CN110511083A - 一种养殖场遗留废物分解剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种养殖场遗留废物分解剂，包括下述重量份配比的原料：复合微生物菌剂40‑60份、改性纳米炭黑颗粒10‑20份、酸水解植物蛋白10‑20份及褐藻提取物10‑20份；该分解剂的制备方法为：制备复合微生物菌剂、制备改性纳米炭黑颗粒、制备褐藻提取物及混合的过程；本发明将复合微生物菌剂、改性纳米炭黑颗粒、酸水解植物蛋白及褐藻提取物混合，既能实现对重金属的吸附、富集及降解的功效，又能将粪便中的有机物分解，防止有机物在有害菌的无氧呼吸作用下，产生SO₂和NH₃等有害气体。

Description

一种养殖场遗留废物分解剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及废物无害化处理技术领域，更具体地说是涉及一种养殖场遗留废物分解剂及其制备方法。

背景技术

现如今，人们对于家禽和家畜的需求量极其旺盛，大型养殖场也越来越多。养殖场所产生的大量的动物粪便不仅给养殖场周围的环境造成了恶劣的影响，影响了周边居民的正常生产生活；还占用了养殖场的大片场地进行堆积，限制了养殖场的扩大再生产，增加了成本，降低了经济效益。

目前，常用的对养殖场中动物粪便进行处理的方法是将其作为有机肥施入土壤中，但是，动物粪便中包含大量的有害微生物、有机物及重金属物质，若将这些物质施入土壤,势必会给土壤环境和农产品造成潜在污染风险，给生态环境造成新的压力。

现有技术中也存在对畜禽粪便进行分解的处理方法，但是大多只局限于对其中有机物的分解，粪便中的重金属依然无法有效去除。

因此，如何提供一种可以有效去除畜禽粪便中的有机物和重金属的分解剂及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种养殖场遗留废物分解剂，将复合微生物菌剂、改性纳米炭黑颗粒、酸水解植物蛋白及褐藻提取物混合，既能实现对重金属的吸附、富集及降解的功效，又能将粪便中的有机物分解，防止有机物在有害菌的无氧呼吸作用下，产生SO₂和NH₃等有害气体。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种养殖场遗留废物分解剂，包括下述重量份配比的原料：复合微生物菌剂40-60份、改性纳米炭黑颗粒10-20份、酸水解植物蛋白10-20份及褐藻提取物10-20份。

作为本发明优选的技术方案，所述分解剂包括下述较优重量份配比的原料：

复合微生物菌剂52份、改性纳米炭黑颗粒16份、酸水解植物蛋白12份及褐藻提取物12份。

以上技术方案达到的技术效果是：改性纳米炭黑颗粒是在现有的纳米炭黑颗粒的基础上，经过介质阻挡电击法，增大了其比表面积和表面粗糙程度，从而增强其对重金属的吸附能力；酸水解植物蛋白是在酸催化作用下，水解后的产物，其构成成分主要是氨基酸，故又称氨基酸液，将酸水解植物蛋白与复合微生物菌剂混合，可以为微生物提供生存所必需的营养物质，从而提高微生物的降解活性。

作为本发明优选的技术方案，所述复合微生物菌剂包括下述重量份的微生物菌剂：

芽孢杆菌20-30份、嗜酸乳杆菌20-30份、粪肠球菌5-15份、黑霉菌5-15份及根霉菌5-15份。

以上技术方案达到的技术效果是：粪肠球菌、芽孢杆菌及嗜酸乳杆菌可大量分解粪便中的有机物，根霉菌可以特异性吸附并降解粪便等废物中的铅、汞等重金属；黑霉菌可以对重金属有较强的吸附作用，可防止粪便中的重金属离子渗透至土壤中，引起环境污染。

作为本发明优选的技术方案，所述复合微生物菌剂还包括硝化细菌5-15份。

一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，其特征在于，制备过程如下：

步骤一、制备复合微生物菌剂：选取上述微生物，将其分别进行活化、扩培、冷冻干燥，得到微生物菌粉，然后将得到的微生物菌粉按照上述配比混合，得到微生物菌剂；

步骤二、制备改性纳米炭黑颗粒：以介质阻挡放电法对纳米炭黑改性30-40min，得到纳米炭黑颗粒；

步骤三、制备褐藻提取物：对褐藻进行清洗后，对其进行浸提，得到褐藻提取物；

步骤四、将步骤一得到的微生物菌剂、步骤二得到的改性纳米炭黑颗粒、步骤三得到的褐藻提取物及酸水解植物蛋白按照上述比例进行混合，得到分解剂。

以上技术方案达到的技术效果是：将各种微生物在特定的温度下分别进行扩培，增加微生物的数量，提高对粪便中有机物的降解率；将采购的纳米炭黑(纯度为95％)通过螺旋进料器输送至介质阻挡放电装置中，并通过流量计调节放电装置中反应气空气、氮气的流量，在等离子体放电过程中，纳米炭黑颗粒经过放电区域，发生等离子体改性，增加纳米炭黑颗粒对重金属的吸附能力；褐藻提取物对重金属有较强的富集能力，从而便于微生物对重金属的降解。

作为本发明优选的技术方案，步骤二中，对纳米炭黑进行改性时，在25℃、1个大气压下进行。

作为本发明优选的技术方案，步骤三中，褐藻提取物的具备制备过程如下：

1)将新鲜褐藻或冰冻保存的褐藻用海水清洗后，再用蒸馏水清洗藻体；

2)将乙醇加入到步骤1)清洗后的褐藻中，在0-25℃、避光浸提后对提取液进行抽滤，得到浸提液；

3)将浸提液合并于棕色瓶中于10-25℃的条件下，真空旋转蒸发直至溶液中含醇量小于35％；

4)将步骤3)旋转蒸发后得到的溶液，过滤除去黑绿色沉淀，得到浓缩液；

5)将浓缩液进行减压浓缩，浓缩产物进行冷冻干燥，得到褐藻提取物粉剂。

作为本发明优选的技术方案，步骤1)中所述的褐藻为铜藻、鼠尾藻、羊栖菜、海带、马尾藻、墨角藻、鹅肠菜。

作为本发明优选的技术方案，步骤2)中所述的乙醇为无水乙醇或50-99％(V/V)的乙醇水溶液。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种养殖场遗留废物分解剂，达到的技术效果是：

将复合微生物菌剂、改性纳米炭黑颗粒、酸水解植物蛋白及褐藻提取物混合，既能实现对重金属的吸附、富集及降解的功效，又能将粪便中的有机物分解，防止有机物在有害菌的无氧呼吸作用下，产生SO₂和NH₃等有害气体。

而且，经过分解剂处理后的粪便可以直接施入农田中，可实现废物利用，在避免环境污染的同时，提高了粪便的利用率。

具体实施方式

下面对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中用到的芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌，购自北纳生物，编号为BNCC336463；嗜酸乳杆菌购自北纳生物，编号为BNCC185342；粪肠球菌购自北纳，编号为BNCC102668；黑霉菌购自北纳生物，编号为BNCC117714；根霉菌购自北纳生物，编号为BNCC173204；硝化细菌为副球菌，购自北纳生物，编号为BNCC336919。

酸植物水解蛋白购自郑州裕和食品添加剂有限公司。

实施例1

一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，包括下述步骤：

步骤一、制备复合微生物菌剂：

1)称取：选取地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌、黑霉菌及根霉菌，备用；

2)地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌的活化：将三种微生物分别置于盛有LB液体培养基的发酵罐中，并于25℃下培养12h，得到地衣芽孢杆菌发酵液、嗜酸乳杆菌发酵液及粪肠球菌发酵液；

3)黑霉菌、根霉菌的活化：将两种微生物分别置于盛有YPDA液体培养基的发酵罐中，20℃下，培养8h，得到黑霉菌发酵液及根霉菌发酵液；

4)将上述五种发酵液至于-40℃下进行冷冻干燥，粉碎至230目，得到五种微生物菌粉；

5)按照地衣芽孢杆菌菌粉20份、嗜酸乳杆菌菌粉20份、粪肠球菌菌粉5份、黑霉菌菌粉5份及根霉菌菌粉5份的重量配比混合，得到复合微生物菌粉。

步骤二、制备改性纳米炭黑颗粒：以介质阻挡放电法，在25℃、1个大气压下进行，同时控制空气的通入速率为0.1L/min，氮气的通入速率为0.01L/min，改性30min，得到纳米炭黑颗粒；

步骤三、制备褐藻提取物：

1)将新鲜铜藻、鼠尾藻各1份用海水清洗后，再用蒸馏水清洗藻体；

2)将无水乙醇加入到步骤1)清洗后的鲜铜藻、鼠尾藻中，在0℃、避光浸提2h后对提取液进行抽滤，得到浸提液；

3)将浸提液合并于棕色瓶中于10℃的条件下，真空旋转蒸发直至溶液中含醇量为30％；

4)将步骤3)旋转蒸发后得到的溶液，过滤除去黑绿色沉淀，得到浓缩液；

5)将浓缩液在-10℃下进行减压浓缩，浓缩产物在-45℃下冷冻干燥，粉碎至230目，得到褐藻提取物粉剂；

步骤四、称取步骤一得到的微生物菌剂40份、步骤二得到的改性纳米炭黑颗粒10份、步骤三得到的褐藻提取物10份及酸水解植物蛋白10份进行混合，得到分解剂。

实施例2

一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，包括下述步骤：

步骤一、制备复合微生物菌剂：

1)称取：选取地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌、黑霉菌及根霉菌，备用；

2)地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌的活化：将三种微生物分别置于盛有LB液体培养基的发酵罐中，并于23℃下培养10h，得到地衣芽孢杆菌发酵液、嗜酸乳杆菌发酵液及粪肠球菌发酵液；

3)黑霉菌、根霉菌的活化：将两种微生物分别置于盛有YPDA液体培养基的发酵罐中，25℃下，培养10h，得到黑霉菌发酵液及根霉菌发酵液；

4)将上述五种发酵液至于-45℃下进行冷冻干燥，粉碎，粉碎至270目，得到五种微生物菌粉；

5)按照地衣芽孢杆菌菌粉30份、嗜酸乳杆菌菌粉30份、粪肠球菌菌粉15份、黑霉菌菌粉15份及根霉菌菌粉15份的重量配比混合，得到复合微生物菌粉。

步骤二、制备改性纳米炭黑颗粒：以介质阻挡放电法，在25℃、1个大气压下进行，同时控制空气的通入速率为0.2L/min，氮气的通入速率为0.05L/min，改性40min，得到纳米炭黑颗粒；

步骤三、制备褐藻提取物：

1)将羊栖菜、海带、马尾藻各1份用海水清洗后，再用蒸馏水清洗藻体；

2)将无水乙醇加入到步骤1)清洗后的鲜铜藻、鼠尾藻中，在25℃、避光浸提2h后对提取液进行抽滤，得到浸提液；

3)将浸提液合并于棕色瓶中于25℃的条件下，真空旋转蒸发直至溶液中含醇量为20％；

4)将步骤3)旋转蒸发后得到的溶液，过滤除去黑绿色沉淀，得到浓缩液；

5)将浓缩液在-20℃下进行减压浓缩，浓缩产物在-50℃下冷冻干燥，粉碎至230目，得到褐藻提取物粉剂；

步骤四、称取步骤一得到的微生物菌剂60份、步骤二得到的改性纳米炭黑颗粒20份、步骤三得到的褐藻提取物20份及酸水解植物蛋白20份进行混合，得到分解剂。

实施例3

一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，包括下述步骤：

步骤一、制备复合微生物菌剂：

1)称取：选取副球菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌、黑霉菌及根霉菌，备用；

2)地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌的活化：将三种微生物分别置于盛有LB液体培养基的发酵罐中，并于28℃下培养8h，得到地衣芽孢杆菌发酵液、嗜酸乳杆菌发酵液及粪肠球菌发酵液；

3)黑霉菌、根霉菌的活化：将两种微生物分别置于盛有YPDA液体培养基的发酵罐中，22℃下，培养7h，得到黑霉菌发酵液及根霉菌发酵液；

4)将上述五种发酵液至于-55℃下进行冷冻干燥，粉碎，粉碎至300目，得到五种微生物菌粉；

5)按照地衣芽孢杆菌菌粉25份、嗜酸乳杆菌菌粉25份、粪肠球菌菌粉10份、黑霉菌菌粉10份及根霉菌菌粉10份的重量配比混合，得到复合微生物菌粉。

步骤二、制备改性纳米炭黑颗粒：以介质阻挡放电法，在25℃、1个大气压下进行，同时控制空气的通入速率为0.15L/min，氮气的通入速率为0.02L/min，改性35min，得到纳米炭黑颗粒；

步骤三、制备褐藻提取物：

1)将墨角藻、鹅肠菜各1份用海水清洗后，再用蒸馏水清洗藻体；

2)将无水乙醇加入到步骤1)清洗后的鲜铜藻、鼠尾藻中，在15℃、避光浸提2h后对提取液进行抽滤，得到浸提液；

3)将浸提液合并于棕色瓶中于15℃的条件下，真空旋转蒸发直至溶液中含醇量为10％；

4)将步骤3)旋转蒸发后得到的溶液，过滤除去黑绿色沉淀，得到浓缩液；

5)将浓缩液在-15℃下进行减压浓缩，浓缩产物在-48℃下冷冻干燥，粉碎至230目，得到褐藻提取物粉剂；

步骤四、称取步骤一得到的微生物菌剂50份、步骤二得到的改性纳米炭黑颗粒15份、步骤三得到的褐藻提取物15份及酸水解植物蛋白15份进行混合，得到分解剂。

实施例4

将步骤3制备得到的分解剂与畜禽粪便按照1：5的重量份混合，6天后，测定粪便中重金属的降解率、有机物的降解率及除臭率，结果见表1；

表1

实施例5

以实施例3制备得到的分解剂与鸡舍中的粪便按照1：5的重量份混合，6天后测定粪便中重金属的降解率、NH₄ ⁺态氮含量(g/kg)，记为对照组1；

省略实施例3中的步骤一，制备得到的分解剂中不含复合微生物菌剂，将分解剂与鸡舍中的粪便按照1：5的重量份混合，6天后测定粪便中重金属的降解率、NH₄ ⁺态氮含量(g/kg)，记为试验组1；

省略实施例3中的步骤三，制备得到的分解剂中不含褐藻提取物，将分解剂与鸡舍中的粪便按照1：5的重量份混合，6天后测定粪便中重金属的降解率、NH₄ ⁺态氮含量(g/kg)，记为试验组2；

省略实施例3中的步骤二，直接以纳米炭黑与步骤一、三、四制备得到的原料进行混合，将得到的分解剂鸡舍中的粪便按照1：5的重量份混合，6天后测定粪便中重金属的降解率、NH₄ ⁺态氮含量(g/kg)，记为试验组3；结果如表2所示；

表2

由表2可知，微生物菌剂、褐藻提取物及改性纳米炭黑颗粒可有效去除重金属；此外，微生物菌剂可有效将有害气体如NH₃等消除。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种养殖场遗留废物分解剂，其特征在于，包括下述重量份配比的原料：复合微生物菌剂40-60份、改性纳米炭黑颗粒10-20份、酸水解植物蛋白10-20份及褐藻提取物10-20份。

2.根据权利要求1所述的一种养殖场遗留废物分解剂，其特征在于，包括下述较优重量份配比的原料：

复合微生物菌剂52份、改性纳米炭黑颗粒16份、酸水解植物蛋白12份及褐藻提取物12份。

3.根据权利要求2所述的一种养殖场遗留废物分解剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂包括下述重量份的微生物菌剂：

芽孢杆菌20-30份、嗜酸乳杆菌20-30份、粪肠球菌5-15份、黑霉菌5-15份及根霉菌5-15份。

4.根据权利要求3所述的一种养殖场遗留废物分解剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂还包括：硝化细菌5-15份。

5.根据权利要求3或4所述的一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，其特征在于，制备过程如下：

步骤一、制备复合微生物菌剂：选取微生物，将其分别进行活化、扩培、冷冻干燥，得到微生物菌粉，然后将得到的微生物菌粉按照上述配比混合，得到微生物菌剂；

步骤二、制备改性纳米炭黑颗粒：以介质阻挡放电法对纳米炭黑改性30-40min，得到纳米炭黑颗粒；

步骤三、制备褐藻提取物：对褐藻进行清洗后，对其进行浸提，得到褐藻提取物；

步骤四、将步骤一得到的微生物菌剂、步骤二得到的改性纳米炭黑颗粒、步骤三得到的褐藻提取物及酸水解植物蛋白进行混合，得到分解剂。

6.根据权利要求5所述的一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，对纳米炭黑进行改性时，在25℃、1个大气压下进行。

7.根据权利要求5所述的一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，褐藻提取物的具备制备过程如下：

1)将新鲜褐藻或冰冻保存的褐藻用海水清洗后，再用蒸馏水清洗藻体；

2)将萃取剂加入到步骤1)清洗后的褐藻中，在0-25℃、避光浸提2h后对提取液进行抽滤，得到浸提液；

3)将浸提液合并于棕色瓶中于10-25℃的条件下，真空旋转蒸发直至溶液中含醇量小于35％；

4)将步骤3)旋转蒸发后得到的溶液，过滤除去黑绿色沉淀，得到浓缩液；

5)将浓缩液进行减压浓缩，浓缩产物进行冷冻干燥，得到褐藻提取物粉剂。

8.根据权利要求7所述的一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的褐藻为铜藻、鼠尾藻、羊栖菜、海带、马尾藻、墨角藻或鹅肠菜中的一种或几种组合。

9.根据权利要求8所述的一种养殖场遗留废物分解剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的乙醇为无水乙醇或50-99％(V/V)的乙醇水溶液。