化法、吸收法、吸附法等，但其使用设备繁多、工艺复杂、能耗大、运行费用高，且易造成二次污染。微生物除臭技术是利用微生物的生理代谢活动降解恶臭物质，达到除臭的目的。与其他除臭方法相比，微生物除臭法具有投资少、处理费用低、维护管理简单、操作方便等优点。
现今，国内外市场上存在不少生物除臭产品，但专门针对城市生活垃圾填埋场生物除臭的产品较少。有的甚至以开放式培养的常规乳酸菌菌液充当生物除臭剂。有的虽组分复杂，但存在有效菌群比例不稳定，导致产品质量和使用效果上问题不断。而且生产不同菌株采用不同发酵方式导致生产投入及产品成本也十分昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除城市生活垃圾填埋场、垃圾中转站异味的微生物除臭剂、菌株及其制备方法。所用的方法采用混合培养方式，降低了发酵成本，减少了杂菌的产生，稳定了产品质量。所得的产品能有效的降解垃圾填埋场的恶臭，达到良好的除臭效果。
一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物除臭剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）种子液的培养：酿酒酵母于PDA培养基中，28℃～30℃，180rpm培养20h；干酪乳杆菌于MRS培养基中，35℃～37℃培养箱培养30h，制得种子液；所述的酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）保藏编号CGMCC No.5183，所述的干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）保藏编号为CGMCC No.5182；
（2）除臭剂的制备：
a．发酵培养基的制备：糖蜜10%，豆芽汁3%，麦麸1%，酵母膏0.1%，蛋白胨0.1%，其余为水，pH值5.0～5.5；在发酵罐中121℃，15分钟灭菌；
b．在发酵罐中装入装量为总体积50%～70%所述的发酵培养基；待培养基温度降至28℃～32℃时，接入占培养基体积1%～3%的酿酒酵母种子液，转速180～200rpm，先通空气搅拌培养6～10h，通气体积与发酵液体积的比值0.9:1～1:1，罐压0.01～0.03MPa，酵母达8×106～1×107cfu/mL之间，再接入占培养基体积4%～5%的干酪乳杆菌种子液，缺氧培养24～48h，培养温度为32℃～37℃，当酵母达1×107～5×107cfu/mL之间，乳杆菌达7×107～3×108cfu/mL之间，pH为3.0～3.5时，即制成微生物除臭剂。
一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物除臭剂，是由上述的方法制备而成的除臭剂。所述的微生物除臭剂用于垃圾填埋场除臭。
所述的除臭是指除去氨和硫化氢；具体是将所述的微生物除臭剂稀释30倍后，喷施用于垃圾填埋场。
本发明的菌种为酵母与细菌，均为垃圾填埋场分离所得，经分子鉴定酵母为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）保藏编号为CGMCC No.5183；细菌为干酪乳杆菌（Lactobacilluscasei）保藏编号为CGMCC No.5182。
本发明菌剂发酵完全后菌液呈深褐色，有少量气泡，气味为淡淡的酸味。将发酵液按10kg±0.1kg分装于不透明的塑料包装瓶，密封保存于阴凉干燥处，有效期一年。用于垃圾填埋场除臭，其混合物稀释30倍后对垃圾填埋场主要臭气物质，如氨去除率80.0%～87.9%，硫化氢去除率62.5%～69.2%。
本发明根据垃圾填埋场的特点及垃圾臭气成份的复杂性，以筛选高效脱除氨氮与硫化物的兼性厌氧菌为目的，并构建高效的除臭菌株组合。经反复筛选获得高效除臭且生长习性相近的酵母与乳酸菌各一株，由于酵母与乳杆菌可长期共存，而共培养可缩短发酵周期，还减少了发酵过程中的空罐率，降低发酵成本，减少发酵后混配过程中的染菌机率。本发明通过改变发酵过程中的调控参数达到乳杆菌与酵母菌的混培养，如采用变温式共培养发酵策略，通过前期常温通气搅拌培养酵母，随后升温缺氧培养乳杆菌，酵母在后期缺氧状态下发酵液中含菌量仍在增加，使酵母与乳杆菌达到配比平衡，在保证除臭效果的前提下，减少了发酵后再混配的环节，也减少了染菌的机率。将其喷洒于恶臭垃圾中，菌液吸附空气中恶臭气体为自身利用的同时，菌体及其代谢产物还抑制垃圾中腐败微生物的活动。该微生物除臭剂通过减少恶臭气体产生及消除已产生的恶臭气体，达到除臭目的。
本发明的发酵产品是由2种不同的菌株组成，相互间无明显的拮抗作用。采用混合培养方式，降低了发酵成本，减少了杂菌的产生，稳定了产品质量。该产品能有效的降解垃圾填埋场的恶臭，达到良好的除臭效果。
本发明采用的2株菌株均从垃圾填埋场分离得到，经过了菌落及菌体形态观察，生理生化特征及分子鉴定；并于2011年7月28日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行了保藏，酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）保藏编号CGMCC No.5183；干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）保藏编号为CGMCC No.5182。
附图说明
图1为Y3菌落形态特征照片；
图2为Y3菌体形态特征照片；
图3为B2的菌落形态特征照片；
图4为B2的菌体形态特征照片。
具体实施方式
以下实施方式旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
菌种的筛选采用初筛与复筛相结合的方法，具体步骤如下：
（1）初筛方法
按10%接种量接入所试菌株于发臭垃圾中，以自来水作为对照，分别于接种后24小时、48小时、72小时使用郑州迪凯科技有限公司生产的GA10型便携式氨气检测仪和GA10型便携式硫化氢检测仪检测氨和硫化氢的浓度，初步判断各菌株的除臭效果，对经便携式检测仪测定有除臭能力的微生物进行复筛实验。
（2）复筛方法
降氨实验：取18mL菌液于2L大烧杯中，并加入500mg/L的氨水2mL；再往大烧杯中放入装有20mL0.005N硫酸吸收液的50mL小烧杯，盖上双层塑料薄膜密封。
降硫化氢实验：取10mL菌液于2L大烧杯中，并加入10mg/L的硫化氢溶液10mL，再往大烧杯中放入装有20mL氢氧化镉吸收液的50mL小烧杯，盖上双层塑料薄膜密封。
以上处理均以等量的无菌水作为对照，每个处理重复3次，置于30℃的培养箱中培养。24h后，取出小烧杯检测氨或硫化氢的浓度。氨的测定采用纳氏试剂比色法，硫化氢的测定采用亚甲基蓝比色法。
按以上方法筛选到2株高效稳定的除臭菌株，Y3和B2。在实验室条件下，Y3对硫化氢的去除率为70%～75%；而B2对氨的去除率则在88%～92%。
菌株Y3在PDA培养基上菌落圆形，湿润光滑，中间凸起，边缘整齐，易挑起，颜色乳白色；光学显微镜下可见细胞椭圆形，细胞的生殖方式为芽殖。如图1、2所示。另葡萄糖发酵阳性，乳糖发酵呈阴性，硝酸盐试验、产类淀粉试验、产酸试验、尿素水解试验及DBB反应均呈阴性。经26S rDNA测序分析，为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行了保藏，保藏编号CGMCC No.5183。
菌株B2在MRS琼脂培养基上菌落圆形，中央凸起，白色，表面光滑，质地均匀，在挑取菌体时有一定的黏性。革兰氏阳性，不产芽孢，菌体杆状，两端方形，呈单个或链状排列。如图3、4所示。生化反应能发酵多种糖，如葡萄糖（酸）、果糖、半乳糖、甘露糖；不液化明胶，不产生吲哚和硫化氢，接触酶阴性；最适生长温度37℃。经16S rDNA测序分析，为干酪乳杆菌（Lactobacillus casei），在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行了保藏，保藏编号为CGMCC No.5182。
实施例一
配PDA培养基及MRS培养基，于121℃下灭菌15分钟。随后，PDA中接种酿酒酵母CGMCCNo.5183，在培养温度为28℃～30℃，转速180rpm的条件下培养20h得到酵母种子液。干酪乳杆菌CGMCC No.5182接种于MRS培养基中，35℃～37℃下培养30h得乳杆菌种子液。
发酵培养基的制备：糖蜜10%，豆芽汁3%，麦麸1%，酵母膏0.1%，蛋白胨0.1%，其余为水，pH值5.0～5.5；在发酵罐中121℃，15分钟灭菌；
在装有占发酵罐体积50%～70%已灭菌好的发酵培养基中接入占培养基体积1%的酿酒酵母种子液，培养温度28℃、罐压0.01～0.03MPa、先通空气搅拌，通气体积与发酵液体积的比值0.9:1～1:1，转速200rpm的条件下发酵10h，酵母达1×107cfu/mL，将温度调至32℃时，再接入占培养基体积5%的干酪乳杆菌种子液，缺氧培养48h，当酵母达5×107cfu/mL、乳杆菌达7×107cfu/mL，pH为3.5时，即制得本微生物除臭剂。
为了验证此发酵液的除臭效果，我们进行了垃圾填埋场现场除臭试验，试验设对照和处理，对照加施清水，处理为本发明的酿酒酵母与干酪乳杆菌混合发酵液除臭剂。处理组稀释30倍后喷施于恶臭垃圾上，喷施时气温32℃～35℃。在喷施2小时后离地面1m处，利用郑州迪凯科技有限公司生产的GA10型便携式氨气检测仪和GA10型便携式硫化氢检测仪对氨和硫化氢进行检测。检测结果见表1。利用本发明除臭剂除臭，其对氨的去除率达80.0%，对硫化氢的去除率达62.5%。
表1.现场除臭试验结果
实施例二
配PDA培养基及MRS培养基，于121℃下灭菌15分钟。随后，PDA中接种酿酒酵母，在培养温度为28℃～30℃，转速180rpm的条件下培养20h得到酵母种子液。干酪乳杆菌接种于MRS培养基中，35℃～37℃下培养30h得乳杆菌种子液。
发酵培养基的制备：糖蜜10%，豆芽汁3%，麦麸1%，酵母膏0.1%，蛋白胨0.1%，其余为水，pH值5.0～5.5；在发酵罐中121℃，15分钟灭菌。
在装有占发酵罐体积50%～70%已灭菌好的发酵培养基中接入占培养基体积2%的酿酒酵母种子液，培养温度30℃、罐压0.01～0.03MPa、先通空气搅拌，通气体积与发酵液体积的比值0.9:1～1:1，转速180rpm的条件下发酵8h，酵母达8×106cfu/mL，将温度调至35℃，接入占培养基体积4%的干酪乳杆菌种子液，缺氧培养36h，当酵母达3×107cfu/mL，乳杆菌达2×108cfu/mL，pH为3.2时，即制得本微生物除臭剂。
将菌液用于垃圾填埋场除臭，试验设对照和处理，对照加施清水，处理为本发明酿酒酵母与干酪乳杆菌混合发酵液除臭剂。处理稀释30倍后喷施于恶臭垃圾上，喷施时气温32℃～35℃。在喷施2小时后离地面1m处，利用郑州迪凯科技有限公司生产的GA10型便携式氨气检测仪和GA10型便携式硫化氢检测仪对氨和硫化氢进行检测。检测结果见表2。利用本发明除臭剂除臭，其对氨的去除率达84.9%，对硫化氢的去除率达64.3%。
表2.现场除臭试验结果
实施例三
配PDA培养基及MRS培养基，于121℃下灭菌15分钟。随后，PDA中接种酿酒酵母，在培养温度为28℃～30℃，转速180rpm的条件下培养20h得到酵母种子液。干酪乳杆菌接种于MRS培养基中，35℃～37℃下培养30h得乳杆菌种子液。
发酵培养基的制备：糖蜜10%，豆芽汁3%，麦麸1%，酵母膏0.1%，蛋白胨0.1%，其余为水，pH值5.0～5.5；在发酵罐中121℃，15分钟灭菌。
在装有占发酵罐体积50%～70%已灭菌好的发酵培养基中接入占培养基体积3%的酿酒酵母种子液，培养温度32℃、罐压0.01～0.03MPa、先通空气搅拌，通气体积与发酵液体积的比值0.9:1～1:1，转速180rpm的条件下发酵6h，酵母达1×107cfu/mL时，将温度调至37℃，接入占培养基体积5%干酪乳杆菌种子液，缺氧培养24h，当酵母达4×107cfu/mL，乳杆菌达3×108cfu/mL数量级，pH3.0时，即制得本微生物除臭剂。
将菌液用于垃圾填埋场除臭，对照加施清水，处理为本发明酿酒酵母与干酪乳杆菌混合发酵液除臭剂。将处理稀释30倍后喷施在恶臭垃圾上，喷施时气温32℃～35℃。在喷施2小时后离地面1m处，利用郑州迪凯科技有限公司生产的GA10型便携式氨气检测仪和GA10型便携式硫化氢检测仪对氨和硫化氢进行检测。检测结果见表3。利用本发明除臭剂除臭，其对氨的去除率达87.9%，对硫化氢的去除率达69.2%。
表3.现场除臭试验结果
Claims (4)
1.一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物除臭剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）种子液的培养：酿酒酵母于PDA培养基中，28℃～30℃，180rpm培养20h；干酪乳杆菌于MRS培养基中，35℃～37℃培养箱培养30h，制得种子液；所述的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）保藏编号CGMCC No.5183，所述的干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）保藏编号为CGMCC No.5182；
（2）除臭剂的制备：
a．发酵培养基的制备：糖蜜10%，豆芽汁3%，麦麸1%，酵母膏0.1%，蛋白胨0.1%，其余为水，pH值5.0～5.5；在发酵罐中121℃，15分钟灭菌；
b．在发酵罐中装入装量为总体积50%～70%所述的发酵培养基；待培养基温度降至28℃～32℃时，接入占培养基体积1%～3%的酿酒酵母种子液，转速180～200rpm，先通空气搅拌培养6～10h，通气体积与发酵液体积的比值0.9:1～1:1，罐压0.01～0.03MPa，酵母达8×106～1×107cfu/mL之间，再接入占培养基体积4%～5%的干酪乳杆菌种子液，缺氧培养24～48h，培养温度为32℃～37℃，当酵母达1×107～5×107cfu/mL之间，乳杆菌达7×107～3×108cfu/mL之间，pH为3.0～3.5时，即制成微生物除臭剂。
2.一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物除臭剂，其特征在于，是由权利要求1所述的方法制备而成的除臭剂。
3.一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物菌株，其特征在于，所述的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）保藏编号为CGMCC No.5183。
4.一种针对城市生活垃圾填埋场的微生物菌株，其特征在于，所述的干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）保藏编号为CGMCC No.5182。
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