CN111908970B - 一种煤矸石微生物肥料的制作方法 - Google Patents

一种煤矸石微生物肥料的制作方法 Download PDF

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    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

本发明公开了一种煤矸石微生物肥料的制作方法，以煤矸石为原料，用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU‑Lys01解离处理后制作而成。本发明是将废弃的煤矸石资源化再利用，制备工艺流程简单，条件温和，绿色环保。

Description

一种煤矸石微生物肥料的制作方法
技术领域
本发明涉及一种微生物矿物肥料的制作方法，特别是一种煤矸石微生物肥料的制作方法。
背景技术
煤矸石是一种与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物，是我国目前堆积量最大的工业废弃物之一。目前，煤矸石的主要处置方式是露天堆积，而大量的煤矸石堆放会造成一系列危害：(1)煤矸石大量堆放占用土地资源，存在溃坝等安全隐患；(2)煤矸石风化自燃会产生粉尘，排放CO、CO2、SO2、H2S、NOX等有害气体以及造成重金属污染；(3)煤矸石经雨水淋洗后，其中成份会被逐渐溶解，并随雨水流进土壤，从而影响土壤、地下水和地表水的质量。
从上述可以看出，煤矸石不能只进行简单地堆积和掩埋，煤矸石的综合利用才是消除煤矸石危害的最彻底的方法。
近年来煤矸石的利用方式主要有：作为燃料替代煤炭或掺入煤炭；生产化工产品以及新型材料；提取稀有元素；用作建筑材料，主要是制砖、制作水泥、用作混凝土掺和料、制作保温材料以及用作筑路和填充材料。煤矸石作为燃料时，含碳量太低，导致效率低下；作为建筑材料时，由于煤矸石中的硫、有机质等的氧化，会导致鼓包、粉化，硫、磷、氮等成份还会影响煤矸石制品的强度和质量。因此，至今煤矸石未得到有效利用。
煤矸石中的有机质含量一般在15％～25％，并含有丰富的植物生长所需的氮、磷、钾、钙等元素，因此，可将其用作制备微生物矿物肥料的原料。煤矸石所含的磷、钾等成份大多以难溶的矿物形式存在，不能被植物直接吸收利用，煤矸石能作为生产矿物肥料的关键是将难溶磷、钾等转化为可溶形式。
研究表明，部分微生物细菌能解离煤矸石，将其中的以难溶形式存在的磷、钾、钙、氮等转化为能被植物吸收的有效磷、速效钾、有交换性钙、水解氮等。用煤矸石作为原料，制备微生物肥料，是煤矸石资源化应用的新思路。利用煤矸石制备微生物肥料，必须要筛选和培育出能高效解离煤矸石的微生物细菌以及合适的制作方法。
发明内容
本发明的目的在于，一种煤矸石微生物肥料的制作方法。本发明是将废物的煤矸石进行资源化再利用，制备流程工艺简单，条件温和，环境友好。
本发明的技术方案：一种煤矸石微生物肥料的制作方法，以煤矸石为原料，用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01处理后制作而成，所述的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01，于2019年12月31日保藏于中国、武汉、武汉大学中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCCNO：M20191140。
前述的煤矸石微生物肥料的制作方法，所述肥料的具体制作方法：是将煤矸石破碎，将纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01配制成菌液；在连续搅拌下，在破碎后的煤矸石上喷洒纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在33-37℃，处理3-4天，晾干，得到粉状产品，即是煤矸石微生物肥料。
前述的煤矸石微生物肥料的制作方法，所述煤矸石破碎后过60-100目筛。
前述的煤矸石微生物肥料的制作方法，所述菌液中纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01的浓度为1.05×1010-3.52×1010cfu/mL。
前述的煤矸石微生物肥料的制作方法，所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01菌液与煤矸石的体积质量比为2:1。
本发明的有益效果
1、本发明采用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01处理煤矸石，将煤矸石中的不溶性磷、钾、钙、氮等成分，转化为有效磷、速效钾、交换性钙、水解氮等植物能吸收的营养成分，实现煤矸石资源化再利用。
2、本发明利用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01处理煤矸石释放其中的营养成分，工艺简单可靠，成本低，是一种对环境友好的煤矸石利用的新思路。
3、本发明还可以用煤矸石作为基本原料，用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01处理煤矸石，制备煤矸石微生物肥料。
4、在土壤中施用微生物矿物肥料后，能给土壤中引入GZU-Lys01菌株，该菌株存活后，能不断地解离土壤中的难溶性磷等，提高土壤的磷吸收系数，改善土壤吸收利用磷的能力。
附图说明
图1是GZU-Lys01菌株生长曲线；
图2是GZU-Lys01菌株菌落外观图；
图3是GZU-Lys01菌体形态图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明实施例
实施例1：
纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01的分离，包括以下步骤：
1.功能菌株GZU-Lys01菌株的分离与筛选
1)样品的采集
(1)样品采自于某煤炭产区煤矸石山，选择完全风化煤矸石样品以及附近的土壤样品，将采集的样品装入采集袋；
(2)将采集的样品破碎、筛分，收集过100目的样品；
(3)将样品保存于4℃冰箱中备用。
2)功能菌株的筛选
(1)准确称取1g样品于灭菌的250mL的锥形瓶中，加入99mL无菌水；
(2)在180r/min，27℃左右的恒温摇床中振荡30min；
(3)振荡30min以后，取上清液逐级稀释至1.0×10-2，1.0×10-3，1.0×10-4，1.0×10-5，1.0×10-6，1.0×10-7。
(4)每种浓度分别取100uL涂布于3个解磷细菌筛选固体培养基上；
(5)将平板放于35℃恒温培养箱中培养3～4天；
(6)将外观特征不同的单菌落划线接种于解磷细菌筛选固体培养上；
(7)待菌株长出后，通过菌落外观形态观察以及细菌显微形态观察，观察菌株的纯化情况，没有达到纯化要求，则进行多次重复划线培养，直到获得单一菌株；
(8)将纯化的菌株，进行革兰氏染色；
(9)对初筛的已纯化的菌株进行培养，解离煤矸石，通过测定煤矸石解离前后有效磷含量变化情况，确认菌株的解磷效果。
GZU-Lys01菌株的生长曲线的绘制
1)种子液的制备：取该菌株用接种环接种于LB液体培养基中，在35℃条件下，培养至对数期。
2)接种：取上述种子液的10mL接种于装有200mL的液体LB培养基中，混匀后分别取5mL混合液分别装于上有标记的18支无菌试管中。
3)培养：将已接种的试管置35℃，180r/min的摇床中培养。
4)测量：用未接种的LB液体培养基做空白，在600nm波长下与待测样一起进行光电比浊。
测定结果如图1，从图中可知，0-10h为延滞期，10-15h为对数期，15h-35h为稳定期，35h以后为衰亡期。
实施例2：GZU-Lys01菌株外观形态及革兰氏染色
菌株在LB固体培养基上的菌落外观形态为乳白色，不透明圆形，表面光滑湿润，菌落隆起，有光泽，边缘整齐，质地粘稠，其大小约为1mm，见图2。
通过革兰氏染色，菌体形态如图3，该菌株为革兰氏阳性杆菌。
实施例3：GZU-Lys01菌株的培养
1)在无菌条件下，将GZU-Lys01菌种置于室温下解冻。
2)解冻后，在无菌条件下，摇匀，吸取GZU-Lys01菌液于LB固体培养基中，涂布涂匀，置于35℃恒温培养箱中培养24-48h。
3)将上一步培养得到的菌株，在无菌条件下，用接种环挑取单菌落用划线法接种在LB固体培养基中，置于35℃恒温培养箱中培养24-48h。
4)待细菌长好后，在无菌条件下，用无菌水将培养基中长好的细菌洗脱，得到菌液，菌液浓度范围控制在：1.05×1010-3.52×1010cfu/mL。
实施例4：煤矸石原料准备
煤矸石经过粗破、中破、细破、球磨逐级破碎，筛分，取60-100目颗粒待用。
实施例5：用GZU-Lys01菌株解离煤矸石制备肥料
具体实施例(1)
1)所用煤矸石主要成份为：C 10.52％，SiO2 38.71％，Al2O3 16.3％，Fe2O316.1％，TiO2 4.3％，CaO 4.25％，MgO 2.03％，K2O 1.51％，Na2O 0.88％，P2O5 1.78％，S1.34％，H 1.1％，N 0.86％，灰分82.21％。
2)取已破碎过60目的煤矸石1kg，于控温搅拌器中，GZU-Lys01菌液浓度控制在：1.05×1010-3.52×1010cfu/mL，GZU-Lys01菌液与煤矸石的用量比例为2:1(体积:质量)，在连续搅拌下，喷撒菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在33℃-37℃，处理煤矸石3-4天。
3)处理后的煤矸石经过脱水、晾干，得到粉状产品。
4)煤矸石经纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01处理前后，主要成份对比，见表1：
表1
Figure BDA0002633506820000051
Figure BDA0002633506820000061
具体实施例(2)
1)所用煤矸石主要成份为：C 9.68％，SiO2 40.91％，Al2O3 17.28％，Fe2O315.84％，TiO22.81％，CaO 3.98％，MgO 1.85％，K2O 2.88％，Na2O 0.80％，P2O5 1.84％，S0.21％，H 0.89％，N 0.94％，灰分84.45％。
2)取已破碎过60目的煤矸石1kg，于控温搅拌器中，GZU-Lys01菌液浓度控制在：1.05×1010-3.52×1010cfu/mL，GZU-Lys01菌液与煤矸石的用量比例为2:1(体积:质量)，在连续搅拌下，喷撒菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在33℃-37℃，处理煤矸石3-4天。
4)处理后的煤矸石经过脱水、晾干，得到粉状产品。
5)煤矸石经纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01处理前后，主要成份对比，见表2：
表2
Figure BDA0002633506820000062
具体实施例(3)
煤矸石微生物肥料的制作方法，将煤矸石破碎过60目筛，将纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01配制成浓度为1.05×1010-3.52×1010cfu/mL的菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的煤矸石上按2:1(体积:质量)喷洒纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01菌液，搅拌均匀，每间隔2小时翻动一次，温度控制在35℃，处理煤矸石3天，晾干，得到粉状产品，即得煤矸石微生物肥料。
具体实施例(4)
煤矸石微生物肥料的制作方法，将煤矸石破碎过100目筛，将纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01配制成浓度为1.05×1010-3.52×1010cfu/mL的菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的煤矸石上按2:1(体积:质量)喷洒纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01菌液，搅拌均匀，每间隔3小时翻动一次，温度控制在37℃，处理煤矸石4天，晾干，得到粉状产品，即得煤矸石微生物肥料。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
序列表
<110> 贵州大学、中国烟草总公司贵州省公司
<120> 一种煤矸石微生物肥料的制作方法
<130> 0
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1439
<212> DNA
<213> 纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(GZU-Lys01)
<400> 1
attcggcggc tggctcaaaa ggttacctca ccgacttcgg gtgttacaaa ctctcgtggt 60
gtgacgggcg gtgtgtacaa ggcccgggaa cgtattcacc gcggcatgct gatccgcgat 120
tactagcgat tccggcttca tgtaggcgag ttgcagccta caatccgaac tgagaacgac 180
tttatcggat tagctccctc tcgcgagttg gcaaccgttt gtatcgtcca ttgtagcacg 240
tgtgtagccc aggtcataag gggcatgatg atttgacgtc atccccacct tcctccggtt 300
tgtcaccggc agtcacctta gagtgcccaa ctaaatgatg gcaactaaga tcaagggttg 360
cgctcgttgc gggacttaac ccaacatctc acgacacgag ctgacgacaa ccatgcacca 420
cctgtcaccg ttgcccccga aggggaaact atatctctac agtggtcaac gggatgtcaa 480
gacctggtaa ggttcttcgc gttgcttcga attaaaccac atgctccacc gcttgtgcgg 540
gcccccgtca attcctttga gtttcagtct tgcgaccgta ctccccaggc ggagtgctta 600
atgcgttagc tgcagcacta aggggcggaa accccctaac acttagcact catcgtttac 660
ggcgtggact accagggtat ctaatcctgt ttgctcccca cgctttcgcg cctcagcgtc 720
agttacagac cagaaagtcg ccttcgccac tggtgttcct ccaaatctct acgcatttca 780
ccgctacact tggaattcca ctttcctctt ctgcactcaa gtcccccagt ttccaatgac 840
cctccacggt tgagccgtgg gctttcacat cagacttaaa ggaccgcctg cgcgcgcttt 900
acgcccaata attccggaca acgcttgcca cctacgtatt accgcggctg ctggcacgta 960
gttagccgtg gctttctaat aaggtaccgt caaggtacag ccagttacta ctgtacttgt 1020
tcttccctta caacagagtt ttacgatccg aaaaccttct tcactcacgc ggcgttgctc 1080
catcaggctt tcgcccattg tggaagattc cctactgctg cctcccgtag gagtctgggc 1140
cgtgtctcag tcccagtgtg gccgatcacc ctctcaggtc ggctacgcat cgtcgccttg 1200
gtgagccgtt acctcaccaa ctagctaatg cgccgcgggc ccatcctata gcgacagcga 1260
gatgccgtct ttcagtcttt caccatgaag taaaagagat tattcggtat tagccccggt 1320
ttcccggagt tatcccaaac tatagggtag gttgcccacg tgttactcac ccgtccgccg 1380
ctaacgtcaa aggagcaagc tccttttctg ttcgctcgac tgcattatag gctccccgc 1439

Claims (5)

1.一种煤矸石微生物肥料的制作方法，其特征在于：以煤矸石为原料，用纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01处理后制作而成；所述的纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01，于2019年12月31日保藏于中国、武汉、武汉大学中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M20191140。
2.如权利要求1所述的煤矸石微生物肥料的制作方法，其特征在于，所述肥料的具体制作方法：是将煤矸石破碎，将纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01配制成菌液；在连续搅拌下，在破碎后的煤矸石上喷洒纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在33-37℃，处理3-4天，晾干，得到粉状产品，即是煤矸石微生物肥料。
3.如权利要求2所述的煤矸石微生物肥料的制作方法，其特征在于：所述煤矸石破碎后过60-100目筛。
4.如权利要求2所述的煤矸石微生物肥料的制作方法，其特征在于：所述菌液中纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01的浓度为1.05×1010-3.52×1010cfu/mL。
5.如权利要求2所述的煤矸石微生物肥料的制作方法，其特征在于：所述纺锤形赖氨酸芽孢杆菌GZU-Lys01菌液与煤矸石的体积质量比为2:1。
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