CN107236675B - 一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂 - Google Patents

一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于微生物技术领域，公开了一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂，其按照如下工艺制备而得：步骤1）黑曲霉‑绿色木霉混合发酵液，步骤2）制备复合菌液，步骤3）制备交联剂，步骤4）浓缩、交联、洗涤以及干燥。本发明微生物制剂制备工艺简单，成本低廉，除臭效果好，生态环保，使用方便。

Description

一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂
技术领域
本发明属于微生物技术领域，特别涉及一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂。
背景技术
随着城市化进程的不断发展，人们越来越往城市聚集，城市生活垃圾也以每年10%以上的速度递增。城市生活垃圾的产生和其带来的环境污染已经引起人们的重视，特别是在城市中心垃圾收集点和城市垃圾中转站，生活垃圾所引发的恶臭散发，蚊蝇孳生，病虫害传播等问题，已经对居民生活质量和当地生态环境造成一定的影响。城市生活垃圾收集和中转的管理不规范，会严重破坏城市的生态，造成人们心理不快。
目前国内外常用的方法有吸附法、燃烧法、高能离子法以及生物法。吸附法包括酸碱药水洗涤以及活性炭吸附，前者需要消耗大量化学药剂，后者则易堵塞，更换频繁，维护费用较高；燃烧法适合于高浓度、高热值的有机废气，在一般的除臭工程上很少应用；高能离子法产生的臭氧直接排放，有可能会危害环境安全，而且其产生的离子有强氧化作用，对设备有腐蚀作用，而且对人身体也有一定伤害；生物法是一种通过向环境中投加从自然界中筛选的有益微生物菌群或经过基因重组产生的生物菌种，以改善空气环境，有效抑制蚊虫滋生为目的环境生物技术，一般成本较低，但是很难找到配伍合理、效果好的菌剂，除臭效果较差，达不到人们的要求。基于上述问题，中国专利技术“固体垃圾清理用细菌活性剂褐藻除臭剂”公开了一种生物除臭剂，其除臭效果较好，但是存在成分复杂，成本高昂以及制备工艺复杂等缺陷。
发明内容
为了克服现有技术中生物除臭剂的缺陷，本发明提供了一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂，其按照如下工艺制备而得：步骤1）黑曲霉-绿色木霉混合发酵液，步骤2）制备复合菌液，步骤3）制备交联剂，步骤4）浓缩、交联、洗涤以及干燥。
具体地，所述微生物制剂按照工艺制备而得：
步骤1）黑曲霉-绿色木霉混合发酵液：制备将黑曲霉种子液和绿色木霉种子液按照1:2的体积比混合，然后按照10%的接种量转到发酵罐中培养24h，得到黑曲霉-绿色木霉混合发酵液；
步骤2）制备复合菌液：将黑曲霉-绿色木霉混合发酵液、红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液按照3-5:2-3:2-3:1-2:1-2的体积比混合均匀，得到复合菌液；
步骤3）制备交联剂：往浓度为1M的硼酸溶液中加入氯化钙，搅拌溶解后，用碳酸钠将溶液的pH调至7，得到交联剂；
步骤4）浓缩、交联、洗涤以及干燥：将复合菌液浓缩至水分含量为30wt%，然后添加3wt%的海藻酸钠和5wt%的聚乙二醇，200rpm搅拌10min，再与交联剂按照3-5:1-2的质量比混合，制备成1-2mm的微球，4-8℃静置24小时，然后用0.6wt％NaCl水溶液洗涤2-3次，15-20℃低温干燥至水分含量小于6wt%，即得。
优选地，所述红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液的浓度均控制在1×1010cfu/ml。
优选地，所述发酵罐培养基组分为：糖蜜10wt%，玉米淀粉3.5wt%，葡萄糖2.0wt%，磷酸二氢钠0.2wt%，硫酸镁0.02wt%，硫酸锰0.01wt%，余量为水，pH为7.0。
优选地，所述硼酸溶液和氯化钙的比例为1L：50g。
优选地，所述黑曲霉为ATCC 16404；所述绿色木霉为ACCC 30166；所述红球菌为ATCC 15906；所述产朊假丝酵母为ATCC 22023；所述珊瑚色诺卡式菌为ACCC 40100；所述脱氮副球菌为ATCC 13543。
本发明还提供了上述任其一所述的微生物制剂在垃圾除臭中的应用。
进一步地，
上述只是本发明的优选方案。作为次优选的技术方案，本发明对加入的发酵液中菌株的数量也没有特别的限制，这可以根据所述环境需要来决定，例如，当所述环境中的臭气较高对于所述菌剂的生存较不利时，可以提高所述菌剂的接种量；当所述环境中的臭气含量较低或所述环境对菌株的生存的影响较小时，可以减少接种量。
本发明采用绿色木霉和黑曲霉混合发酵，滤纸酶可达到4.13IU/ml，葡萄糖苷酶为1.16IU/ml；采用单一绿色木霉发酵时，滤纸酶为2.57IU/ml，葡萄糖苷酶为0.34IU/ml；混合发酵大大优于单一菌株发酵水平，说明两种菌株可以发挥协同作用，改善产酶水平，有助于提高垃圾中农林废弃物的降解。
本发明所述的菌种属于已知菌株，均可以从ATCC、ACCC等商业途径购买得到。本发明的各菌种的斜面培养、摇瓶种子培养和发酵罐培养为本领域的常规培养方式，不是本发明创新点，此处不详述。本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。
本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
本发明微生物制剂采用载体和混合菌液制备而得，菌体附着效果好，负载量大，比表面积大，能提高降解速度；
本发明针对菌株特点，对黑曲霉和绿色木霉进行混合发酵，较单一菌株发酵相比，提高了纤维素酶等酶蛋白的活力；
本发明的微生物制剂是通过各种无害的微生物之间良好的协同作用，促进生活垃圾的发酵分解，对已产生的恶臭气体如NH3、H2S进行吸收降解，消除生活垃圾以及垃圾滤液产生的恶臭，从根本上解决恶臭气体的生产；
本发明微生物制剂产品制备工艺简单，成本低廉，除臭效果好，生态环保，使用方便，生产成本低，对环境无二次污染，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂，其按照如下工艺制备而得：
将黑曲霉种子液（1×108cfu/ml）和绿色木霉种子液（1×108cfu/ml）按照1:2的体积比混合，然后按照10%体积比的接种量转到发酵罐中培养24h，得到黑曲霉-绿色木霉混合发酵液；
所述发酵罐培养基组分为：糖蜜10wt%，玉米淀粉3.5wt%，葡萄糖2.0wt%，磷酸二氢钠0.2wt%，硫酸镁0.02wt%，硫酸锰0.01wt%，余量为水，pH为7.0；
将红球菌、产朊假丝酵母、珊瑚色诺卡式菌以及脱氮副球菌分别按照斜面培养、摇瓶种子培养以及发酵罐培养获得红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液；
将黑曲霉-绿色木霉混合发酵液、红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液按照3:2:2:1:1的体积比混合均匀，得到复合菌液；所述红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液的浓度均控制在1×1010cfu/ml；
往浓度为1M的硼酸溶液中加入氯化钙，搅拌溶解后，用碳酸钠将溶液的pH调至7，得到交联剂；所述硼酸溶液和氯化钙的比例为1L：50g；
将复合菌液浓缩至水分含量为30wt%；然后添加3wt%的海藻酸钠和5wt%的聚乙二醇，200rpm搅拌10min，再与交联剂按照3:1的质量比混合，制备成1mm的微球，4℃下静置24小时，然后再用0.6wt％NaCl水溶液洗涤2次，15℃低温干燥至水分含量小于6wt%，即得。
所述黑曲霉为ATCC 16404；所述绿色木霉为ACCC 30166；所述红球菌为ATCC15906；所述产朊假丝酵母为ATCC 22023；所述珊瑚色诺卡式菌为ACCC 40100；所述脱氮副球菌为ATCC 13543。
实施例2
一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂，其按照如下工艺制备而得：
将黑曲霉种子液（1×108cfu/ml）和绿色木霉种子液（1×108cfu/ml）按照1:2的体积比混合，然后按照10%的接种量转到发酵罐中培养24h，得到黑曲霉-绿色木霉混合发酵液；
所述发酵罐培养基组分为：糖蜜10wt%，玉米淀粉3.5wt%，葡萄糖2.0wt%，磷酸二氢钠0.2wt%，硫酸镁0.02wt%，硫酸锰0.01wt%，余量为水，pH为7.0；
将红球菌、产朊假丝酵母、珊瑚色诺卡式菌以及脱氮副球菌分别按照斜面培养、摇瓶种子培养以及发酵罐培养获得红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液；
将黑曲霉-绿色木霉混合发酵液、红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液按照5:3:3:2:2的体积比混合均匀，得到复合菌液；所述红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液的浓度均控制在1×1010cfu/ml；
往浓度为1M的硼酸溶液中加入氯化钙，搅拌溶解后，用碳酸钠将溶液的pH调至7，得到交联剂；所述硼酸溶液和氯化钙的比例为1L：50g；
将复合菌液浓缩至水分含量为30wt%；然后添加3wt%的海藻酸钠和5wt%的聚乙二醇，200rpm搅拌10min，再与交联剂按照5:2的质量比混合，制备成2mm的微球，8℃下静置24小时，然后再用0.6wt％NaCl水溶液洗涤3次，20℃低温干燥至水分含量小于6wt%，即得。
所述黑曲霉为ATCC 16404；所述绿色木霉为ACCC 30166；所述红球菌为ATCC15906；所述产朊假丝酵母为ATCC 22023；所述珊瑚色诺卡式菌为ACCC 40100；所述脱氮副球菌为ATCC 13543。
实施例3
本发明实施例1制备的微生物制剂除臭效果试验：
将1200kg腐败的城市生活垃圾，混合均匀，平均分成6份，每份200kg，分别置于大小一样的6个密闭房间中，分别编号1-6，首先往本发明的微生物制剂中添加10倍重量的水配成菌液，以0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％的重量比例分别添加1-5号城市生活垃圾中，6号城市生活垃圾不添加任何菌剂。72h后在垃圾周围的不同采集点采样，测定NH3、H2S去除率、臭气浓度。NH3采用次氯酸钠-水杨酸分光光度法，H2S采用聚乙烯醇磷酸铵吸收-亚甲基蓝比色法，臭气浓度采用XP-329IIIR香气、臭气浓度检测仪测量。 具体结果见表1：
表1
组别 NH3去除率% H2S去除率% 臭气浓度去除率%
1 87.6 91.3 82.7
2 93.9 95.7 86.4
3 97.1 98.6 92.5
4 97.3 98.2 92.9
5 96.9 98.9 91.6
6 8.6 9.7 6.3
结论：通过梯度试验发现，选择最佳添加量为0.03%，提高制剂的添加量并不会给处理效果带来较大的改变。
实施例4
本发明微生物制剂各菌株的配伍试验：
试验组：实施例1的微生物制剂；对照组1：不添加黑曲霉-绿色木霉混合发酵液，其余同实施例1；对照组2：不添加红球菌发酵液，其余同实施例1；对照组3：不添加产朊假丝酵母发酵液，其余同实施例1；对照组4：不添加珊瑚色诺卡式菌发酵液，其余同实施例1；对照组5：不添加脱氮副球菌发酵液，其余同实施例1。首先往本发明的微生物制剂中添加10倍重量的水配成菌液，添加量占城市生活垃圾的3wt%，处理时间为72h。各组别的除臭效果见表2：
表2
组别 NH3去除率% H2S去除率% 臭气浓度去除率%
实验组 97.1 98.6 92.5
对照组1 80.6 73.3 68.7
对照组2 90.4 87.5 76.9
对照组3 91.7 80.4 72.8
对照组4 82.8 91.6 83.4
对照组5 77.5 84.9 70.7
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种用于城市生活垃圾除臭的微生物制剂，其特征在于，所述微生物制剂按照如下工艺制备而得：
步骤1）黑曲霉-绿色木霉混合发酵液：制备将黑曲霉种子液和绿色木霉种子液按照1:2的体积比混合，然后按照10%的接种量转到发酵罐中培养24h，得到黑曲霉-绿色木霉混合发酵液；
步骤2）制备复合菌液：将黑曲霉-绿色木霉混合发酵液、红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液按照3-5:2-3:2-3:1-2:1-2的体积比混合均匀，得到复合菌液；
步骤3）制备交联剂：往浓度为1M的硼酸溶液中加入氯化钙，搅拌溶解后，用碳酸钠将溶液的pH调至7，得到交联剂；
步骤4）浓缩、交联、洗涤以及干燥：将复合菌液浓缩至水分含量为30wt%，然后添加3wt%的海藻酸钠和5wt%的聚乙二醇，200rpm搅拌10min，再与交联剂按照3-5:1-2的质量比混合，制备成1-2mm的微球，4-8℃静置24小时，然后用0.6wt％NaCl水溶液洗涤2-3次，15-20℃低温干燥至水分含量小于6wt%，即得；
所述发酵罐培养基组分为：糖蜜10wt%，玉米淀粉3.5wt%，葡萄糖2.0wt%，磷酸二氢钠0.2wt%，硫酸镁0.02wt%，硫酸锰0.01wt%，余量为水，pH为7.0；
所述硼酸溶液和氯化钙的比例为1L：50g；
所述黑曲霉为ATCC 16404；所述绿色木霉为ACCC 30166；所述红球菌为ATCC 15906；所述产朊假丝酵母为ATCC 22023；所述珊瑚色诺卡式菌为ACCC 40100；所述脱氮副球菌为ATCC 13543。
2.根据权利要求1所 述的微生物制剂，其特征在于，所述红球菌发酵液、产朊假丝酵母发酵液、珊瑚色诺卡式菌发酵液以及脱氮副球菌发酵液的浓度均控制在1×1010cfu/ml。
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