CN111154680A - 微生物菌剂和微杆菌及它们的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物发酵领域，公开了一种微生物菌剂，其中，所述微生物菌剂含有微杆菌(Microbacterium)、芽孢杆菌(Bacillus)、乳酸杆菌(Lactobacillus)、不动杆菌(Acinetobacter)和假单胞菌(Pseudomonas)；本发明还公开了一株微杆菌，其中，所述微杆菌的保藏编号为CGMCC NO.18967；本发明提供的微生物菌剂和微杆菌CGMCC NO.18967适应性强，稳定性好，在好氧发酵设备内，使用本发明所述的微生物菌剂或微杆菌CGMCC NO.18967与有机垃圾混合后进行好氧发酵，获得的发酵产物含水量低至18重量％，减量化率高达92重量％。

Description

微生物菌剂和微杆菌及它们的应用
技术领域本发明涉及微生物发酵领域，具体涉及一种微生物菌剂和微杆菌及它们的应用。
背景技术
随着经济的发展，我国生活垃圾产生量快速增加，2017年生活垃圾清运量已经超过2亿吨，而且每年以5-8％的速度增长，其中，有机垃圾占生活垃圾总量的40-70％，因此有机垃圾的分类处理成为重中之重。
随着越来越重视对有机垃圾分类处理，有机垃圾处理技术迅速发展，在这个过程中逐渐形成了以厌氧发酵法与好氧发酵法为主的生物处理法，其中厌氧发酵法一般应用在处理量至少为100吨/天的大型集中处理项目中，但是大型厌氧项目在一些特定的区域具有很大的局限性，比如生活垃圾产生源集中的学校、机关单位食堂，运输不便的海岛、山区、农村，因此对于小型化的有机垃圾处理技术存在很大需求。
我国小型好氧发酵技术引自日本，使用的菌种长期从日本进口，而且投加频率高，价格昂贵，导致运营费用极高，而且中国有机垃圾大多是混合垃圾，主要包括餐厨垃圾、果蔬垃圾、园林及农业废弃物等，进口自日本的菌剂在本地适应性并不好，发酵后有机垃圾的减量化率低、含水量高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于有机垃圾好氧发酵的微生物菌剂和微杆菌及它们的应用，实现制备的微生物菌剂和微杆菌适应性好，稳定性好，节约成本，在好氧发酵设备中处理有机垃圾，微生物菌剂或微杆菌只需接种一次即可循环利用，发酵后有机垃圾的减量化率提高、含水量降低的目的。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种微生物菌剂，其中，该菌剂含有微杆菌(Microbacterium)、芽孢杆菌(Bacillus)、乳酸杆菌(Lactobacillus)、不动杆菌(Acinetobacter)和假单胞菌(Pseudomonas)。
本发明第二方面提供了一株微杆菌(Microbacterium)，其中，所述微杆菌的保藏编号为CGMCC NO.18967。
本发明第三方面提供一种处理有机垃圾的方法，其中，该方法包括将前述微生物菌剂或微杆菌与有机垃圾混合进行好氧发酵。
通过上述技术方案，使用本发明的微生物菌剂或微杆菌发酵后的有机垃圾的减量化率高、含水量低，本发明制备的微生物菌剂或微杆菌适应性好，稳定性强。根据本发明的优选实施方式，使用本发明所述的微生物菌剂或微杆菌在好氧发酵设备中处理有机垃圾，菌剂或微杆菌只需接种一次即可循环利用，更有利于大规模处理有机垃圾。
生物保藏
微杆菌(Microbacterium)，于2019年11月19日被保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮政编码：100101)(保藏单位的缩写为CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO.18967。
芽孢杆菌(Bacillus)，于2019年11月19日被保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮政编码：100101)(保藏单位的缩写为CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO.18966。
附图说明
图1是根据本发明的具体实施方式的好氧发酵设备的示意性的主视图。
图2是根据本发明的具体实施方式的好氧发酵设备的示意性的俯视图。
图3是根据本发明的优选实施方式的第一隔板的结构示意图。
图4是根据本发明的优选实施方式的第二隔板的结构示意图。
图5是根据本发明的优选实施方式的曝气管道的示意简图。
图6是根据本发明的优选实施方式的曝气支管的横截面的示意简图。
附图标记说明
1发酵仓 2搅拌装置
3隔板 4筛板
6曝气管道 7 PLC控制系统
8齿轮组 9电机
10减速器 11进料口
12出料口 13排风口
14观察窗口 15导热油加热层
16保温层 17温度传感器
21搅拌轴 22搅拌桨
31a第一上流通孔 31b第二上流通孔
31c第一下流通孔 31d第二下流通孔
61曝气主管 62曝气支管
62a曝气孔
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，有机垃圾是指生活垃圾中含有有机物成分(如脂肪、蛋白质、碳水化合物)的废弃物。主要是纸、纤维、竹木、厨房菜渣等。比如餐厨垃圾、果蔬垃圾、园林废弃物及农业废弃物等。有机垃圾的含水量为70-95重量％，有机垃圾干基中的有机质含量为70-95重量％。本发明中，不作特殊说明的情况下，有机垃圾，发酵物料等的重量均为湿重。
在本发明中，需要说明的是，所述发酵物料是指有机垃圾开始发酵后，微生物、发酵产物、可能存在的未被微生物降解的有机垃圾的混合物，而不限于发酵时间的长短。
第一方面，本发明提供一种微生物菌剂，其特征在于，该微生物菌剂含有微杆菌(Microbacterium)、芽孢杆菌(Bacillus)、乳酸杆菌(Lactobacillus)、不动杆菌(Acinetobacter)和假单胞菌(Pseudomonas)。
根据本发明，为了能够在有机垃圾发酵过程中最大作用的发挥微生物间的协同作用，所述微生物菌剂中的菌种优选为耐高温菌种，例如，耐受45-65℃高温的微生物。
根据本发明，优选地，所述微杆菌为保藏编号是CGMCC NO.18967的微杆菌；和/或优选地，所述芽孢杆菌为保藏编号是CGMCC NO.18966的芽孢杆菌；和/或优选地，所述乳酸杆菌为保藏编号是CICC 21007的瑞士乳杆菌；和/或优选地，所述不动杆菌为保藏编号是CICC 10695的不动杆菌；和/或优选地，所述假单胞菌为保藏编号是CICC 10217的假单胞菌。
根据本发明，一种特别优选的实施方式，所述微生物菌剂中含有微杆菌CGMCCNO.18967、芽孢杆菌CGMCC NO.18966、瑞士乳杆菌CICC 21007、不动杆菌CICC 10695和假单胞菌CICC 10217。
根据本发明，所述微生物菌剂中各菌种的比例可以在较宽的范围内进行选择。优选地，以所述微生物菌剂中的总活菌数为基准，当该微生物菌剂中的微杆菌的活菌数含量为25-40％(例如25％、27％、30％、32％、35％、37％、40％)，芽孢杆菌的活菌数含量为15-30％(例如15％、17％、20％、24％、25％、27％、30％)，乳酸杆菌的活菌数含量为10-30％(例如10％、12％、15％、17％、20％、23％、25％、27％、30％)，不动杆菌的活菌数含量为10-20％(例如10％、11％、12％、15％、17％、20％)和假单胞菌的活菌数含量为5-15％(例如5％、7％、10％、12％、15％)时，更优选地，以所述微生物菌剂中的总活菌数为基准，所述微生物菌剂中的微杆菌的活菌数含量为25-32％(例如25％、27％、30％、32％)，芽孢杆菌的活菌数含量为24-30％(例如24％、25％、27％、30％)，乳酸杆菌的活菌数含量为15-20％(例如15％、17％、20％)，不动杆菌的活菌数含量为11-15％(例如11％、12％、15％)和假单胞菌的活菌数含量为10-15％(例如10％、12％、15％)时，能够进一步提高微生物菌剂的适应性和稳定性，同时进一步提高有机垃圾的减量化率，降低含水量。在本发明中，活菌数以cfu计，活菌数可以按照本领域常规的测定菌落数的方法(例如平板菌落计数法)进行。
根据本发明，所述微生物菌剂的制备方法可以按照本领域常规的方法进行。例如，将4℃保存的微杆菌和芽孢杆菌分别接种到营养肉汁琼脂培养基，将乳酸杆菌、不动杆菌和假单胞菌分别接种到MRS培养基、LB培养基、普通肉汤培养基中进行活化；然后再将活化后的各菌种培养液接种于相应的所述培养基中进行种子培养；然后将所述微杆菌的种子液，所述芽孢杆菌的种子液，所述乳酸杆菌的种子液，所述不动杆菌的种子液，所述假单胞菌的种子液进行混合获得微生物菌剂，以该微生物菌剂中活菌数计，使该微生物菌剂中的微杆菌的含量为25-40％(例如25％、27％、30％、32％、35％、37％、40％)，芽孢杆菌的含量为15-30％(例如15％、17％、20％、24％、25％、27％、30％)，乳酸杆菌的含量为10-30％(例如10％、12％、15％、17％、20％、23％、25％、27％、30％)，不动杆菌的含量为10-20％(例如10％、11％、12％、15％、17％、20％)和假单胞菌的含量为5-15％(例如5％、7％、10％、12％、15％)，优选地，以所述微生物菌剂中的总活菌数为基准，所述微生物菌剂中的微杆菌的活菌数含量为25-32％(例如25％、27％、30％、32％)，芽孢杆菌的活菌数含量为24-30％(例如24％、25％、27％、30％)，乳酸杆菌的活菌数含量为15-20％(例如15％、17％、20％)，不动杆菌的活菌数含量为11-15％(例如11％、12％、15％)和假单胞菌的活菌数含量为10-15％(例如10％、12％、15％)。或者，将所述微杆菌的种子液和所述芽孢杆菌的种子液各自作为菌剂。
本发明还可以进一步分离上述种子液中的菌体，将得到的菌体作为菌剂，对所述分离的方法没有特别的限制，只要能够从培养液中富集菌体即可，例如可以通过离心和/或过滤的方法实现，所述离心和所述过滤的条件可以为本领域的常规条件。
根据本发明，所述活化和/或种子培养的条件可以为本领域常规的条件，根据本发明一种优选的实施方式，活化的条件包括：培养温度为28-37℃，搅拌转速为120-180rpm，培养时间为8-24小时。种子培养的条件包括：培养温度为28-37℃，搅拌转速为120-180rpm，培养时间为8-25小时。
根据本发明，所述活化和/或种子培养的条件可以为本领域常规的条件，根据本发明一种优选的实施方式，活化的条件包括：培养温度为28-37℃，搅拌转速为120-180rpm，培养时间为8-24小时。种子培养的条件包括：培养温度为28-37℃，搅拌转速为120-180rpm，培养时间为8-25小时。
第二方面，本发明提供了一株微杆菌(Microbacterium)，其中，所述微杆菌的保藏编号为CGMCC NO.18967。本发明的微杆菌与芽孢杆菌、乳酸杆菌、不动杆菌和假单胞菌配合特别有利于高效地处理有机垃圾。
本发明还提供了一株芽孢杆菌(Bacillus)，其中，所述芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC NO.18966。
本发明提供一种微生物菌剂，其中，该菌剂含有上述的芽孢杆菌。
优选地，以所述微生物菌剂中的总活菌数为基准，所述芽孢杆菌的活菌数含量为15-30％。
第三方面，本发明提供一种处理有机垃圾的方法，其中，该方法包括将前述微生物菌剂、或微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCC NO.18966与有机垃圾混合进行好氧发酵。
根据本发明，对所述有机垃圾的种类并没有特别的限制，可以为餐厨垃圾，餐厨垃圾包括餐饮垃圾和厨余垃圾，是食物垃圾中最主要的一种，包括家庭、学校、食堂及餐饮行业等产生的食物加工下角料(厨余)和食用残余(泔脚)。其成分复杂，主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。
所述有机垃圾也可以为果蔬垃圾，果蔬垃圾指果蔬菜及其食品在市场流通过程中产生的水果蔬菜废物。
所述有机垃圾还可以为园林废弃物，指绿地或林地中绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌木修剪物(间伐物)、草坪修剪物、落叶、枝条、花园和花坛内废弃草花以及杂草等植物性材料。
所述有机垃圾还可以为农业废弃物，指农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的废弃物，包括(1)农田和果园残留物，如秸秆、残株、杂草、落叶、果实外壳、藤蔓、树枝和其他废物；(2)牲畜和家禽粪便以及栏圈铺垫物等；(3)农产品加工废弃物；(4)人粪尿以及生活废弃物。
根据本发明的一种实施方式，所述有机垃圾可以为以上垃圾中的至少一种。
根据本发明，所述好氧发酵的方式可以为间歇发酵，也可以为连续发酵。为了更有效地提高处理效率，所述好氧发酵的方式为连续发酵，也即好氧发酵的物料不断引出而新鲜的有机垃圾不断引入与所述微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCCNO.18966进行接触。
根据本发明，对有机垃圾中微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCCNO.18966的接种量没有特别的限制，本发明中一种优选的接种量，相对于每克的有机垃圾，所述微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCC NO.18966以活菌数计的用量为1×108-3×108cfu。当所述好氧发酵的方式为连续发酵时，该用量为首次混合时的微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCC NO.18966的用量。
根据本发明，所述好氧发酵可在发酵池、发酵槽、好氧发酵设备或发酵条垛中进行，根据本发明一种优选的实施方式，所述好氧发酵在好氧发酵设备中进行。
根据本发明，所述好氧发酵设备为发酵仓中设置有多个隔板、隔板将所述发酵仓分隔成多个腔室、且隔板上设置有使得物料沿发酵仓的长度方向以S型路径运动到达所述出料端的流通孔的设备，这样的设备可以保证物料在发酵仓中停留足够的时间，以使物料发酵更充分，而且，物料的流动性也显著提高。根据本发明一种具体的实施方式(参见CN205275474U)，所述好氧发酵设备(如图1所示)包括发酵仓1，该发酵仓1中设置有用于混合物料并将物料沿发酵仓1的长度方向L从该发酵仓1的进料端搅动至出料端的搅拌装置2，其中，发酵仓1中设置有多个沿长度方向L间隔设置的隔板3，隔板3的外边缘与发酵仓1的仓壁连接以沿长度方向L将发酵仓1分隔成多个腔室，隔板3上设置有使得物料沿长度方向L以S型路径运动到达出料端的流通孔。
如上所述，由于所述好氧发酵设备的发酵仓1中设置有多个隔板3，且隔板3将发酵仓1分隔成多个腔室，从而可以保证物料在发酵仓1中停留足够的时间，以使物料发酵更充分，另一方面，由于隔板3上设置有使得物料沿所述长度方向以S型路径运动到达出料端的流通孔，所以使得物料的流动性显著提高，需要说明的是，该S型路径既可以是沿所述长度方向L观测呈上-下-上(或下-上-下)延续的路径，也可以沿所述长度方向L观测呈左-右-左(或右-左-右)延续的路径，甚至还可以是沿所述长度方向L观测呈左斜上-右斜下-左斜上延续的路径，具体路径与隔板上的流通孔的位置有关，例如，流通孔包括位于隔板3上部的上流通孔和位于隔板3下部的下流通孔时，物料能够通过不同的隔板3上的上流通孔和下流通孔以上-下-上(或下-上-下)延续的路径运动，此外，参见图3和图4，上流通孔还可以包括左右设置的第一上流通孔31a和第二上流通孔31b，下流通孔还可以包括左右设置的第一下流通孔31c和第二下流通孔31d，此时物料能够通过不同隔板3上左边的流通孔(第一上流通孔31a和第一下流通孔31c)和右边的流通孔(第二上流通孔31b和第二下流通孔31d)以左-右-左(或右-左-右)延续的路径运动，所以物料以沿长度方向L观测呈左斜上-右斜下-左斜上延续的路径运动时筛板上的流通孔的位置设置，这里不再赘述。
根据本发明的优选实施方式，隔板3上的部分流通孔可以安装有筛板4，筛板4上具有筛分孔以对物料进行筛分，这样设置的好处是：可以根据物料性质选择不同筛分孔尺寸型号的筛板以提高所述好氧发酵设备的适应性，而且，通过在各个隔板3的不同位置安装不同的筛板4来调整物料在发酵仓1内的流态。
优选地，隔板3可以至少包括第一隔板和第二隔板，第一隔板的第一上流通孔31a和第一下流通孔31c安装有筛板4，第二隔板的第二上流通孔31b和第二下流通孔31d安装有筛板4，第一隔板、第二隔板沿长度方向L交替地设置。
优选地，隔板3还可以包括第三隔板，第三隔板的第一上流通孔31a和第二上流通孔31b中的一者安装有筛板4，第三隔板3的第一下流通孔31c和第二下流通孔31d均安装有筛板4，第三隔板为多个隔板3中沿长度方向L的最后一个隔板3，且第三隔板靠近出料端。
优选地，上流通孔由发酵仓1的顶壁与隔板3围成，下流通孔由发酵仓1的底壁与隔板3围成，当然，上流通孔和下流通孔也可以只形成在隔板3上，即上流通孔和下流通孔的周围都是隔板3的实体结构。
以上提到的搅拌装置2可以包括搅拌轴21和设置在搅拌轴21上的多个搅拌桨22，多个搅拌桨22沿搅拌轴21的轴向和圆周方向间隔布置，搅拌装置2的动力可由电机9提供，具体地，搅拌轴21可以通过齿轮组8和减速器10动力连接至电机9。此外，进料端可以设置有位于发酵仓1的顶壁的进料口11，出料端可以设置有位于发酵仓1的侧壁中部的出料口12。这里需要说明的是，将出料口12设置在发酵仓1的侧壁中部而不是底部是为了保证靠近出料端的发酵仓1内始终存有一定量的物料，依靠搅拌轴21的持续推动使物料处于搅拌混合状态，发酵仓内物料量如果高于搅拌轴21，搅拌作用很容易使物料高度提升至出料口12的位置，从而方便物料从出料口12排出。而且，发酵仓内的出料口12下方区域的物料随搅拌不断更新，所以也不会存在物料淤积现象。
优选地，发酵仓1的顶壁上开设有排风口13和观察窗口14，且排风口13和观察窗口14靠近发酵仓1的进料端。
此外，发酵仓1的仓壁中还设置有导热油加热层15和保温层16。
参见图1、图2、图5和图6，根据本发明的优选实施方式，发酵仓1的底部还可以设置有曝气管道6以能够对发酵仓1内部补充氧气，曝气管道6可以包括曝气主管61和连接于曝气主管61的多根以相等的间距间隔布置的曝气支管62，曝气管道6的曝气孔62a设置在该曝气管道6的斜下方并与水平面成40°到60°之间的角度α(最好是45°)。在实际操作时，可以使搅拌装置2以正向搅拌和反向搅拌交替进行的方式运行，这样可以使物料更均匀地混合。
根据本发明的优选实施方式，该好氧发酵设备还可以设置有用于控制发酵仓1中的温度、湿度和氧气含量的PLC控制系统7，该PLC控制系统7中的PLC控制单元与好氧发酵设备中的传感设备(例如发酵仓1内部的温度传感器17等)以及相关操作设备(例如导热油加热层15的控制设备、连接于曝气管道6的鼓风机的控制设备等等)连接，以能够根据PLC控制单元自动实时控制该好氧发酵设备的工作状态，例如，发酵仓1中温度过低时会通过导热油加热层15中的导热油对发酵仓1内的物料加热，温度过高时会对发酵仓1内进行通风散热，使热量及时从排风口13排出，湿度过低或过高时也可以通过改变通风频率进行调节；氧气含量不高时鼓风机(连接于曝气管道6)通过曝气管道6进行曝气补充氧气等。
根据本发明，所述好氧发酵的实施方式包括，通过所述好氧发酵设备的多腔式结构截留发酵物料，使新投加的有机垃圾与截留的所述发酵物料进行混合；根据本发明的一种优选的实施方式，以重量计，所述截留的发酵物料的量与有机垃圾进料量的比例为2-3：1。
根据本发明，其中，所述好氧发酵的实施方式还包括在所述好氧发酵的过程中进行搅拌和通风，本发明中一种优选的实施方式为：每间隔10-30min，搅拌通风10-30min，通风速率为50-350L/L·h，搅拌速率为1-4rpm。本发明中，所述间隔的时间指的是从当次搅拌通风结束时开始计算，到下一次搅拌通风开始时结束计算所经历的时间。通风速率的单位L/L·h是指1L体积有机垃圾中1小时内通入的气体体积。
根据本发明，对所述微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCCNO.18966与有机垃圾的混合方式没有特别限制，本发明中一种优选的混合方式为，在所述好氧发酵设备中将微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCC NO.18966与有机垃圾进行混合。
根据本发明，所述方法还可以包括将锯末、麸皮和米糠中的至少一种与微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCC NO.18966和有机垃圾(非锯末)混合，以改善透气性，从而进一步提高处理效果。所述锯末为有机垃圾的一种。根据本发明的优选实施方式，将所述锯末与微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCC NO.18966混合20-24小时后再与有机垃圾(非锯末)混合。
根据本发明，对所述有机垃圾的投加方式没有特别的限制，本发明中一种优选的投加方式为，在所述好氧发酵设备中一次性添加设备设计处理规模1-2倍的锯末，并接种所述微生物菌剂、微杆菌CGMCC NO.18967或芽孢杆菌CGMCC NO.18966，运行20-24小时后，投加有机垃圾(非锯末)，初始投加量为一次性投加相当于设备设计处理规模18-22重量％的量，然后每20-24小时一次性投加一次，每次投加的有机垃圾的量逐渐增加，第18-22天后投加量达到设备的设计处理量。
根据本发明，对所述好氧发酵设备内部结构没有特别限制，为了更好的控制好氧发酵过程中的温度，本发明中一种优选的实施方式为，沿着所述好氧发酵设备的长度方向，该发酵设备内部分隔为3个腔室。
根据本发明，所述好氧发酵的发酵温度和发酵时间可以在较宽的范围内选择，本发明中一种优选的发酵条件为，发酵温度为40-65℃，发酵时间为5-28天；本发明中一种更优选的发酵条件为，沿着有机垃圾在所述好氧发酵设备中的流动方向，第一个腔室的温度为43-47℃，第二个腔室的温度为48-52℃，第三个腔室的温度为53-57℃，发酵时间为5-8天。
实施例
下述实施例中使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂和设备等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
以下制备例中所用到的菌株：
微杆菌(Microbacterium)，于2019年11月19日被保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮政编码：100101)(保藏单位的缩写为CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO.18967；
芽孢杆菌(Bacillus)，于2019年11月19日被保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮政编码：100101)(保藏单位的缩写为CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO.18966；
瑞士乳杆菌(Lactobacillus)CICC 21007，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)；
不动杆菌(Acinetobacter)CICC 10695，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)；
假单胞菌(Pseudomonas)CICC 10217，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)；
葡萄球菌(Staphylococcus)CICC 10691，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)；
短芽孢杆菌(Brevibacillus)CICC 23682；购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)；
营养肉汁琼脂培养基：蛋白胨5g，牛肉浸取物3g，NaCl 5g，琼脂15g，蒸馏水1L，pH7；
MRS培养基：酪蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母粉5g，葡萄糖5g，乙酸钠5g，柠檬酸二铵2g，Tween 80 1g，K2HPO4 2g，MgSO4·7H2O 0.2g，MnSO4·H2O 0.05g，CaCO3 20g，琼脂15g，蒸馏水1L，pH6.8；
LB培养基：蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl 10g，琼脂15g，蒸馏水1L，pH7；
普通肉汤培养基：牛肉膏3g，蛋白胨5g，蒸馏水1L，pH7；
有机垃圾为餐饮垃圾和厨余垃圾的混合物，含水量为90重量％(餐饮垃圾和厨余垃圾的重量比为2:3)；
减量化率是指有机垃圾处理过程中重量减量的百分比，按照公式减量化率(％)＝(a-b)÷a计算，其中a为处理前有机垃圾重量，b为处理后发酵仓内剩余发酵产物重量。
制备例1
将上述营养肉汁琼脂培养基在121℃下灭菌20min，冷却至室温；从冻存管中吸取200μL的微杆菌CGMCC NO.18967的菌液接种到200mL上述培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养24h以活化菌株。将活化的微杆菌菌液接种到200mL上述新的培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养18h，获得微杆菌种子液，活菌含量为1×1010cfu/mL。
将上述营养肉汁琼脂培养基在121℃下灭菌20min，冷却至室温；从冻存管中吸取200μL的芽孢杆菌CGMCC NO.18966的菌液接种到200mL上述培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养24h以活化菌株。将活化的芽孢杆菌菌液接种到200mL上述新的培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养22h，获得芽孢杆菌种子液。活菌含量为1×1010cfu/mL。
将上述MRS培养基在121℃下灭菌20min，冷却至室温；从冻存管中吸取200μL的瑞士乳杆菌CICC 21007的菌液接种到200mL上述培养基中，在37℃、180rpm条件下振荡培养24h以活化菌株。将活化的瑞士乳杆菌菌液接种到200mL上述新的培养基中，在37℃、180rpm条件下振荡培养20h，获得瑞士乳杆菌发酵液，活菌含量为1×1010cfu/mL。
将上述LB培养基在121℃下灭菌20min，冷却至室温；从冻存管中吸取200μL的不动杆菌CICC 10695的菌液接种到200mL上述培养基中，在28℃、180rpm条件下振荡培养24h以活化菌株。将活化的不动杆菌菌液接种到200mL上述新的培养基中，在28℃、180rpm条件下振荡培养18h，获得不动杆菌种子液，活菌含量为1×1010cfu/mL。
将上述普通肉汤培养基在121℃下灭菌20min，冷却至室温；从冻存管中吸取200μL的假单胞菌CICC 10217的菌液接种到200mL上述培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养24h以活化菌株。将活化的假单胞菌菌液接种到200mL上述新的培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养24h，获得假单胞菌种子液，活菌含量为1×1010cfu/mL。
将上述LB培养基在121℃下灭菌20min，冷却至室温；从冻存管中吸取200μL的葡萄球菌CICC 10691的菌液接种到200mL上述培养基中，在28℃、180rpm条件下振荡培养24h以活化菌株。将活化的不动杆菌菌液接种到200mL上述新的培养基中，在28℃、180rpm条件下振荡培养19h，获得葡萄球菌种子液，活菌含量为1×1010cfu/mL。
将上述营养肉汁琼脂培养基在121℃下灭菌20min，冷却至室温；从冻存管中吸取200μL的短芽孢杆菌CICC 23682的菌液接种到200mL上述培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养24h以活化菌株。将活化的短芽孢杆菌菌液接种到200mL上述新的培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡培养25h，获得短芽孢杆菌种子液。活菌含量为1×1010cfu/mL。
制备例2-7
将上述制备例1中的微杆菌CGMCC NO.18967的发酵液，芽孢杆菌CGMCC NO.18966的发酵液，瑞士乳杆菌CICC 21007的发酵液，不动杆菌CICC 10695的发酵液，假单胞菌CICC10217的发酵液按照表1所示的比例进行混合，分别获得制备例2-7的微生物菌剂。
表1
菌株 制备例2 制备例3 制备例4 制备例5 制备例6 制备例7
微杆菌(活菌数含量％) 30 25 32 25 40 22
芽孢杆菌(活菌数含量％) 25 30 24 30 15 32
瑞士乳酸杆菌(活菌数含量％) 20 15 20 10 30 8
不动杆菌(活菌数含量％) 15 15 12 20 10 21
假单胞菌(活菌数含量％) 10 15 12 15 5 17
实施例1
启动好氧发酵设备，该好氧发酵设备(如图1所示)包括发酵仓1，该发酵仓1中设置有用于混合物料并将物料沿发酵仓1的长度方向L从该发酵仓1的进料端搅动至出料端的搅拌装置2；其中，发酵仓1中设置有两个沿长度方向L间隔设置的隔板3(沿长度方向L分别为第一隔板和第二隔板)，隔板3的外边缘与发酵仓1的仓壁连接以沿长度方向L将发酵仓1分隔成三个腔室。隔板3上设置有使得物料沿长度方向L以S型路径运动到达出料端的流通孔，流通孔包括位于隔板3上部的上流通孔和位于隔板3下部的下流通孔，上流通孔包括左右设置的第一上流通孔31a和第二上流通孔31b，下流通孔包括左右设置的第一下流通孔31c和第二下流通孔31d，第一隔板的第一上流通孔31a和第一下流通孔31c安装有筛板4，第二隔板的第二上流通孔31b和第二下流通孔31d安装有筛板4(如图3和4所示)。搅拌装置2包括搅拌轴21和设置在搅拌轴21上的12个搅拌桨22，12个搅拌桨22沿搅拌轴21的轴向和圆周方向间隔布置，搅拌装置2的动力由电机9提供，具体地，搅拌轴21通过齿轮组8和减速器10动力连接至电机9；此外，进料端设置有位于发酵仓1的顶壁的进料口11，出料端设置有位于发酵仓1的侧壁中部的出料口12。发酵仓1的顶壁上开设有排风口13和观察窗口14，且排风口13和观察窗口14靠近发酵仓1的进料端。发酵仓1的仓壁中设置有导热油加热层15和保温层16(如图1和2所示)。发酵仓1的底部设置有曝气管道6，曝气管道6包括曝气主管61和连接于曝气主管61的多根以相等的间距间隔布置的曝气支管62，曝气管道6的曝气孔62a设置在该曝气管道6的斜下方并与水平面成45°角。该好氧发酵设备还可以设置有用于控制发酵仓1中的温度、湿度和氧气含量的PLC控制系统7，该PLC控制系统7中的PLC控制单元与好氧发酵设备中的传感设备(发酵仓1内部的温度传感器17等)以及相关操作设备(导热油加热层15的控制设备、连接于曝气管道6的鼓风机的控制设备等等)连接(如图1、2、5和6所示)。(设计处理规模为500kg/天，实际处理量500kg/天)，控制第一腔室温度为45℃、第二腔室温度为50℃、第三腔室温度为55℃，每间隔20min，通风搅拌10min，通风速率为200L/L·h，搅拌速率为3rpm。向该设备中一次性添加设备设计处理规模2倍的锯末后接种制备例2的微生物菌剂，使锯末中活菌含量为2×108cfu/g。发酵进行24小时后，向发酵设备内投加有机垃圾，初始投加量为一次性投加相当于设备设计处理规模20％的量，然后每24小时投加一次，每次投加的有机垃圾的量逐渐增加，第20天的投加量达到设备的设计处理量后投加量不再增加，此时设备截留的部分发酵物料的量与有机垃圾的投加量之间的比值为3：1，投加的有机垃圾经过预处理含水量为70重量％。有机垃圾在该设备内的停留时间为7天，得到发酵产物。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例2
本实施例操作方法与实施例1相同，不同的是接种制备例3的微生物菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例3
本实施例操作方法与实施例1相同，不同的是接种制备例4的微生物菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例4
本实施例操作方法与实施例1相同，不同的是接种制备例5的微生物菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例5
本实施例操作方法与实施例1相同，不同的是接种制备例6的微生物菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例6
本实施例的方法与实施例1的方法相同，不同的是接种制备例7的微生物菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例7
将有机垃圾放入发酵槽中，有机垃圾堆高1.5米，接种制备例2的微生物菌剂，混合均匀，使有机垃圾中的活菌含量为2×108cfu/g。每间隔20min，通气10min，每天翻堆2次，垃圾发酵时间21天，得到发酵产物。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例8
本实施例的方法与实施例7相同，不同的是接种制备例5的微生物菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例9
本实施例的方法与实施例7相同，不同的是接种制备例6的微生物菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
实施例10
本实施例的方法与实施例1的方法相同，不同的是，将制备例2的微生物菌剂替换为微杆菌CGMCC NO.18967。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
对比例1
本对比例的方法与实施例1的方法相同，不同的是本对比例中不接种菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
对比例2
本对比例的方法与实施例7的方法相同，不同的是本对比例中不接种菌剂。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
对比例3
本对比例的方法与实施例1的方法相同，不同的是将制备例2的微生物菌剂中的芽孢杆菌CGMCC NO.18966替换为等量的假单胞菌CICC 10217。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
对比例4
本对比例操作方法与实施例1相同，不同的是将制备例2的微生物菌剂替换为葡萄球菌CICC 10691。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
对比例5
本对比例的方法与实施例1的方法相同，不同的是将制备例2的微生物菌剂中的微杆菌CGMCC NO.18967替换为等量的短芽孢杆菌CICC 23682。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
对比例6
本实施例的方法与实施例1的方法相同，不同的是将制备例2的微生物菌剂替换为芽孢杆菌CGMCC NO.18966。
检测发酵产物的减量化率和含水量，检测结果见下表2。
表2
Figure BDA0002368741820000201
Figure BDA0002368741820000211
注：“/”表示时间短于1小时。
由上述结果可以看出，采用本发明的微生物菌剂在好氧发酵设备中处理有机垃圾，发酵物料的减量化率可达到92重量％，发酵物料中的含水量可达到18重量％，具有明显更好的效果。
通过比较实施例1和对比例1，3-5可知，使用本发明的微生物菌剂处理有机垃圾获得的发酵产物的减量化率有明显的提高，且含水量更低。
通过比较实施例7和对比例2可知，使用本发明提供的微生物菌剂，可显著提高发酵物料的减量化率，明显降低了发酵物料中的含水量。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微生物菌剂，其特征在于，该微生物菌剂含有微杆菌(Microbacterium)、芽孢杆菌(Bacillus)、乳酸杆菌(Lactobacillus)、不动杆菌(Acinetobacter)和假单胞菌(Pseudomonas)。
2.根据权利要求1所述的微生物菌剂，其中，所述微杆菌为保藏编号是CGMCC NO.18967的微杆菌、所述芽孢杆菌为保藏编号是CGMCC NO.18966的芽孢杆菌、所述乳酸杆菌为保藏编号是CICC 21007的瑞士乳杆菌、所述不动杆菌为保藏编号是CICC 10695的不动杆菌、所述假单胞菌为保藏编号是CICC 10217的假单胞菌。
3.根据权利要求1或2所述的微生物菌剂，其中，以所述微生物菌剂中的总活菌数为基准，所述微生物菌剂中的微杆菌的活菌数含量为25-40％，芽孢杆菌的活菌数含量为15-30％，乳酸杆菌的活菌数含量为10-30％，不动杆菌的活菌数含量为10-20％和假单胞菌的活菌数含量为5-15％；
优选地，以所述微生物菌剂中的总活菌数为基准，所述微生物菌剂中的微杆菌的活菌数含量为25-32％，芽孢杆菌的活菌数含量为24-30％，乳酸杆菌的活菌数含量为15-20％，不动杆菌的活菌数含量为11-15％和假单胞菌的活菌数含量为10-15％。
4.一株微杆菌，其特征在于，所述微杆菌的保藏编号为CGMCC NO.18967。
5.一种处理有机垃圾的方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1-3中任意一项所述的微生物菌剂或权利要求4所述的微杆菌与有机垃圾混合进行好氧发酵；
优选地，所述有机垃圾为餐厨垃圾、果蔬垃圾、园林废弃物和农业废弃物中的至少一种；
优选地，所述好氧发酵的方式为连续发酵；
优选地，所述微生物菌剂或微杆菌与有机垃圾混合后使有机垃圾中活菌数含量为1×108-3×108cfu/g。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述好氧发酵在发酵池、发酵槽、好氧发酵设备或发酵条垛中进行；
优选地，所述好氧发酵在好氧发酵设备中进行。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述好氧发酵为在好氧发酵设备中进行的连续发酵，所述好氧发酵设备的多腔室结构截留部分发酵物料与新鲜的有机垃圾混合；以重量计，截留的部分发酵物料的量与有机垃圾的进料量之间的比值为2-3：1。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在所述好氧发酵设备中将微生物菌剂或微杆菌与有机垃圾进行混合。
9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，所述好氧发酵的条件包括：发酵温度为40-65℃；发酵时间为5-28天。
10.根据权利要求5-9中任意一项所述的方法，其中，所述好氧发酵的实施方式为：每间隔10-30min，搅拌通风10-30min，通风速率为50-350L/L·h，搅拌速率为1-4rpm。
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