CN111217629A - 一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法及应用 - Google Patents

一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法及应用 Download PDF

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倪顾文
吴晓虎
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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Abstract

本发明公开了一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法及应用，所述方法首先采用种子培养基培养解淀粉芽孢杆菌，然后将海水和餐厨垃圾处理后污水按比例混合，经过高温消毒处理后加入解淀粉芽孢杆菌进行发酵生产液体有机肥。该工艺种子培养过程中，解淀粉芽孢杆菌生长迅速且最终细胞浓度较高。该工艺发酵过程中发酵培养基主要成分为廉价的海水及餐厨垃圾，无需添加碳源、蛋白质、维生素、脂类、无机盐等营养元素，工艺控制简单，菌株发酵性能稳定，有机肥肥力高，制备成本低，将海水淡化、城市垃圾回收与生态农业有机融合。

Description

一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法 及应用
技术领域
本发明属于生物发酵及环境工程领域，具体涉及一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法及应用。
背景技术
淡水资源匮乏、生活垃圾污染以及农药化肥的过度使用成为制约人类社会和自然环境可持续发展的重要因素。海水淡化可以极大地缓解淡水资源危机，但是目前由于受到成本的限制，海水淡化技术(以反渗透技术为主)只在少数发达国家得到应用，是否存在成本低又简单可行的技术工艺有待探索。
在人口密集的大城市，每天产生大量的餐厨垃圾，其中又可分为固态垃圾和液态油水混合物，其中固态垃圾可以通过堆肥处理成为有机肥，油水混合物中的上层油脂类物质被分离并转化为生物柴油，而剩余的大部分浆状污水由于盐度较高难以处理而被直接排放，既浪费了其中的大量有机营养物质，也污染了环境。因此我们需要更高效地循环利用餐厨垃圾，将不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水转化为液体有机肥，从而极大地减少农药化肥以及用于灌溉农田的淡水使用量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法及应用，利用解淀粉芽孢杆菌能够分解利用厨余污水中的碳水化合物、蛋白质等有机物且耐盐的特性，进一步通过人工驯化提高其对高盐度、高浓度有机废水的适应性。所需工艺简单，成本低，易于控制，菌株发酵性能稳定，生物量转化效率高，除盐效果好。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法，包括以下步骤：
步骤1)采用种子培养基培养解淀粉芽孢杆菌制备发酵种子液，其中解淀粉芽孢杆菌培养温度为33℃，摇床转速180r/min，培养时间24h；
步骤2)按体积比1:20混合餐厨垃圾处理后污水和海水并高温消毒制得发酵培养基，其中，所述餐厨垃圾处理后污水是将餐厨垃圾进行破碎、压榨、撇油后得到的有机污水；
步骤3)将步骤1)所述发酵种子液按10％的接种量接种至步骤2)所述发酵培养基进行发酵，发酵过程温度为35℃，采用搅拌式发酵罐，发酵罐搅拌转速600r/min，50％氨水控制pH 7.0，通气量5L/min，发酵一天结束，制得发酵液及其沉淀，所述发酵液即为液体有机肥。
优选地，步骤1)所述种子培养基的配方为：胰蛋白胨l0 g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠30g/L。
优选地，步骤3)所述通气采用压缩空气。
一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法制得的发酵液沉淀在生物农药和饲料添加剂方面的应用。
本发明的有益效果如下：
本发明利用耐盐微生物发酵高盐度、高浓度有机废水，菌株生长能够吸收污水中的大量盐分和部分有机物质，使发酵后液体盐度和COD水平能够达到农田灌溉用水标准，同时发酵剩余沉淀菌体细胞可生产生物农药或者饲料添加剂。采用种子培养方法，发酵种子生长迅速且最终菌浓较大，接种发酵培养基后菌体生长延滞期缩短，显著提高发酵效率。本发明的方法中发酵培养基成本极低，无需添加糖、蛋白质、脂类、维生素、无机盐等营养元素，工艺控制简单，显著降低了污水处理、海水淡化以及发酵成本并提高了厨余污水有机物质利用率。此外，采用高盐度、高浓度有机废水培养体系可以极大地降低污染杂菌的风险，且最终污水中的盐分被菌体吸收而与最终的液体有机肥产品完全分离，并非简单的稀释而使盐度降低，除盐效果好，能够将厨余污水的盐度从7％降低到1％左右。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明所使用的解淀粉芽孢杆菌菌株(Bacillus amyloliquefaciens)是本实验室购买的通用菌株和细胞。其中解淀粉芽孢杆菌菌株(Bacillus amyloliquefaciens)的保藏编号为CGMCC No.1.7463。
实施例1
一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法，具体步骤如下：
(1)采用种子培养基培养解淀粉芽孢杆菌制备发酵种子液，种子培养基的配方为：胰蛋白胨l0 g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠30g/L。解淀粉芽孢杆菌种子培养过程采用普通250mL三角瓶，培养温度为33℃，摇床转速180r/min，培养时间24h。
(2)按体积比1:20混合餐厨垃圾处理后污水和海水并高温消毒制得发酵培养基，其中，所述餐厨垃圾处理后污水是以餐厨垃圾为原料，采用餐厨垃圾破碎机(ENERPAT MSB-22)，将餐厨垃圾进行破碎、压榨、撇油后得到的富含碳水化合物、蛋白质、脂类、无机盐等营养的废水。
(3)将发酵种子液按10％的接种量接种至发酵培养基进行发酵，发酵过程温度为35℃，采用搅拌式发酵罐，发酵罐搅拌转速600r/min，50％氨水控制pH7.0，通气采用压缩空气，通气量5L/min，发酵一天结束，制得发酵液即为液体有机肥。
发酵完醪液静置有大量解淀粉芽孢杆菌细胞沉淀，能分泌多种胞外抗菌物质，对植物病原细菌、真菌、病毒、线虫有很好的抑制作用，显著提高植物的抗病性，同时促进植物生长，提高植物的产量，还能改良土壤，增进肥力。解淀粉芽孢杆菌也是动物肠道益生菌，可改善动物肠道菌群的平衡，增强动物机体免疫能力，促进动物生长发育，提高动物生产性能。因此，发酵完沉淀的解淀粉芽孢杆菌细胞可用于生产生物农药和饲料添加剂。
对照例1
(1)采用种子培养基培养解淀粉芽孢杆菌制备发酵种子液，种子培养基的配方为：胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L。解淀粉芽孢杆菌种子培养过程采用普通250mL三角瓶，培养温度为30℃，摇床转速160r/min，培养时间24h。
(2)将发酵种子液按10％的接种量接种至发酵培养基进行发酵，解淀粉芽孢杆菌发酵培养基的配方为：葡萄糖120g/L、玉米浆40g/L、生物素8×10-5g/L、组氨酸5×10-4g/L、硫酸锰0.02g/L、硫酸铵20g/L、硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、硫酸亚铁0.02g/L。解淀粉芽孢杆菌发酵过程温度为30℃，发酵罐搅拌转速600r/min，50％氨水控制pH 7.0，通气采用压缩空气，通气量3L/min，发酵两天结束，制得发酵液。
结果分析：
通过实施例1与对照例1的对比可以看出，实施例1的方法成本显著低于对照例1。实施例1所用发酵培养基成本极低，营养更为丰富且制备工艺简单。实施例1的发酵工艺一天结束，即可制得发酵液，所用发酵周期大大缩短，极大地降低了工厂运行成本。

Claims (4)

1.一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)采用种子培养基培养解淀粉芽孢杆菌制备发酵种子液，其中解淀粉芽孢杆菌培养温度为33℃，摇床转速180r/min，培养时间24h；
步骤2)按体积比1:20混合餐厨垃圾处理后污水和海水并高温消毒制得发酵培养基，其中，所述餐厨垃圾处理后污水是将餐厨垃圾进行破碎、压榨、撇油后得到的有机污水；
步骤3)将步骤1)所述发酵种子液按10％的接种量接种至步骤2)所述发酵培养基进行发酵，发酵过程温度为35℃，采用搅拌式发酵罐，发酵罐搅拌转速600r/min，50％氨水控制pH 7.0，通气量5L/min，发酵一天结束，制得发酵液及其沉淀，所述发酵液即为液体有机肥。
2.根据权利要求1所述的一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法，其特征在于，步骤1)所述种子培养基的配方为：胰蛋白胨l0g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠30g/L。
3.根据权利要求1所述的一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法，其特征在于，步骤3)所述通气采用压缩空气。
4.如权利要求1所述的一种利用海水和餐厨垃圾处理后污水制备液体有机肥的方法制得的发酵液沉淀在生物农药和饲料添加剂方面的应用。
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