CN112195172A - 一种用于厨余废水处理的复合菌剂及厨余废水资源化利用的方法 - Google Patents

一种用于厨余废水处理的复合菌剂及厨余废水资源化利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于厨余废水处理的复合菌剂及厨余废水资源化利用的方法。该用于厨余废水处理的复合菌剂包括复合菌液及生物炭载体，其中，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.1～0.5:1；所述复合菌液，按重量百分比计，包括：丁酸梭菌菌液10～20％、白地霉菌菌液10～20％、芽孢杆菌菌液40～50％、酵母菌菌液15～25％、链霉菌菌液5～15％。本发明利用丁酸梭菌、白底霉菌、芽孢杆菌、酵母菌和链霉菌协同发酵，将厨余废水中的大分子成分降解为小分子活性物质，使发酵处理后的物料中富含菌体蛋白和代谢产物，各菌种既能充分降解中药渣中的木质素和纤维素，而各菌种代谢产生的乳酸、乙酸、丙酸和乙醇等成分可浸提出中药渣中的酚类、醌类等有效成分。

Description

一种用于厨余废水处理的复合菌剂及厨余废水资源化利用的 方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别涉及一种用于厨余废水处理的复合菌剂及厨余废水资源化利用的方法。
背景技术
厨余废水俗称泔水，是居民在生活消费过程中产生的生活废物，其营养成分含量高，所以容易散发恶臭，腐烂变质，传播细菌和病毒。厨余废水中的水分含量极高，其水分可达80～95％，厨余废水进入污水处理系统，会造成有机物含量增加，从而加重污水处理厂的负担，增加运行成本，此外，厨余废水还极容易通过渗透作用污染地下水。
但是，目前很多地区(例如川渝湘赣地区)的人们口味重，直接造成厨余废水中的盐分含量高，而盐分具有抑制细菌增长的特性，现有的微生物菌剂配方不容易快速净化含盐高的废水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厨余油脂废水处理的复合菌剂及其制备方法和应用，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供的一种用于厨余废水处理的复合菌剂，包括复合菌液及生物炭载体，其中，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.1～0.5:1；所述复合菌液，按重量百分比计，包括：丁酸梭菌菌液10～20％、白地霉菌菌液10～20％、芽孢杆菌菌液40～50％、酵母菌菌液15～25％、链霉菌菌液5～15％。
优选的，所述生物炭载体为采用下述方法制得：将秸秆在无氧惰性气氛中以1～5℃/min的速率升温至200～450℃后恒温热解，经冷却、研磨得到生物炭载体。
进一步优选的，所述生物炭载体的粒度为100～150目，所述恒温热解的时间为1～4h。
优选的，所述芽孢杆菌菌液选自蜡样芽胞杆菌菌液、凝结芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、苏云金芽孢杆菌菌液、巨大芽孢杆菌菌液、解淀粉芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液中的任意一种或多种。
进一步优选的，所述芽孢杆菌菌液包括凝结芽孢杆菌菌液、苏云金芽孢杆菌菌液和解淀粉芽孢杆菌菌液，其中，所述凝结芽孢杆菌菌液、苏云金芽孢杆菌菌液和解淀粉芽孢杆菌菌液的重量比为3～5:2～4:1～5。
优选的，所述酵母菌菌液选自假丝酵母菌菌液、脆壁克鲁维酵母菌菌液、啤酒酵母菌菌液中的任意一种或多种。
进一步优选的，所述酵母菌菌液为脆壁克鲁维酵母菌菌液。
优选的，所述链霉菌菌液选自黑孢链霉菌菌液、微白黄链霉菌菌液、阿维菌素链霉菌菌液、白浅灰链霉菌菌液中的任意一种或多种。
进一步优选的，所述链霉菌菌液为阿维菌素链霉菌菌液。
优选的，所述复合菌液，按重量百分比计，包括：丁酸梭菌菌液12～15％、白地霉菌菌液12～15％、芽孢杆菌菌液44～48％、酵母菌菌液15～18％、链霉菌菌液10～12％。
优选的，所述用于厨余废水处理的复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丁酸梭菌、白底霉菌、芽孢杆菌、酵母菌和链霉菌分别接种于活化培养基中进行活化；
(2)将活化后的菌种分别接种于液体培养基进行培养在25～35℃、150～200r/min的条件下震荡培养36～96h，得到菌液，所述液体培养基中盐分的含量为3～10％；
(3)将所得的各菌液混合后，加入生物炭载体，在25～35℃、50～200r/min的条件下混合发酵4～16h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。
优选的，所述活化培养基为：蛋白胨7％、牛肉膏5％、酵母浸膏3％、葡萄糖10％、去离子水余量，pH＝7.0。
优选的，所述液体培养基为：蛋白胨7％、牛肉膏5％、氯化钠3～10％、去离子水余量，混合有机酸调pH值至5～6。
进一步优选的，所述混合有机酸由乳酸、乙酸和丙酸按照4:1:0.5的比例混合而成。
第二方面，本发明提供的一种厨余废水资源化利用的方法，包括如下步骤：
(1)将中药渣粉碎后加入厨余废水中，搅拌混合均匀得到发酵原料；
(2)将发酵原料和如第一方面所述的复合菌剂混合后，在25～35℃、50～200r/min的条件下混合发酵24～72h即可。
优选的，所述厨余废水和所述中药渣粉的重量比为1～10:1。
优选的，所述复合菌剂与所述发酵原料的重量比为0.01～0.2:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明利用丁酸梭菌、白底霉菌、芽孢杆菌、酵母菌和链霉菌协同发酵，将厨余废水中的大分子成分(如蛋白质、脂肪等)降解为小分子活性物质，使发酵处理后的物料中富含菌体蛋白和代谢产物，各菌种既能充分降解中药渣中的木质素和纤维素，而各菌种代谢产生的乳酸、乙酸、丙酸和乙醇等成分可浸提出中药渣中的酚类、醌类等有效成分；本发明通过对厨余废水和中药渣进行发酵所得产物施用于农作物上，既可以改善农作物的营养状况，促进农作物生长，又能充分发挥生物炭的缓释作用，延长有效成分和有益微生物的起效时间，有利于充分发挥中药有效成分和有益微生物抑制病虫害的功效，提高农产品的品质，具有显著的经济效益。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中的生物炭载体采用下述方法制得：将秸秆在无氧惰性气氛中以1～5℃/min的速率升温至200～450℃后恒温热解，经自然冷却、研磨即得粒度为100～150目的生物炭载体。
实施例1
本实施例提供的用于厨余废水处理的复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丁酸梭菌、白底霉菌、凝结芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、脆壁克鲁维酵母菌和阿维菌素链霉菌分别接种于活化培养基中进行活化，所述活化培养基为：蛋白胨7％、牛肉膏5％、酵母浸膏3％、葡萄糖10％、去离子水余量，pH＝7.0；
(2)将活化后的菌种分别接种于液体培养基进行培养，所述液体培养基为：蛋白胨7％、牛肉膏5％、氯化钠6％、去离子水余量，混合有机酸调pH值至5，所述混合有机酸由乳酸、乙酸和丙酸按照4:1:0.5的比例混合而成，在30℃、180r/min的条件下震荡培养72h，得到菌液；
(3)称取按照下述重量百分比计的各菌液：丁酸梭菌菌液15％、白地霉菌菌液15％、凝结芽孢杆菌菌液20％、苏云金芽孢杆菌菌液15％、解淀粉芽孢杆菌菌液10％、脆壁克鲁维酵母菌菌液15％、阿维菌素链霉菌菌液10％；将各菌液混合均匀得到混合菌液，向所得的混合菌液中加入生物炭载体，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.3:1，在30℃、100r/min的条件下混合发酵12h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。
本实施例提供的厨余废水资源化利用的方法，包括如下步骤：
(1)将中药渣粉碎后加入厨余废水中，搅拌混合均匀得到发酵原料，其中厨余废水和所述中药渣粉的重量比为4:1；
(2)将发酵原料和所述的复合菌剂混合后，所述复合菌剂与所述发酵原料的重量比为0.08:1，在30℃、120r/min的条件下混合发酵64h即可得到有机肥。
实施例2
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法得到混合菌剂，本实施例提供的厨余废水资源化利用的方法，包括如下步骤：
(1)将中药渣粉碎后加入厨余废水中，搅拌混合均匀得到发酵原料，其中厨余废水和所述中药渣粉的重量比为3:1；
(2)将发酵原料和所述的复合菌剂混合后，所述复合菌剂与所述发酵原料的重量比为0.01:1，在25℃、200r/min的条件下混合发酵72h即可得到有机肥。
实施例3
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法得到混合菌剂，本实施例提供的厨余废水资源化利用的方法，包括如下步骤：
(1)将中药渣粉碎后加入厨余废水中，搅拌混合均匀得到发酵原料，其中厨余废水和所述中药渣粉的重量比为5:1；
(2)将发酵原料和所述的复合菌剂混合后，所述复合菌剂与所述发酵原料的重量比为0.1:1，在35℃、50r/min的条件下混合发酵24h即可得到有机肥。
实施例4
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法得到混合菌剂，本实施例提供的厨余废水资源化利用的方法，包括如下步骤：
(1)将中药渣粉碎后加入厨余废水中，搅拌混合均匀得到发酵原料，其中厨余废水和所述中药渣粉的重量比为10:1；
(2)将发酵原料和所述的复合菌剂混合后，所述复合菌剂与所述发酵原料的重量比为0.2:1，在30℃、150r/min的条件下混合发酵36h即可得到有机肥。
实施例5
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法制得各菌种的菌液，称取按照下述重量百分比计的各菌液：丁酸梭菌菌液10％、白地霉菌菌液20％、凝结芽孢杆菌菌液25％、苏云金芽孢杆菌菌液10％、解淀粉芽孢杆菌菌液5％、脆壁克鲁维酵母菌菌液25％、阿维菌素链霉菌菌液5％；将各菌液混合均匀得到混合菌液，向所得的混合菌液中加入生物炭载体，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.1:1，在30℃、150r/min的条件下混合发酵10h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。然后按照实施例1的方法进行厨余废水资源化利用。
实施例6
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法制得各菌种的菌液，称取按照下述重量百分比计的各菌液：丁酸梭菌菌液20％、白地霉菌菌液10％、凝结芽孢杆菌菌液15％、苏云金芽孢杆菌菌液20％、解淀粉芽孢杆菌菌液15％、脆壁克鲁维酵母菌菌液15％、阿维菌素链霉菌菌液5％；将各菌液混合均匀得到混合菌液，向所得的混合菌液中加入生物炭载体，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.5:1，在30℃、150r/min的条件下混合发酵4h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。然后按照实施例1的方法进行厨余废水资源化利用。
实施例7
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法制得各菌种的菌液，称取按照下述重量百分比计的各菌液：丁酸梭菌菌液12％、白地霉菌菌液12％、凝结芽孢杆菌菌液18％、苏云金芽孢杆菌菌液18％、解淀粉芽孢杆菌菌液12％、脆壁克鲁维酵母菌菌液18％、阿维菌素链霉菌菌液10％；将各菌液混合均匀得到混合菌液，向所得的混合菌液中加入生物炭载体，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.3:1，在30℃、100r/min的条件下混合发酵12h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。
实施例8
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法制得各菌种的菌液，称取按照下述重量百分比计的各菌液：丁酸梭菌菌液14％、白地霉菌菌液14％、凝结芽孢杆菌菌液16％、苏云金芽孢杆菌菌液16％、解淀粉芽孢杆菌菌液12％、脆壁克鲁维酵母菌菌液16％、阿维菌素链霉菌菌液12％；将各菌液混合均匀得到混合菌液，向所得的混合菌液中加入生物炭载体，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.3:1，在30℃、100r/min的条件下混合发酵12h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。
对比例1
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法制得各菌种的菌液，称取按照下述重量百分比计的各菌液：丁酸梭菌菌液15％、白地霉菌菌液15％、凝结芽孢杆菌菌液45％、脆壁克鲁维酵母菌菌液15％、阿维菌素链霉菌菌液10％；将各菌液混合均匀得到混合菌液，向所得的混合菌液中加入生物炭载体，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.3:1，在30℃、100r/min的条件下混合发酵12h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。然后按照实施例1的方法进行厨余废水资源化利用。
对比例2
为了进一步说明本发明的有益效果，按照实施例1的制备方法制得混合菌液，将中药渣粉碎后加入厨余废水中，搅拌混合均匀得到发酵原料，其中厨余废水和所述中药渣粉的重量比为4:1；将发酵原料和所述的混合菌液混合后，所述混合菌液与所述发酵原料的重量比为0.08:1，在30℃、120r/min的条件下混合发酵64h即可得到有机肥。
对比例3
为了进一步说明本发明的有益效果，本对比例提供的用于厨余废水处理的复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丁酸梭菌、白底霉菌、凝结芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、脆壁克鲁维酵母菌和阿维菌素链霉菌分别接种于活化培养基中进行活化，所述活化培养基为：蛋白胨7％、牛肉膏5％、酵母浸膏3％、葡萄糖10％、去离子水余量，pH＝7.0；
(2)将活化后的菌种分别接种于液体培养基进行培养，所述液体培养基为：蛋白胨7％、牛肉膏5％、氯化钠1％、去离子水余量，pH值为7，在30℃、180r/min的条件下震荡培养72h，得到菌液；
(3)称取按照下述重量百分比计的各菌液：丁酸梭菌菌液15％、白地霉菌菌液15％、凝结芽孢杆菌菌液20％、苏云金芽孢杆菌菌液15％、解淀粉芽孢杆菌菌液10％、脆壁克鲁维酵母菌菌液15％、阿维菌素链霉菌菌液10％；将各菌液混合均匀得到混合菌液，向所得的混合菌液中加入生物炭载体，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.3:1，在30℃、100r/min的条件下混合发酵12h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。
然后按照实施例1的方法进行厨余废水资源化利用。
田间试验
为了进一步说明本发明的有益效果，本发明分别取经上述实施例和对比例得到的有机肥，选取同一种植基地分隔开来的11块面积相同的稻田作为试验田，按照25kg/亩的标准进行施用有机肥，其中1/3作为基肥，2/3作为追肥，各试验田的施肥方法一致，比较不同有机肥对菜心植物害虫的防治效果。其结果如表1所示。
Figure BDA0002760532120000061
Figure BDA0002760532120000071
由上述表格的结果可以看出，施用本发明实施例所制得的有机肥，对稻曲病、白叶枯病和稻瘟病的防效均在80％以上，其中，实施例1、实施例3、实施例7、实施例8所得有机肥对稻曲病、白叶枯病和稻瘟病防治效果更佳，对稻曲病的防效均在90％以上，对白叶枯病的防效均在88％以上，对稻瘟病的防效均在90％以上。
通过对比实施例1、对比例1的有机肥的施用效果可知，各菌种具有协同发酵的作用，不同菌种对中药渣和厨余废水所产生的发酵物不同，实施例1所用菌种的发酵产物对稻曲病、白叶枯病和稻瘟病防治效果更佳，对比例1缺少苏云金芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，对比例1的有机肥中缺少这两种菌的发酵产物，从而影响其施用效果。
通过对比可知，实施例1的有机肥的施用效果明显好于对比例2的有机肥的施用效果，这主要是由于实施例1采用的生物炭载体能够吸附有机肥中的有益微生物和发酵产物等，具有缓释作用，能有效延长有益微生物和发酵产物等的起效时间，有利于充分发挥中药有效成分和有益微生物抑制病虫害的功效。
通过对比可知，实施例1的有机肥的施用效果明显好于对比例3的有机肥的施用效果，这主要是由于实施例1通过在酸性和高盐分的培养基中进行培养而得的各菌种能够具有优异的抗酸性和耐盐性，能够在高盐分含量和酸性条件下正常发挥其功能性，各菌种具有协同发酵的作用，不同菌种对中药渣和厨余废水所产生的发酵物不同，实施例1所用菌种的发酵产物对稻曲病、白叶枯病和稻瘟病防治效果更佳。
以上田间试验结果说明，经本发明复合菌剂对中药渣和厨余废水进行复合发酵而得到的有机肥料，可以显著增加农作物(水稻)对不同害虫的防治效果，大大减少农药的施用，从而显著降低农产品的农药残留，提高农产品的品质。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于厨余废水处理的复合菌剂，其特征在于，包括复合菌液及生物炭载体，其中，所述复合菌液与所述生物载体的重量比为0.1～0.5:1；所述复合菌液，按重量百分比计，包括：丁酸梭菌菌液10～20％、白地霉菌菌液10～20％、芽孢杆菌菌液40～50％、酵母菌菌液15～25％、链霉菌菌液5～15％。
2.根据权利要求1所述的用于厨余废水处理的复合菌剂，其特征在于，所述生物炭载体为采用下述方法制得：将秸秆在无氧惰性气氛中以1～5℃/min的速率升温至200～450℃后恒温热解，经冷却、研磨得到生物炭载体。
3.根据权利要求1所述的用于厨余废水处理的复合菌剂，其特征在于，所述芽孢杆菌菌液选自蜡样芽胞杆菌菌液、凝结芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、苏云金芽孢杆菌菌液、巨大芽孢杆菌菌液、解淀粉芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液中的任意一种或多种。
4.根据权利要求3所述的用于厨余废水处理的复合菌剂，其特征在于，所述芽孢杆菌菌液包括凝结芽孢杆菌菌液、苏云金芽孢杆菌菌液和解淀粉芽孢杆菌菌液，其中，所述凝结芽孢杆菌菌液、苏云金芽孢杆菌菌液和解淀粉芽孢杆菌菌液的重量比为3～5:2～4:1～5。
5.根据权利要求1所述的用于厨余废水处理的复合菌剂，其特征在于，所述酵母菌菌液选自假丝酵母菌菌液、脆壁克鲁维酵母菌菌液、啤酒酵母菌菌液中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于厨余废水处理的复合菌剂，其特征在于，所述链霉菌菌液选自黑孢链霉菌菌液、微白黄链霉菌菌液、阿维菌素链霉菌菌液、白浅灰链霉菌菌液中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的用于厨余废水处理的复合菌剂，其特征在于，所述用于厨余废水处理的复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丁酸梭菌、白底霉菌、芽孢杆菌、酵母菌和链霉菌分别接种于活化培养基中进行活化；
(2)将活化后的菌种分别接种于液体培养基进行培养在25～35℃、150～200r/min的条件下震荡培养36～96h，得到菌液，所述液体培养基中盐分的含量为3～10％；
(3)将所得的各菌液混合后，加入生物炭载体，在25～35℃、50～200r/min的条件下混合发酵4～16h，再过滤分离出固形物，将固形物干燥制得复合菌剂。
8.一种厨余废水资源化利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将中药渣粉碎后加入厨余废水中，搅拌混合均匀得到发酵原料；
(2)将发酵原料和如权利要求1所述的复合菌剂混合后，在25～35℃、50～200r/min的条件下混合发酵24～72h即可。
9.根据权利要求8所述的厨余废水资源化利用的方法，其特征在于，所述厨余废水和所述中药渣粉的重量比为1～10:1。
10.根据权利要求8所述的厨余废水资源化利用的方法，其特征在于，所述复合菌剂与所述发酵原料的重量比为0.01～0.2:1。
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