CN107282593A - 一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，属于生活垃圾处理技术领域。本发明先将松针烘干后炭化，并利用炭化后松针的多孔结构吸附产生的磁性颗粒，再将磁性颗粒浸渍于硫酸铵溶液中，经旋蒸浓缩后制得浓缩物，随后将浓缩物焙烧，将焙烧后的浓缩物与钛酸四丁酯混合球磨后焙烧，制得兼具催化有机质降解性能的微生物菌剂载体，再利用所得载体吸附蚯蚓粪中的微生物，经固定化处理后，制得餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂。本发明充分利用载体的催化性能，将餐厨垃圾中有机质初步降解，配合蚯蚓粪中具有除臭性能的微生物，达到高效降解餐厨垃圾的目的，有效解决了传统微生物菌剂在处理餐厨垃圾过程中，效率低，异味大的问题。
Description
技术领域
本发明公开了一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，属于生活垃圾处理技术领域。
背景技术
餐厨垃圾泛指在食品加工过程中产生的食物残余及饮食消费后的食物残余。随着
饮食业的快速发展，餐厨垃圾的产量与日剧增。餐厨垃圾造成的污染已经成为城市环境污染的主要问题，严重威胁人们的正常生活和身体健康。餐厨垃圾的危害如下：（1）影响城市市容和人民居住环境，同时高含水量和有机组分使其成为微生物存在的“天然乐园”，同时高含水量使垃圾运输和处理难度增大，另外，餐厨垃圾会增加填埋场渗滤液的析出，从而污染地表和地下水；（2）作为饲料喂养家畜，也就是俗称的“泔水猪”，餐厨垃圾被猪食用后，有害物质蓄积在猪的脂肪、肌肉等组织里，人食用了这样的猪肉达到一定程度后，会导致肝脏、肾脏等系统免疫功能下降；（3）废弃食用油脂所产生的危害。但是从化学组成上来看，餐厨垃圾以淀粉、纤维素、蛋白质、脂类为主，从资源利用角度分析，其可以制成很好的肥料。如何高效快捷地处理餐厨垃圾，使其为社会乃至人类造福是政府和全社会普遍关切的问题。
目前城市餐厨有机废弃物的处理途径主要是卫生填埋和焚烧。但是餐厨有机废弃物的特点决定了将其按照填埋和焚烧进行处理是不适宜的。生物法处理餐厨垃圾，是近几年兴起的新型垃圾处理技术。生物法处理餐厨垃圾与其它处理方法相比较，具有明显优势。生物法处理餐厨垃圾，不仅处理彻底，安全性好，无臭味异味，无二次污染，降低了运输成本，处理后的残留物也可以制成有机肥料，实现了资源的循环利用。而生物法处理餐厨垃圾的核心技术是对菌剂的选择与控制。复合微生物菌剂是将两种或两种以上的微生物以适当的比例共同培养，充分发挥群体的联合作用，是目前应用效果最佳的一种微生物菌剂。但是复合微生物菌剂也存在一些缺陷，主要是现有复合微生物菌剂处理效率低，且处理过程中产生较大异味，导致现场工作环境恶劣，因此，亟待开发一种处理效率高，且环保、无害的复合微生物菌剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对传统餐厨垃圾降解所用微生物菌剂处理效率低，且处理过程中产生较大异味，导致现场工作环境恶劣的问题，提供了一种利餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，是由以下重量份数的原料组成：8～15份微生物菌剂载体，90～100份固定化培养基，60～80份菌悬液；
所述的固定化培养基是按重量份数计，8～10份蔗糖，4～6份牛肉膏，1.6～2.0份酵母粉，与1000份去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15～20min后得到；
具体制备方法如下：
（1）微生物菌剂载体：依次取10～15g硫酸亚铁，12～18g硫酸铁，100～120g松针粉，倒入400～500mL去离子水中，于恒温搅拌状态下，用氢氧化钠溶液调节pH至10.6～11.0后，继续恒温搅拌反应，待反应结束，过滤、洗涤并干燥至恒重，得磁性颗粒，称取100～120g磁性颗粒，200～300mL硫酸铵溶液，搅拌静置后浓缩，得浓缩物，再将浓缩物于氮气保护下焙烧，随后与钛酸四丁酯球磨并保温反应，即得微生物菌剂载体；
（2）菌悬液：将蚯蚓粪均匀涂布于自制固体培养基表面，恒温培养后用水淋洗，即得菌悬液。
（3）复合微生物菌剂的制备：将微生物菌剂载体、固定化培养基及菌悬液混合后于摇床中，固定化处理12～18h，再经离心分离和洗涤，即可。
步骤（1）所述的松针粉为炭化松针粉。
步骤（1）所述的氢氧化钠溶液浓度为0.3～0.5mol/L。
步骤（1）所述的硫酸铵溶液浓度为0.3～0.5mol/L。
步骤（1）所述的于氮气保护下焙烧条件为：于管式电阻炉内，以6～8mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为148～150℃条件下保温焙烧2～4h。
步骤（1）所述的保温反应条件为：反应温度为420～450℃，反应时间为4～6h。
步骤（2）所述的自制固体培养基是按重量份数计，由8～10份葡萄糖，2～4份牛血清白蛋白，2～4份甘氨酸，0.8～1.0份氯化钠，0.8～1.0份磷酸二氢钾，0.3～0.5份七水硫酸亚铁，0.15～0.18份硫酸锰，0.1～0.2份硫酸锌，15～20份琼脂，与1000份去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15～20min后得到。
步骤（2）所述的恒温培养条件为：培养温度为26～28℃，培养时间为4～6天。
步骤（3）所述的固定化处理条件为：温度为26～28℃，摇床转速为120～160r/min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明首先以松针粉为原料，利用松针粉良好的生物相容性，经炭化后作为基础载体，利用炭化后松针粉的多孔结构吸附氢氧化铁和氢氧化亚铁沉淀，从而制得磁性颗粒，再将磁性颗粒浸渍于硫酸铵溶液中，经浓缩后焙烧，再与钛酸四丁酯混合球磨，并进一步焙烧，制得具有催化降解有机质性能的微生物菌剂载体，在使用过程中，微生物菌剂载体不仅起到负载微生物的作用，同时可产生一定量的羟自由基，其氧化能力虽强，但浓度范围在对微生物生存安全范围之内，且具有一定的电负性、亲电性及加成作用，可与负载的微生物发挥协同作用，提高降解效率，特别适用于降解餐厨垃圾中有机质；
（2）本发明以蚯蚓粪中培养得到的混合菌种作为主要菌种，蚯蚓粪中微生物不仅可有效降解餐厨垃圾中有机质，同时具有优秀的除臭功能，避免在处理过程中产生异味，影响工作环境，且因为磁性颗粒的加入，使用后可利用磁铁将载体回收利用，降低使用成本。
具体实施方式
称取800～1000g松针，用去离子水反复清洗3～5次，并将清洗后的松针置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的松针转入粉碎机中，粉碎后过40～60目筛，得松针粉末，并将所得松针粉末移入管式电阻炉，以15～20mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以10～15℃/min速率程序升温至400～450℃，保温反应2～4h，随炉冷却至室温，出料，得炭化松针粉，依次称取10～15g硫酸亚铁，12～18g硫酸铁，100～120g炭化松针粉，倒入盛有400～500mL去离子水的三口烧瓶中，并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60～65℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合30～45min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加浓度为0.3～0.5mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至10.6～11.0，待氢氧化钠溶液滴加完毕，继续恒温搅拌反应45～60min，待恒温搅拌反应结束，将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得磁性颗粒，称取100～120g磁性颗粒，倒入盛有200～300mL浓度为0.3～0.5mol/L硫酸铵溶液的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合6～10min后，将烧杯移入水浴锅中，于温度为58～60℃条件下，静置8～10h，再将烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为75～80℃条件下旋蒸浓缩至干，得浓缩物，将浓缩物转入管式电阻炉，以6～8mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为148～150℃条件下保温反应2～4h，得焙烧浓缩物，依次称取60～80g所得焙烧浓缩物，3～5g钛酸四丁酯，置于球磨机中，球磨混合2～4h，并将球磨后的物料转入管式电阻炉，继续于氮气保护状态下，于温度为420～450℃条件下保温反应4～6h，出料，得微生物菌剂载体，依次取600～800g猪粪，300～400g鸡粪，1～3kg高岭土，600～800mL水，搅拌混合15～30min后，均匀平铺于塑料水槽中，控制铺设厚度为15～20cm，再按养殖密度为1.2～1.4kg/m2向塑料水槽中加入蚯蚓，并将加入蚯蚓后的塑料水槽移入温室中，于温度为22～26℃条件下进行蚯蚓养殖15～20天，在养殖期间，每隔4～6h向水槽中喷水，保持水槽中物料湿度为60～70%，待蚯蚓养殖结束，收集30～40g蚯蚓粪，并将所得蚯蚓粪均匀涂布于自制固体培养基表面，再将自制固体培养基移入恒温培养箱，于温度为26～28℃条件下，恒温培养4～6天，待培养结束，用400～600mL去离子水淋洗自制固体培养基表面，收集淋洗液，得菌悬液，在锥形瓶中依次加入8～15g微生物菌剂载体，90～100g固定化培养基，60～80mL菌悬液，并将锥形瓶置于摇床中，于温度为26～28℃，转速为120～160r/min条件下，固定化处理12～18h，再将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离10～15min后，弃去上层液，收集下层沉淀物，并用去离子水洗涤所得下层沉淀物2～4次，收集洗涤后的下层沉淀物，即得餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂。所述的自制固体培养基是由8～10g葡萄糖，2～4g牛血清白蛋白，2～4g甘氨酸，0.8～1.0g氯化钠，0.8～1.0g磷酸二氢钾，0.3～0.5g七水硫酸亚铁，0.15～0.18g硫酸锰，0.1～0.2g硫酸锌，15～20g琼脂，与1000mL去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15～20min后得到。所述的固定化培养基是由8～10g蔗糖，4～6g牛肉膏，1.6～2.0g酵母粉，与1000mL去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15～20min后得到。
实例1
依次取600g猪粪，300g鸡粪，1kg高岭土，600mL水，搅拌混合15min后，均匀平铺于塑料水槽中，控制铺设厚度为15cm，再按养殖密度为1.2kg/m2向塑料水槽中加入蚯蚓，并将加入蚯蚓后的塑料水槽移入温室中，于温度为22℃条件下进行蚯蚓养殖15天，在养殖期间，每隔4h向水槽中喷水，保持水槽中物料湿度为60%，待蚯蚓养殖结束，收集30g蚯蚓粪，并将所得蚯蚓粪均匀涂布于自制固体培养基表面，再将自制固体培养基移入恒温培养箱，于温度为26℃条件下，恒温培养4天，待培养结束，用400mL去离子水淋洗自制固体培养基表面，收集淋洗液，得菌悬液。所述的自制固体培养基是由8g葡萄糖，2g牛血清白蛋白，2g甘氨酸，0.8g氯化钠，0.8g磷酸二氢钾，0.3g七水硫酸亚铁，0.15g硫酸锰，0.1g硫酸锌，15g琼脂，与1000mL去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15min后得到。所述的固定化培养基是由8g蔗糖，4g牛肉膏，1.6g酵母粉，与1000mL去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15min后得到。
实例2
称取900g松针，用去离子水反复清洗4次，并将清洗后的松针置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的松针转入粉碎机中，粉碎后过50目筛，得松针粉末，并将所得松针粉末移入管式电阻炉，以18mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以13℃/min速率程序升温至425℃，保温反应3h，随炉冷却至室温，出料，得炭化松针粉，依次称取13g硫酸亚铁，15g硫酸铁，110g炭化松针粉，倒入盛有450mL去离子水的三口烧瓶中，并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为63℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌混合37min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加浓度为0.4mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至10.8，待氢氧化钠溶液滴加完毕，继续恒温搅拌反应53min，待恒温搅拌反应结束，将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得磁性颗粒，称取110g磁性颗粒，倒入盛有250mL浓度为0.4mol/L硫酸铵溶液的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合8min后，将烧杯移入水浴锅中，于温度为59℃条件下，静置9h，再将烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为78℃条件下旋蒸浓缩至干，得浓缩物，将浓缩物转入管式电阻炉，以7mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为149℃条件下保温反应3h，得焙烧浓缩物，依次称取70g所得焙烧浓缩物，4g钛酸四丁酯，置于球磨机中，球磨混合3h，并将球磨后的物料转入管式电阻炉，继续于氮气保护状态下，于温度为435℃条件下保温反应5h，出料，得微生物菌剂载体。
实例3
称取900g松针，用去离子水反复清洗4次，并将清洗后的松针置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的松针转入粉碎机中，粉碎后过50目筛，得松针粉末，并将所得松针粉末移入管式电阻炉，以18mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以13℃/min速率程序升温至425℃，保温反应3h，随炉冷却至室温，出料，得炭化松针粉，依次称取13g硫酸亚铁，15g硫酸铁，110g炭化松针粉，倒入盛有450mL去离子水的三口烧瓶中，并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为63℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌混合37min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加浓度为0.4mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至10.8，待氢氧化钠溶液滴加完毕，继续恒温搅拌反应53min，待恒温搅拌反应结束，将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得磁性颗粒，称取110g磁性颗粒，倒入盛有250mL浓度为0.4mol/L硫酸铵溶液的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合8min后，将烧杯移入水浴锅中，于温度为59℃条件下，静置9h，再将烧杯中物料转入旋转蒸发仪，于温度为78℃条件下旋蒸浓缩至干，得浓缩物，将浓缩物转入管式电阻炉，以7mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为149℃条件下保温反应3h，得焙烧浓缩物，依次称取70g所得焙烧浓缩物，4g钛酸四丁酯，置于球磨机中，球磨混合3h，并将球磨后的物料转入管式电阻炉，继续于氮气保护状态下，于温度为435℃条件下保温反应5h，出料，得微生物菌剂载体，依次取600g猪粪，300g鸡粪，1kg高岭土，600mL水，搅拌混合15min后，均匀平铺于塑料水槽中，控制铺设厚度为15cm，再按养殖密度为1.2kg/m2向塑料水槽中加入蚯蚓，并将加入蚯蚓后的塑料水槽移入温室中，于温度为22℃条件下进行蚯蚓养殖15天，在养殖期间，每隔4h向水槽中喷水，保持水槽中物料湿度为60%，待蚯蚓养殖结束，收集30g蚯蚓粪，并将所得蚯蚓粪均匀涂布于自制固体培养基表面，再将自制固体培养基移入恒温培养箱，于温度为26℃条件下，恒温培养4天，待培养结束，用400mL去离子水淋洗自制固体培养基表面，收集淋洗液，得菌悬液，在锥形瓶中依次加入15g微生物菌剂载体，100g固定化培养基，80mL菌悬液，并将锥形瓶置于摇床中，于温度为28℃，转速为160r/min条件下，固定化处理18h，再将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离15min后，弃去上层液，收集下层沉淀物，并用去离子水洗涤所得下层沉淀物4次，收集洗涤后的下层沉淀物，即得餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂。所述的自制固体培养基是由8g葡萄糖，2g牛血清白蛋白，2g甘氨酸，0.8g氯化钠，0.8g磷酸二氢钾，0.3g七水硫酸亚铁，0.15g硫酸锰，0.1g硫酸锌，15g琼脂，与1000mL去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15min后得到。所述的固定化培养基是由8g蔗糖，4g牛肉膏，1.6g酵母粉，与1000mL去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15min后得到。
取四个发酵罐，分别在四个发酵罐中装入15kg餐厨垃圾，随后将实例1～3中制得的菌悬液、微生物菌剂载体、餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂以及EM复合微生物菌剂（对比例）分别装入四个发酵罐中，随后于转速为200r/min，温度为50℃条件下，恒温搅拌发酵，在发酵过程中，以30mL/min的速率向发酵罐内物料通入空气，待发酵完成，将发酵产物用于农作物有机肥使用即可。分别对发酵罐中餐厨垃圾降解情况及性状进行检测，其检测结果如下表：
综上所述，本发明制得的餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂处理效率较高，处理过程中无异味产生，不会对人体和环境造成危害。
Claims (10)
1.一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：8～15份微生物菌剂载体，90～100份固定化培养基，60～80份菌悬液；
所述的固定化培养基是按重量份数计，8～10份蔗糖，4～6份牛肉膏，1.6～2.0份酵母粉，与1000份去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15～20min后得到；
具体制备方法如下：
（1）微生物菌剂载体：依次取10～15g硫酸亚铁，12～18g硫酸铁，100～120g松针粉，倒入400～500mL去离子水中，于恒温搅拌状态下，用氢氧化钠溶液调节pH至10.6～11.0后，继续恒温搅拌反应，待反应结束，过滤、洗涤并干燥至恒重，得磁性颗粒，称取100～120g磁性颗粒，200～300mL硫酸铵溶液，搅拌静置后浓缩，得浓缩物，再将浓缩物于氮气保护下焙烧，随后与钛酸四丁酯球磨并保温反应，即得微生物菌剂载体；
（2）菌悬液：将蚯蚓粪均匀涂布于自制固体培养基表面，恒温培养后用水淋洗，即得菌悬液。
2.（3）复合微生物菌剂的制备：将微生物菌剂载体、固定化培养基及菌悬液混合后于摇床中，固定化处理12～18h，再经离心分离和洗涤，即可。
3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（1）所述的松针粉为炭化松针粉。
4.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（1）所述的氢氧化钠溶液浓度为0.3～0.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（1）所述的硫酸铵溶液浓度为0.3～0.5mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（1）所述的于氮气保护下焙烧条件为：于管式电阻炉内，以6～8mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为148～150℃条件下保温焙烧2～4h。
7.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（1）所述的保温反应条件为：反应温度为420～450℃，反应时间为4～6h。
8.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（2）所述的自制固体培养基是按重量份数计，由8～10份葡萄糖，2～4份牛血清白蛋白，2～4份甘氨酸，0.8～1.0份氯化钠，0.8～1.0份磷酸二氢钾，0.3～0.5份七水硫酸亚铁，0.15～0.18份硫酸锰，0.1～0.2份硫酸锌，15～20份琼脂，与1000份去离子水混合后，于高压灭菌锅中，在121℃条件下，灭菌处理15～20min后得到。
9.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（2）所述的恒温培养条件为：培养温度为26～28℃，培养时间为4～6天。
10.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾降解专用复合微生物菌剂，其特征在于：步骤（3）所述的固定化处理条件为：温度为26～28℃，摇床转速为120～160r/min。
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