CN112608859A - 一种基于微生物的抑菌去味制剂及其制备方法、应用 - Google Patents

一种基于微生物的抑菌去味制剂及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微生物的抑菌去味制剂及其制备方法和应用。该制剂包括枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌。本发明的基于微生物的抑菌去味制剂，在初期的处理新鲜牛粪的实验中，伴随着含氮有机物的降解，初期会出现pH上升过程，然后出现pH的下降过程。随着pH的下降，牛粪的恶臭味显著降低。本发明的基于微生物的抑菌去味制剂，可以显著加快降解含氮有机物，快速消除恶臭味。在旱厕和养殖场、宠物店、公厕、旱厕、下水道、污水井等臭源地，酒店、医院、会议室、市场等公共场所都可以有效降低臭气、硫化氢、氨和TVOC等气体的浓度，满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554‑93)中的恶臭污染物厂界标准值二级标准值。

Description

一种基于微生物的抑菌去味制剂及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种基于微生物的抑菌去味制剂及其制备方法、应用。
背景技术
恶臭污染属于大气污染，是由于刺激嗅觉器官而引起的心里不愉快，严重时会影响生活环境。恶臭气体会伤害到生命的呼吸、消化、循环、内分泌和神经系统等，长时间在低浓度的恶臭污染环境中，会使人呼吸不畅、难受恶心、头晕呕吐，产生强烈的心理不适；而高浓度的恶臭环境甚至可能导致窒息死亡；长期生活在恶臭环境中(不论恶臭强度高低)，身体健康会遭受严重的伤害。
畜禽养殖场是典型的密闭空间无组织排放的臭源，通常情况下依靠与外部环境通风处理缓解养殖场内部的恶臭污染。旱厕由于环境密闭，如果温度较高，微生物发酵加剧，很容易导致旱厕内硫化氢浓度升高。
生物法除臭主要是利用微生物的生物氧化分解作用，将污染物转化为无害或低害的物质的一种方法。不含氮、硫的有机物质如苯酚、羧酸、甲醛等被分解为CO2、H2O；含氮的有机物质如胺类经氨化作用释放出NH3，NH3可被亚硝化细菌氧化为NO2-，再进一步被硝化细菌氧化为NO3-；含硫的恶臭物质经微生物分解释放出H2S，被硫氧化细菌氧化成为硫酸。
目前现有的微生物除恶臭产品，除恶臭效果差，适用的除恶臭环境单一。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种基于微生物的抑菌去味制剂，除恶臭效果好，可广泛适用于不同领域、不同用途和不同污染环境。
本发明的第一方面在于公开一种基于微生物的抑菌去味制剂，包括枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌。
本发明中，所述枯草芽孢杆菌的保藏编号是CCTCC NO.M2012285，所述施氏假单胞菌的保藏编号是CICC 10428，所述恶臭假单胞菌的保藏编号是CCTCC NO.2030 21，所述短小芽孢杆菌的保藏编号是ATCC19646；所述瑞士乳杆菌的保藏编号是ATCC15019。
在本发明的一些实施方式中，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比分别为1：(1-3)：(0.5-1)：(1-2)：(5-10)。
在本发明的一些实施方式中，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比分别为1：2：0.8：1.5：8。
在本发明的一些实施方式中，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌为冻干粉或培养液离心得到的菌体。
所述菌体通过保藏斜面分别接种于牛肉膏蛋白胨培养基斜面，传代三次，按10％重量百分比接种，液体培养至对数生长期，取发酵完成的培养液，离心得到。
在本发明的一些实施方式中，还包括水；所述冻干粉或培养液离心得到的菌体与水的重量比为(5-15)：(90-100)。
在本发明的一些实施方式中，所述枯草芽孢杆菌替换为包括枯草芽孢杆菌的复合菌种，所述复合菌种中包括阿氏枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、解木聚糖类芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。所述阿氏枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、解木聚糖类芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的数目比例为(1-5)：(1-5)：(1-5)：(1-5)：(1-5)。
本发明第二方面在于公开第一方面所述的制剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌液体培养；
S2，培养液离心得到菌体；
S3，任选地，菌体进行冷冻干燥，得到冻干粉；
S4，S2得到的菌体或S3得到的冻干粉与水混合；
S5，调节pH为弱酸性。
在本发明的一些实施方式中，调节所述pH至5.5-6.2。
在本发明的一些实施方式中，S4中，枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比通过以下方法确定：
S41，先确定枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比的第一候选范围为(0.5-1)：(1-2)；
S42，按照1:1:0.5:1的菌体重量比取枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌；
S43，按照F0＝1，F1＝1，Fn＝Fn-1+Fn-2，其中n≥2，的比例取瑞士乳杆菌；
S44，制备至少3种枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌与瑞士乳杆菌不同比例的抑菌去味制剂；
S45，考察抑菌去味制剂12h内对新鲜牛粪的pH的影响；
S46，取pH上升幅度大的两个比例之间的范围为第二候选范围(a，b)；
S47，在第二候选范围内重复S43-46，得到第三候选范围(a1，b1)；
S48，取
Figure BDA0002843710540000031
j为0.8-1.2，k为1.2-1.5，作为枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比。
本发明的有益技术效果是：
本发明的基于微生物的抑菌去味制剂，在初期的处理新鲜牛粪的实验中，伴随着含氮有机物的降解，初期会出现pH上升过程，然后出现pH的下降过程。随着pH的下降，牛粪的恶臭味显著降低。本发明的基于微生物的抑菌去味制剂，可以显著加快降解含氮有机物，快速消除恶臭味。
本发明的基于微生物的抑菌去味制剂，在旱厕、养殖场、宠物店、公厕、旱厕、下水道、污水井等臭源地，酒店、医院、会议室、市场等公共场所都可以有效降低臭气、硫化氢、氨和TVOC等气体的浓度，满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的恶臭污染物厂界标准值二级标准(现有)值。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
下述实施例中所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、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种基于微生物的抑菌去味制剂及其制备方法：
取所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌保藏斜面，分别接种于牛肉膏蛋白胨培养基斜面，传代三次；按10％重量百分比接种，液体培养至对数生长期；取发酵完成的培养液，离心得到菌体；
将得到的所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体，按1：1：0.5：1：5的菌体重量比，取10份，与90份水混合，pH自然。
实施例2
与实施例1的区别在于，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体的菌体重量比为，1：3：1：2：10。
实施例3
与实施例1的区别在于，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体的菌体重量比为，1：2：0.8：1.5：8，pH调节至5.8。
实施例4
与实施例1的区别在于，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体的菌体重量比为，1：3：1：2：3。
实施例5
一种基于微生物的抑菌去味制剂的制备方法，与实施例1的区别在于，S4中，枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比通过以下方法确定：
S41，先确定枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比的第一候选范围为(0.5-1)：(1-2)；
S42，按照1:1:0.5:1的菌体重量比取枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌；
S43，按照F0＝1，F1＝1，Fn＝Fn-1+Fn-2，其中n≥2，的比例取瑞士乳杆菌；
S44，制备至少3种枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌与瑞士乳杆菌不同比例的抑菌去味制剂；
S45，考察抑菌去味制剂12h内对新鲜牛粪的pH的影响；
S46，取pH上升幅度大的两个比例之间的范围为第二候选范围(a，b)；
S47，在第二候选范围内重复S43-46，得到第三候选范围(a1，b1)；
S48，取
Figure BDA0002843710540000041
j为0.8-1.2，k为1.2-1.5，作为枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比。
其中，考察抑菌去味制剂12h内对新鲜牛粪的pH的影响，可以采用实验例1的方法进行。
瑞士乳杆菌是抑菌去味制剂中产生乳酸的细菌，对整个菌群所处环境的pH影响较大。本发明的抑菌去味制剂中，枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比显著影响抑菌去味制剂对新鲜牛粪中有机含氮物的降解，显著影响恶臭味的去除。本实施例的基于微生物的抑菌去味制剂的制备方法，可以快速的确定其的菌体重量比，需要的实验次数少，菌体重量比的改变对pH的恶臭味的影响关联性强，能较好的预测的菌体重量比。
对比例1
与实施例1的区别在于，不包括施氏假单胞菌；所述枯草芽孢杆菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体的菌体重量比为，2：0.5：1：5。
对比例2
与实施例1的区别在于，不包括施氏假单胞菌；所述枯草芽孢杆菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体的菌体重量比为，1：0.5：2：5。
实验例1本发明的基于微生物的抑菌去味制剂对牛粪pH的影响
取4.0kg新鲜牛粪，装入塑料桶中，喷洒实施例和对比例的制剂500ml，每隔12h倒出混合，重新装填。测定pH时，取5g牛粪，加入5ml水，搅拌静置5ml，离心，测定上清液pH值。
结果见表1。新鲜牛粪的初始pH为8.6。
研究发现，抑菌去味制剂对新鲜牛粪的处理过程中，伴随着含氮有机物的降解，初期会出现pH上升过程，然后出现pH的下降过程。随着pH的下降，牛粪的恶臭味显著降低。初期pH的上升幅度越大，后期恶臭味降低越明显。
从表1可以看出，对比例水处理的牛粪36h才会出现pH的小幅度上升，在60h出现了下降。实施例1-4在12h，实施例3甚至在6h内就出现了pH的上升，在24h能就开始下降，完成了第一阶段的分解。
表1牛粪的pH变化
Figure BDA0002843710540000051
Figure BDA0002843710540000061
实验例2本发明的基于微生物的抑菌去味制剂的应用效果
采用实施例3的基于微生物的抑菌去味制剂，制成后24h内使用。
实验1阜康市城关镇鱼儿沟柳城子村旱厕
试验场所及时间
(1)试验场所：阜康市城关镇鱼儿沟柳城子村旱厕为一般家用旱厕，便坑体积0.05m3，面积0.1m2。
(2)试验时间：2020年5月1日开始，5月10日结束，周期为10天。
采样点位、指标及频率
采样点位：采样点位于厕所内便坑上方1m处。该旱厕除一入口外，侧面及顶部全部封闭。采样点位坐标：N44°10′16.55″，E87°58′22.87″。
测试指标：臭气浓度、NH3、H2S、TVOC(总挥发性有机化合物)。
采样时间及频率：2020年5月1日-5月10日，每天采样三次，分别在11:00、14:00、18:00检测臭气浓度、NH3、H2S和TVOC(每天11:00只采集一次)，硫化氢和氨采样时间均为60min，TVOC采样时间为20min，臭气浓度采样体积为10L。
检测依据及仪器分别见表2及表3：
表2检测依据
Figure BDA0002843710540000062
Figure BDA0002843710540000071
表3检测仪器
序号 仪器名称 型号 仪器编号
1 气质联用仪 5977/7890B XTJC-33.270
2 紫外可见分光光度计 UV 759 XTJC-33.108
3 环境空气颗粒物综合采样器 ZR-3920 XTJC-33.024
试验过程
(1)喷洒水
5月1日-5月2日，每天10：00向旱厕便坑内泼洒1L的自来水；每天13：00、17：00利用喷壶向旱厕便坑、地面、墙壁喷洒1L的自来水。
(2)喷洒菌剂
5月3日-5月10日，将微生物抑菌去味剂按1：5比例稀释后，每天10：00向旱厕便坑内泼洒1L的菌剂稀释液；每天13：00、17：00利用喷壶向旱厕便坑、地面、墙壁喷洒1L的菌剂稀释液。
按照《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的厂界标准值二级标准(现有)执行，标准值见表4，检测结果见表5，气象参数观测结果见表6。
表4恶臭污染物厂界标准值
Figure BDA0002843710540000072
表5 2020年5月1日-5月10日旱厕废气检测结果
Figure BDA0002843710540000073
Figure BDA0002843710540000081
表6气象参数观测结果统计表
Figure BDA0002843710540000082
Figure BDA0002843710540000091
从表5可以看出，每天取恶臭污染物指标浓度的最大值进行评价，硫化氢浓度始终在0.005mg/m3以下，符合标准。
5月1日及5月2日向旱厕内喷洒自来水，臭气浓度变化不明显；5月3日开始向旱厕内喷洒微生物抑菌去味剂，喷洒菌剂第6天起，臭气浓度始终满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的厂界标准值二级标准(现有)值，至喷洒菌剂第8天，臭气浓度去除率最大，为91.6％。
5月1日及5月2日向旱厕内喷洒自来水，氨浓度并没有降低；5月3日开始向旱厕内喷洒润微生物抑菌去味剂后，氨浓度下降明显，5月3日-5月10日期间，除5月9日外，其余时间氨浓度满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的厂界标准值二级标准(现有)值，喷洒菌剂第一天，氨浓度去除率最大，为89.2％，至试验结束，氨浓度去除率为84.7％。
试验过程中，喷洒水第二天TVOC浓度最大。除试验第5天外，其余时间TVOC浓度均有下降，喷洒微生物抑菌去味剂第6天，TVOC浓度去除率最大，为73.5％。
表7试验过程中污染物去除率
Figure BDA0002843710540000092
实验2阜康市六运湖养殖区03号养殖场
试验场所及时间
(1)试验场所：阜康市六运湖养殖区03号养殖场为厂房养殖，面积为700m2，其中牛30头，羊45只。
(2)试验时间：2020年5月1日开始，5月13日结束，周期为13天。
采样点位、指标及频率
采样点位：采样点位于养殖场边界，点位坐标：N44°15′
13.03″，E87°59′48.95″。
测试指标：臭气浓度、NH3、H2S、TVOC(总挥发性有机化合物)。采样时间及频率：2020年5月1日-5月13日，每天采样三次，
分别在11:00、14:00、18:00检测臭气浓度、NH3、H2S和TVOC(每天11:00只采集一次)，硫化氢和氨采样时间均为60min，TVOC采样时间为20min，臭气浓度采样体积为10L。
检测依据见表2，检测仪器见表8。
表8检测仪器
序号 仪器名称 型号 仪器编号
1 气质联用仪 5977/7890B XTJC-33.270
2 紫外可见分光光度计 UV 759 XTJC-33.108
3 环境空气颗粒物综合采样器 ZR-3920 XTJC-33.028
试验过程
(1)喷洒自来水
5月1日-5月3日，每天10：00、13：00、17:00利用背式喷雾器向圈舍粪便、地面、墙壁喷洒40L的自来水。
(2)喷洒菌剂
5月4日-5月13日，将微生物抑菌去味剂用自来水按1:5比例稀释后，每天10：00、13：00、17:00利用背式喷雾器向圈舍粪便、地面、墙壁喷洒40L的菌剂稀释液。
按照《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的厂界标准值二级标准(现有)执行，标准值见表4，检测结果见表9，气象参数观测结果见表10。
表9 2020年5月1日-5月13日养殖场废气检测结果
Figure BDA0002843710540000101
Figure BDA0002843710540000111
表10气象参数观测结果统计表
Figure BDA0002843710540000112
Figure BDA0002843710540000121
从表8可以看出，试验过程中，臭气浓度逐渐降低，喷洒菌剂后第9天，臭气浓度满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的厂界标准值二级标准(现有)值，至试验进行到第13天，臭气浓度去除率达到最大为87.7％。
硫化氢浓度始终满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的厂界标准值二级标准(现有)值，试验进行到第7天，硫化氢浓度始终在检出限浓度以下。
5月1日-5月3日向养殖场内喷洒自来水，第三天氨浓度反而升高；5月4日开始向养殖场内喷洒微生物抑菌去味剂后，氨浓度开始下降，喷洒菌剂第7天，氨浓度去除率最大，为81.0％，满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中的恶臭污染物厂界标准值二级标准(现有)值。
试验过程中，喷洒水第三天TVOC浓度最大。喷洒微生物抑菌去味剂后，TVOC浓度逐渐降低，喷洒菌剂第9天，TVOC浓度去除率最大，为88.6％。
表11试验过程中污染物去除率
Figure BDA0002843710540000122
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于微生物的抑菌去味制剂，包括枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌。
2.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比分别为1：(1-3)：(0.5-1)：(1-2)：(5-10)。
3.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比分别为1：2：0.8：1.5：8。
4.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌为冻干粉或培养液离心得到的菌体；
优选地，所述菌体通过保藏斜面分别接种于牛肉膏蛋白胨培养基斜面，传代三次，按10％重量百分比接种，液体培养至对数生长期，取发酵完成的培养液，离心得到。
5.根据权利要求4所述的制剂，其特征在于，还包括水；所述冻干粉或培养液离心得到的菌体与水的重量比为(5-15)：(90-100)。
6.一种根据权利要求1-5任一所述的制剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌液体培养；
S2，培养液离心得到菌体；
S3，任选地，菌体进行冷冻干燥，得到冻干粉；
S4，S2得到的菌体或S3得到的冻干粉混合，与水混合；
S5，调节pH为弱酸性。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，调节所述pH至5.5-6.2。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S4中，枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比通过以下方法确定：
S41，先确定枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比的第一候选范围为(0.5-1)：(1-2)；
S42，按照1:1:0.5:1的菌体重量比取枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌；
S43，按照F0＝1，F1＝1，Fn＝Fn-1+Fn-2，其中n≥2，的比例取瑞士乳杆菌；
S44，制备至少3种枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌与瑞士乳杆菌不同比例的抑菌去味制剂；
S45，考察抑菌去味制剂12h内对新鲜牛粪的pH的影响；
S46，取pH上升幅度大的两个比例之间的范围为第二候选范围(a，b)；
S47，在第二候选范围内重复S43-46，得到第三候选范围(a1，b1)；
S48，取
Figure FDA0002843710530000021
j为0.8-1.2，k为1.2-1.5，作为枯草芽孢杆菌、施氏假单胞菌、恶臭假单胞菌、短小芽孢杆菌和瑞士乳杆菌的菌体重量比。
9.一种根据权利要求1-5任一所述的制剂在除环境气体恶臭中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括降低臭气、硫化氢、氨、TVOC的一种或多种的浓度。
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