CN108102990A - 一种具有除臭功能的微生态制剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有除臭功能的微生态制剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种具有除臭功能的微生态制剂及其制备方法和应用，涉及一种微生态制剂及其制备方法和应用。是要解决现有污泥堆肥过程中臭气污染的问题。该微生态制剂包括玉米乳杆菌粉、嗜热链球菌粉、木霉菌粉、凝结芽孢杆菌粉、圆褐固氮菌粉、产朊假丝酵母粉、蔗糖、淀粉、乙酸和β‑环糊精。方法：一、菌株斜面培养；二、菌株一级培养；三、菌株二级培养；四、固体微生态制剂制备。该微生态制剂即可用于日常除臭处理，也可应用于应急处理，能在短时间内降低环境臭气水平。本发明的微生态制剂应用于堆肥领域。

Description

一种具有除臭功能的微生态制剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种微生态制剂及其制备方法和应用。
背景技术
污泥堆肥过程中主要参与者是微生物，由于堆肥物料组成差别较大以及受外界环境条件的影响，堆肥土著微生物很难在短时间内迅速增殖达到预期的数量；另一方面，由于土著微生物种群较为复杂，导致一些有机物在微生物的作用下被降解转化为臭味气体，例如氨气、硫化氢等，这不仅带来严重的二次污染，也造成了资源的浪费。
堆肥处理的启动阶段极易受到污泥有机质含量、环境温度、物料含水率、通风效果等因素的影响。一般来讲，堆体达到高温期(温度>55℃)的时间至少需要2天的时间，在高温期持续的时间越长，越有利于含水率的降低以及病原微生物的灭活。高温期阶段，受到温度和pH的影响，会有大量的氨气释放到环境当中。堆肥车间内，氨气的浓度可以达到120-200ppm。因此，现有的污泥堆肥过程启动期升温较慢，氨气浓度高，产生臭气污染。
发明内容
本发明是要解决现有污泥堆肥过程中臭气污染的问题，提供一种具有除臭功能的微生态制剂及其制备方法和应用。
本发明具有除臭功能的微生态制剂按重量份数包括5～20份的玉米乳杆菌粉、5～20份的嗜热链球菌粉、5～10份的木霉菌粉、5～10份的凝结芽孢杆菌粉、5～10份的圆褐固氮菌粉、5～10份的产朊假丝酵母粉、5～10份的蔗糖、5～10份的淀粉、5～10份的乙酸和5～10份的β-环糊精。
其中上述菌株均购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心，玉米乳杆菌的保藏编号为CGMCC NO.1.2442，嗜热链球菌的保藏编号为CGMCC NO.1.2431，木霉菌的保藏编号为CGMCC NO.3.4266，凝结芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC NO.1.3220，圆褐固氮菌的保藏编号为CGMCC NO.1.233，产朊假丝酵母的保藏编号为CGMCC NO.2.1641。
上述具有除臭功能的微生态制剂的制备方法，包括以下步骤：
一、菌株斜面培养：将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母接分别种于LB斜面培养基上，于28-45℃下，培养24-48小时，即得到各菌株的斜面培养物；
二、菌株一级培养：分别将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母的斜面培养物接种到液体培养基中，进行活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养72～120小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养24-48小时，获得各菌株的一级培养物；
所述液体培养基按质量百分比由3％～10％的红糖、2％～5％的淀粉、0.5％～2％的硫酸铵、3％～6％氯化钠、0.2％～2％磷酸二氢钙和余量的蒸馏水组成。
三、菌株二级培养：分别将各菌株的一级培养物按5％～10％的接种量接种到液体培养基中，进行二级活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养72～120小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养24-48小时，获得各菌株的二级培养物；
四、固体微生态制剂制备：将各菌株的二级培养物进行离心脱水，然后经真空冷冻干燥后得到各菌株的干粉；
按重量份数将5～20份的玉米乳杆菌粉、5～20份的嗜热链球菌粉、5～10份的木霉菌粉、5～10份的凝结芽孢杆菌粉、5～10份的圆褐固氮菌粉、5～10份的产朊假丝酵母粉、5～10份的蔗糖、5～10份的淀粉、5～10份的乙酸和5～10份的β-环糊精混合，得到固体微生态制剂。
上述微生态制剂在堆肥中的应用。
利用微生态制剂进行堆肥的方法，具体按以下步骤进行：
一、用调理剂将堆肥物料含水率调节至60％以下；
二、首次使用，将液体微生态制剂均匀的喷洒在堆肥槽内壁；
三、然后将固体微生态制剂与堆肥物料进行混合，固体微生态制剂的质量为堆肥物料质量的1‰～2.5‰；
四、混合后的物料进行好氧堆肥，在高温期以及翻堆时将液体微生态制剂均匀喷洒在堆肥中，以降低臭味物质。
进一步的，步骤一中调理剂为秸秆、木屑等。
所述液体微生态制剂的制备方法为：将固体微生态制剂与无菌水按质量比1：9.5～10.5混合均匀后，即得到液体微生态制剂。
步骤五所述高温期为堆体温度上升至50℃以上的时期。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明所使用的菌剂为多种微生物复配而成，不同微生物之间存在协同作用，增强了菌剂对环境变化的耐受能力，保证了菌剂效果的稳定性；其中木霉菌能分泌纤维素酶，将纤维素降解为简单的多糖类物质，又为其他菌株提供了碳源；而另一方面，该生态制剂当中本身含有少量的营养物质，可在接种初期使微生物的数量迅速增加，增强了菌株的适应能力。
2、筛选获得的具有除臭功能的微生物，一方面能改变堆肥物料的pH值，如玉米乳杆菌和嗜热链球菌均能够将糖类转化为乳酸；另一方面可以在高温条件下将氨氮转化为硝氮，降低氨气挥发，如芽孢杆菌属具有异养硝化功能；降低堆肥体系的pH值，由8.51～9.54降低至7.83～8.26，可显著降低氨气挥发，使氨盐以铵根离子的形式存在于体系中。
3、菌剂投加形式多样化，即可用于日常除臭处理，也可应用于应急处理，能在短时间内降低环境臭气水平，根据以往的实验结果，若堆肥厂区出现恶臭事件，以液体的形式喷洒菌剂，可在3-4小时内将厂区氨气浓度从115.38ppm降低至30.75ppm。
附图说明
图1为实施例1中堆肥过程温度变化情况；
图2为实施例1中堆肥过程含水率；
图3为实施例1中堆肥过程氨气挥发量。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式具有除臭功能的微生态制剂按重量份数包括5～20份的玉米乳杆菌粉、5～20份的嗜热链球菌粉、5～10份的木霉菌粉、5～10份的凝结芽孢杆菌粉、5～10份的圆褐固氮菌粉、5～10份的产朊假丝酵母粉、5～10份的蔗糖、5～10份的淀粉、5～10份的乙酸和5～10份的β-环糊精。
其中上述菌株均购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心，玉米乳杆菌的保藏编号为CGMCC NO.1.2442，嗜热链球菌的保藏编号为CGMCC NO.1.2431，木霉菌的保藏编号为CGMCC NO.3.4266，凝结芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC NO.1.3220，圆褐固氮菌的保藏编号为CGMCC NO.1.233，产朊假丝酵母的保藏编号为CGMCC NO.2.1641。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：具有除臭功能的微生态制剂按重量份数包括20份的玉米乳杆菌粉、20份的嗜热链球菌粉、10份的木霉菌粉、10份的凝结芽孢杆菌粉、10份的圆褐固氮菌粉、10份的产朊假丝酵母粉、5份的蔗糖、5份的淀粉、5份的乙酸和5份的β-环糊精。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式具有除臭功能的微生态制剂的制备方法，包括以下步骤：
一、菌株斜面培养：将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母接分别种于LB斜面培养基上，于28-45℃下，培养24-48小时，即得到各菌株的斜面培养物；
二、菌株一级培养：分别将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母的斜面培养物接种到液体培养基中，进行活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养72～120小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养24-48小时，获得各菌株的一级培养物；
三、菌株二级培养：分别将各菌株的一级培养物按5％～10％的接种量接种到液体培养基中，进行二级活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养72～120小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养24-48小时，获得各菌株的二级培养物；
四、固体微生态制剂制备：将各菌株的二级培养物进行离心脱水，然后经真空冷冻干燥后得到各菌株的干粉；
按重量份数将5～20份的玉米乳杆菌粉、5～20份的嗜热链球菌粉、5～10份的木霉菌粉、5～10份的凝结芽孢杆菌粉、5～10份的圆褐固氮菌粉、5～10份的产朊假丝酵母粉、5～10份的蔗糖、5～10份的淀粉、5～10份的乙酸和5～10份的β-环糊精混合，得到固体微生态制剂。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤二中所述液体培养基按质量百分比由3％～10％的红糖、2％～5％的淀粉、0.5％～2％的硫酸铵、3％～6％氯化钠、0.2％～2％磷酸二氢钙和余量的蒸馏水组成。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤三中所述液体培养基按质量百分比由3％～10％的红糖、2％～5％的淀粉、0.5％～2％的硫酸铵、3％～6％氯化钠、0.2％～2％磷酸二氢钙和余量的蒸馏水组成。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤二中玉米乳杆菌静置培养90～110小时。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤三中玉米乳杆菌静置培养90～110小时。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式八：本实施方式微生态制剂在堆肥中的应用。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：利用微生态制剂进行堆肥的方法，具体按以下步骤进行：
一、用调理剂将堆肥物料含水率调节至60％以下；
二、首次使用，将液体微生态制剂均匀的喷洒在堆肥槽内壁；
三、然后将固体微生态制剂与堆肥物料进行混合，固体微生态制剂的质量为堆肥物料质量的1‰～2.5‰；
四、混合后的物料进行好氧堆肥，在高温期以及翻堆时将液体微生态制剂均匀喷洒在堆肥中。其它与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤一中调理剂为秸秆或木屑。其它与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述液体微生态制剂的制备方法为：将固体微生态制剂与无菌水按质量比1：9.5～10.5混合均匀后，即得到液体微生态制剂。其它与具体实施方式九相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述液体微生态制剂的制备方法为：将固体微生态制剂与无菌水按质量比1：10混合均匀后，即得到液体微生态制剂。其它与具体实施方式九相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
本实施例具有除臭功能的微生态制剂的制备方法，包括以下步骤：
一、菌株斜面培养：将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母接分别种于LB斜面培养基上，于36℃下，培养24小时，即得到各菌株的斜面培养物；
二、菌株一级培养：分别将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母的斜面培养物接种到液体培养基中，进行活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养96小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养36小时，获得各菌株的一级培养物；
所述液体培养基按质量百分比由5％的红糖、3％的淀粉、1％的硫酸铵、5％氯化钠、1％磷酸二氢钙和余量的蒸馏水组成。
三、菌株二级培养：分别将各菌株的一级培养物按10％的接种量接种到液体培养基中，进行二级活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养96小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养36小时，获得各菌株的二级培养物；
四、固体微生态制剂制备：将各菌株的二级培养物进行离心脱水，然后经真空冷冻干燥后得到各菌株的干粉；
按重量份数将20份的玉米乳杆菌粉、20份的嗜热链球菌粉、10份的木霉菌粉、10份的凝结芽孢杆菌粉、10份的圆褐固氮菌粉、10份的产朊假丝酵母粉、5份的蔗糖、5份的淀粉、5份的乙酸和5份的β-环糊精混合，得到固体微生态制剂。
其中上述菌株均购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心，玉米乳杆菌的保藏编号为CGMCC NO.1.2442，嗜热链球菌的保藏编号为CGMCC NO.1.2431，木霉菌的保藏编号为CGMCC NO.3.4266，凝结芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC NO.1.3220，圆褐固氮菌的保藏编号为CGMCC NO.1.233，产朊假丝酵母的保藏编号为CGMCC NO.2.1641。
利用微生态制剂进行堆肥的方法，具体按以下步骤进行：
一、用调理剂秸秆将堆肥物料含水率调节至60％以下；
二、首次使用，将液体微生态制剂均匀的喷洒在堆肥槽内壁；
三、然后将固体微生态制剂与堆肥物料进行混合，固体微生态制剂的质量为堆肥物料质量的2‰；
四、混合后的物料进行好氧堆肥，在高温期以及翻堆时将液体微生态制剂均匀喷洒在堆肥中，以降低臭味物质。
所述液体微生态制剂的制备方法为：将固体微生态制剂与无菌水按质量比1：10混合均匀后，即得到液体微生态制剂。
实验场地为新乡市中汇污泥处置厂，选择通风情况良好的两槽10#和24#槽作为试验开展场地，试验槽10#为投加本实施例的微生态制剂，投加比例为物料干重的2‰；对比槽24#为常规组，未投加微生态制剂，堆肥周期为21天。温度和氨气浓度采用便携式的现场测定传感器检测，通过温度变化情况分析堆肥处理效果，通过氨气挥发量来评价臭味控制效果。
堆肥过程温度变化情况如图1所示，其中◆表示试验槽，■表示对比槽。堆肥过程含水率变化如图2所示，□表示试验槽，■表示对比槽。堆肥过程氨气挥发量如图3所示，其中◆表示试验槽，■表示对比槽。
由实验结果可知，微生态制剂的投加使堆肥反应缩短了启动时间，在第二天即进入高温期，对比槽在第三天进入高温期，试验槽中堆体的最高温度为73.4℃，明显高于对比槽的62.5℃，且试验槽的高温期的持续时间(>55℃)也比对比槽多出4天，这在实际处理中可加速有机物的降解，促进堆肥反应的发生，缩短堆肥周期，由图2含水率的结果可知，试验槽样品在第14天即降低至40％以下，而对比槽需要17天。即微生态制剂的投加可显著缩短堆体进入高温期的时间，并且提高堆体温度，延长高温期时间，这主要是由于加入的菌剂在短时间内快速繁殖，成为优势菌株，发挥促进效果；此外，制剂中所含的促进物质也都属于微生物容易降解利用的碳源，可显著提高菌剂以及土著微生物的活性。
氨气是堆肥过程中主要的臭气污染气体，因此降低氨气的挥发量可显著降低臭气污染，此外氨气的大量挥发还会造成堆肥产品的肥效降低。由图3可知，对比槽的氨气挥发浓度在整个堆肥周期都明显高于试验槽。对比槽氨气浓度最高值为120.3ppm，试验槽仅为66.8ppm，整个堆肥周期，试验槽平均氨气挥发浓度为36.3ppm，对比槽为64.5ppm。可见，该生物制剂可明显降低厂区氨气浓度，这主要是由于制剂中乳酸菌生成的乳酸类物质可降低物料的pH值，进而避免无机氨以氨气的形式逃逸。

Claims (10)

1.一种具有除臭功能的微生态制剂，其特征在于该微生态制剂按重量份数包括5～20份的玉米乳杆菌粉、5～20份的嗜热链球菌粉、5～10份的木霉菌粉、5～10份的凝结芽孢杆菌粉、5～10份的圆褐固氮菌粉、5～10份的产朊假丝酵母粉、5～10份的蔗糖、5～10份的淀粉、5～10份的乙酸和5～10份的β-环糊精。
2.根据权利要求1所述的一种具有除臭功能的微生态制剂，其特征在于微生态制剂按重量份数包括20份的玉米乳杆菌粉、20份的嗜热链球菌粉、10份的木霉菌粉、10份的凝结芽孢杆菌粉、10份的圆褐固氮菌粉、10份的产朊假丝酵母粉、5份的蔗糖、5份的淀粉、5份的乙酸和5份的β-环糊精。
3.如权利要求1所述的具有除臭功能的微生态制剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
一、菌株斜面培养：将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母接分别种于LB斜面培养基上，于28-45℃下，培养24-48小时，即得到各菌株的斜面培养物；
二、菌株一级培养：分别将玉米乳杆菌、嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母的斜面培养物接种到液体培养基中，进行活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养72～120小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养24-48小时，获得各菌株的一级培养物；
三、菌株二级培养：分别将各菌株的一级培养物按5％～10％的接种量接种到液体培养基中，进行二级活化培养，其中玉米乳杆菌静置培养72～120小时，嗜热链球菌、木霉菌、凝结芽孢杆菌、圆褐固氮菌和产朊假丝酵母为摇床震荡培养24-48小时，获得各菌株的二级培养物；
四、固体微生态制剂制备：将各菌株的二级培养物进行离心脱水，然后经真空冷冻干燥后得到各菌株的干粉；
按重量份数将5～20份的玉米乳杆菌粉、5～20份的嗜热链球菌粉、5～10份的木霉菌粉、5～10份的凝结芽孢杆菌粉、5～10份的圆褐固氮菌粉、5～10份的产朊假丝酵母粉、5～10份的蔗糖、5～10份的淀粉、5～10份的乙酸和5～10份的β-环糊精混合，得到固体微生态制剂。
4.根据权利要求3所述的具有除臭功能的微生态制剂的制备方法，其特征在于：步骤二中所述液体培养基按质量百分比由3％～10％的红糖、2％～5％的淀粉、0.5％～2％的硫酸铵、3％～6％氯化钠、0.2％～2％磷酸二氢钙和余量的蒸馏水组成。
5.根据权利要求3或4所述的具有除臭功能的微生态制剂的制备方法，其特征在于：步骤三中所述液体培养基按质量百分比由3％～10％的红糖、2％～5％的淀粉、0.5％～2％的硫酸铵、3％～6％氯化钠、0.2％～2％磷酸二氢钙和余量的蒸馏水组成。
6.根据权利要求5所述的具有除臭功能的微生态制剂的制备方法，其特征在于：步骤二中玉米乳杆菌静置培养90～110小时。
7.如权利要求1所述的微生态制剂在堆肥中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：利用微生态制剂进行堆肥的方法，具体按以下步骤进行：
一、用调理剂将堆肥物料含水率调节至60％以下；
二、首次使用，将液体微生态制剂均匀的喷洒在堆肥槽内壁；
三、然后将固体微生态制剂与堆肥物料进行混合，固体微生态制剂的质量为堆肥物料质量的1‰～2.5‰；
四、混合后的物料进行好氧堆肥，在高温期以及翻堆时将液体微生态制剂均匀喷洒在堆肥中。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：步骤一中调理剂为秸秆或木屑。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述液体微生态制剂的制备方法为：将固体微生态制剂与无菌水按质量比1：9.5～10.5混合均匀后，即得到液体微生态制剂。
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