CN109777757A - 一种复合发酵床菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理畜禽粪污的复合发酵床菌剂，其主要活性成分是地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、黑曲霉（Aspergillus niger）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；由地衣芽孢杆菌菌粉、粪肠球菌菌粉与市售的黑曲霉、酿酒酵母按30：30：20〜25：15〜20的比例配置得到；处理畜禽粪污时将复合发酵床菌剂按接种量20%与粪液混合均匀，活化2h后，均匀喷洒到发酵床上，并与垫料混合均匀；处理畜禽粪污时能够缩短发酵床的启动时间，并减少对垫料的消耗，延长了发酵床的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于环保领域，尤其涉及微生物发酵菌剂领域，具体涉及一种处理畜禽粪污的复合发酵床菌剂，以及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国畜禽养殖业规模化的快速发展，畜禽粪便产生的环境污染问题日益严重。据报道，我国农业面源、生活源和工业源三大主要污染物排放量中农业面源COD和总氮排放量分别占全国排量的43.7%和57.2%，而农业面源的主要污染来自畜禽养殖业，其中生猪养殖业污染又占畜禽养殖业污染的80〜90%。大量未经处理的生猪粪便所造成的环境污境污染问题已威胁到农业和社会经济的可持续发展。
近年来利用发酵床养殖技术控制和降低粪尿对环境的污染得到了较为广泛的研究和应用。该技术利用如谷壳、木屑、秸秆等农业废弃物作垫料，添加微生物菌剂，对畜禽粪尿进行发酵降解，最终形成有机肥。它利用微生物处理技术，实现了零排放、无臭气、低成本。该技术为解决养殖场的环境污染问题提供了新的方法。
目前国内已经推广并应用了发酵床处理畜禽粪污的模式，而现有发酵床菌剂存在很多缺点。如分解粪污效率低，除臭效果不明显，菌种生存能力低等。
发明内容
本发明的第一个目的旨在提供一种复合发酵床菌剂，以提高粪污分解效率并达到除臭的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合发酵床菌剂，其特征在于：其主要活性成分是地衣芽孢杆菌、粪肠球菌、黑曲霉（Aspergillus niger）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；所述的地衣芽孢杆菌分类命名为Bacillus licheniformisYJX01，保藏日期为2018年7月13日，保藏单位为CCTCC，保藏中心保藏编号为CCTCC NO：M2018467；所述的粪肠球菌分类命名为Enterococcus faecalis YJX02，保藏日期为2018年7月13日，保藏单位为CCTCC，保藏中心保藏编号为CCTCC NO：M2018466。
优选地，所述复合发酵床菌剂中各菌株的质量百分比为：地衣芽孢杆菌30%，粪肠球菌30%，黑曲霉20〜25%，酿酒酵母15〜20%。
本发明的第二个目的是提供上述复合发酵床菌剂的制备方法，步骤如下
1），地衣芽孢杆菌菌粉的制备：将地衣芽孢杆菌从斜面接种至LB液体培养基中，在37℃条件下摇床200r/min培养24小时，获得种子液，然后向装有高温灭菌的液体发酵培养基中接种种子液，接种量为1%，温度37℃，转速200rpm通气搅拌，发酵36h后得到的发酵菌液与麦麸按重量比例1:1〜1:3混匀，低温干燥粉碎后得到活菌数在1×1010〜2×1010cfu/ml之间的地衣芽孢杆菌菌粉；
2），粪肠球菌菌粉的制备：将粪肠球菌从斜面上接种于MRS培养基中，在37℃条件下摇瓶中静置培养24〜36h后，获得种子液；按质量百分比分别选取麸皮80%，豆粕10%，玉米粉8%，糖蜜2%配制成固态培养基；分别选取浓度为10g/L的酵母粉，0.2 g/L的MgSO4·7 H2O，0.05 g/L的MnSO4·H2O和2.0 g/L的K2HPO4配制成发酵营养液；然后分别对固体培养基与发酵营养液灭菌，再按1:1〜1:3的比例将发酵营养液添加到固体培养基中，并与种子液充分混匀，接种量为5%；将水分控制在50〜55%，发酵温度为35℃，发酵时间为48〜72h，干燥粉碎后得到总活菌数在1×109〜5×109之间的粪肠球菌菌粉；
3），将制备的地衣芽孢杆菌、粪肠球菌与市售的黑曲霉、酿酒酵母按30：30：20〜25：15〜20的比例配置即为本发明的复合发酵床菌剂。
其中，所述的步骤1）中的LB液体培养基由浓度为10 g/L的胰蛋白胨，5 g/L的酵母提取物，10 g/L的NaCl混合而成。
其中，所述的步骤2）中的MRS培养基由浓度为2.0 g/L的 K2HPO4，5.0 g/L的乙酸钠，0.2 g/L的MgSO4·7 H2O，0.05 g/L的MnSO4·H2O、2.0 g/L的柠檬酸二胺，20.0 g/L的葡萄糖，5.0 g/L的酵母浸粉，10.0 g/L的牛肉浸粉、10.0 g/L的胰蛋白胨，1.0 g/L的吐温80混合而成。
本发明的第三个目的是提供上述复合发酵床菌的应用，处理畜禽粪污时，将复合发酵床菌剂按接种量20%与粪液混合均匀，活化2h后，均匀喷洒到发酵床上，并与垫料混合均匀。
发酵床采用异位发酵床时，面积200m2，设计深度0.8m左右，宽度4.5m；发酵床垫料层厚度为0.5m，组成为谷壳和秸秆粉，按质量比1:1混合；处理1000头存栏生猪的粪污时，复合发酵床菌剂初次使用按照50m2投放2kg，正常运行后补充型菌剂用量每月按照50m2补充0.3〜0.4kg，冬季强化型按照50m2投放1〜2kg；取喷洒粪污并翻抛混合的垫料20kg与1kg菌种混合后，再人工均匀洒在垫料上，24小时后，物料升至40℃以上，可以进粪污并翻抛混匀。
发酵床采用原位发酵床时，面积600m2；发酵床垫料层厚度为0.5m，组成为谷壳、木屑按质量比例1:1混合，生猪放养密度为1.2〜1.5m2/头；处理500头存栏生猪的粪污时，复合发酵床菌剂按50m2投加2kg菌剂：提前将120m2粪液与24kg复合菌剂在容器中充分混匀，活化2h后均匀喷洒在垫料层上，将垫料与喷洒粪液利用旋耕机或铲车混合均匀，垫料水分需控制在水量为50% 左右。
本发明的有益效果是：本发明针对畜禽粪污和发酵床垫料的特点，选用了更为高效的微生物菌种，能够快速分解畜禽粪便中的蛋白、淀粉、脂肪等。同时粪肠球菌和酿酒酵母也具有除臭抑臭的能力；处理畜禽粪污时能够缩短发酵床的启动时间，并减少对垫料的消耗，延长了发酵床的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
本发明公开的复合发酵床菌剂，其主要活性成分是地衣芽孢杆菌、粪肠球菌、黑曲霉（Aspergillus niger）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；所述的地衣芽孢杆菌分类命名为Bacillus licheniformis YJX01，保藏日期为2018年7月13日，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心（CCTCC），保藏地址为：中国，武汉，武汉大学，保藏中心保藏编号为CCTCC NO：M2018467；所述的粪肠球菌分类命名为Enterococcus faecalis YJX02，保藏日期为2018年7月13日，保藏单位为：中国典型培养物保藏中心（CCTCC），保藏地址为：中国，武汉，武汉大学，保藏中心保藏编号为CCTCC NO：M2018466。
优选地，所述复合发酵床菌剂中各菌株的质量百分比为：地衣芽孢杆菌30%，粪肠球菌30%，黑曲霉20〜25%，酿酒酵母15〜20%。
实施例2
本发明的复合发酵床菌剂制备方法步骤为：
1），地衣芽孢杆菌菌粉的制备
将地衣芽孢杆菌从斜面接种至LB液体培养基（由浓度为10 g/L的胰蛋白胨，5 g/L的酵母提取物，10 g/L的NaCl混合而成）中，在37℃条件下摇床200r/min培养24小时，获得种子液，然后向装有高温灭菌的液体发酵培养基中接种种子液，接种量为1%，温度37℃，转速200rpm通气搅拌，发酵36h后得到的发酵菌液与麦麸按重量比例1:1〜1:3混匀，低温干燥粉碎后得到活菌数在1×1010〜2×1010cfu/ml之间的地衣芽孢杆菌菌粉。
2），粪肠球菌菌粉的制备
将粪肠球菌从斜面上接种于MRS培养基（由浓度为2.0 g/L的 K2HPO4，5.0 g/L的乙酸钠，0.2 g/L的MgSO4·7 H2O，0.05 g/L的MnSO4·H2O、2.0 g/L的柠檬酸二胺，20.0 g/L的葡萄糖，5.0 g/L的酵母浸粉，10.0 g/L的牛肉浸粉、10.0 g/L的胰蛋白胨，1.0 g/L的吐温80混合而成）中，在37℃条件下摇瓶中静置培养24〜36h后，获得种子液；按质量百分比分别选取麸皮80%，豆粕10%，玉米粉8%，糖蜜2%配制成固态培养基；分别选取浓度为10g/L的酵母粉，0.2 g/L的MgSO4·7 H2O，0.05 g/L的MnSO4·H2O和2.0 g/L的K2HPO4配制成发酵营养液；然后分别对固体培养基与发酵营养液灭菌，再按1:1〜1:3的比例将发酵营养液添加到固体培养基中，并与种子液充分混匀，接种量为5%；将水分控制在50〜55%，发酵温度为35℃，发酵时间为48〜72h，干燥粉碎后得到总活菌数在1×109〜5×109之间的粪肠球菌菌粉。
3），将制备的地衣芽孢杆菌、粪肠球菌与市售的黑曲霉、酿酒酵母按30：30：20〜25：15〜20的比例配置即为本发明的复合发酵床菌剂。
实施例3
本发明复合发酵床菌剂处理畜禽粪污时，按照菌剂质量比例：地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）30%、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）30%、黑曲霉（Aspergillus niger）25%、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）15%，均匀混合得到复合发酵床菌剂。
本次实验中发酵床采用的是异位发酵床，异位发酵床处理的是1000头存栏生猪的粪污，发酵床面积200m2，设计深度0.8 m左右，宽度4.5m；发酵床垫料组成为谷壳和秸秆粉，按质量比1:1混合，垫料层厚度为0.5m。
初次使用复合发酵床菌剂的使用量按照50m2投放2kg，正常运行后补充型菌剂用量每月按照50m2补充0.3〜0.4kg，冬季强化型按照50m2投放1〜2kg。取喷洒粪污并翻抛混合的垫料20kg与1kg菌种混合后，再人工均匀洒在垫料上。24小时后，物料升至40℃以上，可以进粪污并翻抛混匀。
日常中，每天翻耙不低于两次，即分上午、下午各一次，在垫料水分较大或温度过高的情况下，可以增加翻耙频率。运行中当垫料高度沉降15〜20cm时，则需及时补充垫料，保持发酵垫料足够的总量，避免死床。
经观察，进粪后第1日温度即可达到40℃以上，经过7天的运行后，发酵床运行良好，水分蒸腾散失明显，无明显臭味。
实施例4
本发明复合发酵床菌剂处理畜禽粪污时，按照菌剂质量比例：地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）30%、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）30%、黑曲霉（Aspergillus niger）20%、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）20%，均匀混合得到复合发酵床菌剂。
本次实验为原位发酵床处理可存栏500头生猪的粪污。猪舍面积为600m2原位发酵床垫料为谷壳、木屑按质量比例1:1混合，垫料层厚0.5m，放养密度为1.2〜1.5m2/头。
将配置好的复合发酵床菌剂按50m2投加2kg菌剂，提前将120m2粪液与24kg复合菌剂在容器中充分混匀，活化2h后均匀喷洒在垫料层上，将垫料与喷洒粪液利用旋耕机或铲车混合均匀，垫料水分需控制在水量为50% 左右。
发酵1天后，即可进猪。经观察，进猪后第3天，发酵床开始升温，温度达到45℃以上，第7天温度达到50℃以上，水分蒸发明显，此时应打开换气风扇，降低舍内温度。每2天需要将垫料层板结的地方翻耙松散，每周需要将垫料层翻堆，防止发酵床厌氧造成死床。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种复合发酵床菌剂，其特征在于：其主要活性成分是地衣芽孢杆菌、粪肠球菌、黑曲霉（Aspergillus niger）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；所述的地衣芽孢杆菌分类命名为Bacillus licheniformis YJX01，保藏日期为2018年7月13日，保藏单位为CCTCC，保藏中心保藏编号为CCTCC NO：M2018467；所述的粪肠球菌分类命名为Enterococcus faecalis YJX02，保藏日期为2018年7月13日，保藏单位为CCTCC，保藏中心保藏编号为CCTCC NO：M2018466。
2.根据权利要求1所述的一种复合发酵床菌剂，其特征在于，各菌株的质量百分比为：地衣芽孢杆菌30%，粪肠球菌30%，黑曲霉20〜25%，酿酒酵母15〜20%。
3.一种如权利要求1所述复合发酵床菌剂的制备方法，，其特征在于，步骤如下：
1），地衣芽孢杆菌菌粉的制备
将地衣芽孢杆菌从斜面接种至LB液体培养基中，在37℃条件下摇床200r/min培养24小时，获得种子液，然后向装有高温灭菌的液体发酵培养基中接种种子液，接种量为1%，温度37℃，转速200rpm通气搅拌，发酵36h后得到的发酵菌液与麦麸按重量比例1:1〜1:3混匀，低温干燥粉碎后得到活菌数在1×1010〜2×1010cfu/ml之间的地衣芽孢杆菌菌粉；
2），粪肠球菌菌粉的制备
将粪肠球菌从斜面上接种于MRS培养基中，在37℃条件下摇瓶中静置培养24〜36h后，获得种子液；按质量百分比分别选取麸皮80%，豆粕10%，玉米粉8%，糖蜜2%配制成固态培养基；分别选取浓度为10g/L的酵母粉，0.2 g/L的MgSO4·7 H2O，0.05 g/L的MnSO4·H2O和2.0g/L的K2HPO4配制成发酵营养液；然后分别对固体培养基与发酵营养液灭菌，再按1:1〜1:3的比例将发酵营养液添加到固体培养基中，并与种子液充分混匀，接种量为5%；将水分控制在50〜55%，发酵温度为35℃，发酵时间为48〜72h，干燥粉碎后得到总活菌数在1×109〜5×109之间的粪肠球菌菌粉；
3），将制备的地衣芽孢杆菌、粪肠球菌与市售的黑曲霉、酿酒酵母按30：30：20〜25：15〜20的比例配置即为本发明的复合发酵床菌剂。
4.根据权利要求3所述复合发酵床菌剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）中的LB液体培养基由浓度为10 g/L的胰蛋白胨，5 g/L的酵母提取物，10 g/L的NaCl混合而成。
5.根据权利要求3所述复合发酵床菌剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤2）中的MRS培养基由浓度为2.0 g/L的 K2HPO4，5.0 g/L的乙酸钠，0.2 g/L的MgSO4·7 H2O，0.05g/L的MnSO4·H2O、2.0 g/L的柠檬酸二胺，20.0 g/L的葡萄糖，5.0 g/L的酵母浸粉，10.0 g/L的牛肉浸粉、10.0 g/L的胰蛋白胨，1.0 g/L的吐温80混合而成。
6.采用权利要求1所述复合发酵床菌剂处理畜禽粪污，其特征在于，步骤为：将复合发酵床菌剂按接种量20%与粪液混合均匀，活化2h后，均匀喷洒到发酵床上，并与垫料混合均匀。
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