CN113046279A - 无水生态厕所粪便资源化发酵剂及其制备方法 - Google Patents

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杨帆
漆长席
陈仲华
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张全红
龙文彬
邓朝华
黄婕妤
张倩
曾克勤
丁毅
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    • C02F11/02—Biological treatment

Abstract

本发明涉及一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂及其制备方法，(1)将粪便处理复合菌接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基斜面，培养得复合菌种；(2)再将复合菌种接种至液态种子培养基，培养得液态菌种；(3)将液态菌种接种至固态培养基，混匀后，培养得到固态培养物；(4)再将所述的固态培养物干燥后的固态培养物粉碎、过筛得到无水生态厕所粪便资源化发酵剂。本发明提供的无水生态厕所粪便资源化发酵剂及其制备方法，工艺简单，制备成本低，并且使用方便，质量得到保障，菌种可以长期保存。

Description

无水生态厕所粪便资源化发酵剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及粪便处理方法，具体为无水生态厕所粪便资源化发酵剂及其制备方法。
背景技术
无水生态厕所是指具有不对环境造成污染，并且能充分利用各种资源，不需要传统的水力冲洗，强调污染物自净和资源循环利用概念和功能的一类厕所，具有较好的节能环保的效果。
目前的无水生态厕的粪便处理，主要是采用微生物菌种分解，利用其生长繁殖活动对粪便中可利用的大分子有机化合物进行生物降解并转化为菌体生物量，竞争性的抑制并杀死粪便中的病原性微生物，吸附、降解、转化粪便中产生的臭味物质，实现了粪便的无害化、资源化处理，能达到零排放的目的。
在粪便处理过程中，不仅在设备投用时候加入菌种，而且由于气候、温度和负荷等变化，也需要适时补充菌种。一般菌种是在实验室培养好再转移投放到设备中，这种方式不方便，并且在菌种的储存、运输、使用中需要采取严格措施，对质量保证也有影响。
发明内容
本发明的目的，是为了提供一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂及其制备方法，能简单方便的投放菌种，并且保证菌种的质量。
为达到发明目的本发明采用以下技术方案：
一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂，通过以下方法制备所得：
(1)将粪便处理复合菌接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基斜面，34～38℃培养15～24小时得复合菌种；
(2)再将复合菌种接种至液态种子培养基，培养条件为：温度34～38℃，150～200r/min转速振荡，通气，培养时间15～24小时，得液态菌种；
(3)将液态菌种以1～10％质量比例接种量，接种至含水质量比例50～70％的固态培养基，混匀后，培养条件为：温度34～38℃，静止，通气，培养48～72小时，细胞浓度达到107～109/克为培养结束条件，得到固态培养物；
(4)再将所述的固态培养物晾干或20～60℃条件干燥，干燥后的固态培养物粉碎、过筛得到无水生态厕所粪便资源化发酵剂。
其中，所述的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基的组分按照以下含量配比：4～10g/L牛肉膏，12～19g/L蛋白胨，12～25g/L琼脂，1～6g/L氯化钠，pH调节在7.2～7.4，溶剂为水。
所述的液态种子培养基的组分按照以下含量配比：2～8g/L牛肉膏，15～20g/L蛋白胨，4～10g/L氯化钠，pH调节在7.2～7.4，溶剂为水。
所述的固态培养基质量的组分按照以下含量配比：固态基材30～50％，余量为水。
进一步的，所述的固态基材为以下原料中一种或多种混合：麸皮、米糠、豆饼粉、小麦粉、大麦粉、玉米粉或大米粉。
所述的粪便处理复合菌包括以下菌种：屎肠球菌、酵母菌、嗜热放线菌、根瘤菌、苏云金芽孢杆菌、芽孢杆菌、粪肥纤维单胞菌、光合菌。
优选的，所述的粪便处理复合菌，各菌种按照质量份数为：屎肠球菌10份～15份、酵母菌10份～15份、嗜热放线菌15份～25份，根瘤菌5份～10份，苏云金芽孢杆菌5份～10份，芽孢杆菌15份～20份、粪肥纤维单胞菌4份～8份和光合菌15份～20份。
本发明提供的无水生态厕所粪便资源化发酵剂及其制备方法，工艺简单，制备成本低，并且使用方便，质量得到保障，菌种可以长期保存。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
实施例1
一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂，通过以下方法制备所得：
(1)将粪便处理复合菌接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基斜面，35℃培养20小时得复合菌种；
所述的粪便处理复合菌，各菌种按照质量份数为：屎肠球菌14.5份、酵母菌12.4份、嗜热放线菌21.7份，根瘤菌6.8份，苏云金芽孢杆菌5.7份，芽孢杆菌19.3份、粪肥纤维单胞菌7.8和光合菌15.2份。
所述的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基的组分按照以下含量配比：5g/L牛肉膏，14g/L蛋白胨，25g/L琼脂，3g/L氯化钠，pH调节在7.3，溶剂为水。
(2)再将复合菌种接种至液态种子培养基，培养条件为：温度35℃，200r/min转速振荡，通气，培养时间15小时，得液态菌种；
所述的液态种子培养基的组分按照以下含量配比：3g/L牛肉膏，20g/L蛋白胨，5g/L氯化钠，pH调节在7.3，溶剂为水。
(3)将液态菌种以6％质量比例接种量，接种至含水质量比例65％的固态培养基，混匀后，培养条件为：温度35℃，静止，通气，培养60小时，细胞浓度达到107～109/克为培养结束条件，得到固态培养物；
所述的固态培养基质量的组分按照以下含量配比：固态基材50％，余量为水；
所述的固态基材为麸皮。
(4)再将所述的固态培养物晾干，干燥后的固态培养物粉碎、过筛得到无水生态厕所粪便资源化发酵剂。
实施例2
一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂，通过以下方法制备所得：
(1)将粪便处理复合菌接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基斜面，34～38℃培养15～24小时得复合菌种；
所述的粪便处理复合菌，各菌种按照质量份数为：屎肠球菌14.2份、酵母菌10.5份、嗜热放线菌15.8份，根瘤菌9.7份，苏云金芽孢杆菌9.1份，芽孢杆菌15.6份、粪肥纤维单胞菌4.3和光合菌19.4份。
所述的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基的组分按照以下含量配比：8g/L牛肉膏，14g/L蛋白胨，15g/L琼脂，6g/L氯化钠，pH调节在7.3，溶剂为水。
(2)再将复合菌种接种至液态种子培养基，培养条件为：温度34℃，150r/min转速振荡，通气，培养时间24小时，得液态菌种；
所述的液态种子培养基的组分按照以下含量配比：8g/L牛肉膏，15g/L蛋白胨，9g/L氯化钠，pH调节在7.4，溶剂为水。
(3)将液态菌种以8％质量比例接种量，接种至含水质量比例60％的固态培养基，混匀后，培养条件为：温度34℃，静止，通气，培养72小时，细胞浓度达到107～109/克为培养结束条件，得到固态培养物；
所述的固态培养基质量的组分按照以下含量配比：固态基材45％，余量为水；
所述的固态基材为以下原料等比例混合：麸皮、米糠、豆饼粉。
(4)再将所述的固态培养物50℃条件干燥，干燥后的固态培养物粉碎、过筛得到无水生态厕所粪便资源化发酵剂。
实施例3
一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂，通过以下方法制备所得：
(1)将粪便处理复合菌接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基斜面，37℃培养15小时得复合菌种；
所述的粪便处理复合菌，各菌种按照质量份数为：屎肠球菌12.5份、酵母菌10.3份、嗜热放线菌15.4份，根瘤菌10份，苏云金芽孢杆菌9.8份，芽孢杆菌20份、粪肥纤维单胞菌8份和光合菌20份。
所述的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基的组分按照以下含量配比：10g/L牛肉膏，12g/L蛋白胨，12g/L琼脂，1g/L氯化钠，pH调节在7.2，溶剂为水。
(2)再将复合菌种接种至液态种子培养基，培养条件为：温度38℃，200r/min转速振荡，通气，培养时间15～24小时，得液态菌种；
所述的液态种子培养基的组分按照以下含量配比：8g/L牛肉膏，20g/L蛋白胨，5g/L氯化钠，pH调节在7.4，溶剂为水。
(3)将液态菌种以5％质量比例接种量，接种至含水质量比例50～70％的固态培养基，混匀后，培养条件为：温度38℃，静止，通气，培养48小时，细胞浓度达到107～109/克为培养结束条件，得到固态培养物；
所述的固态培养基质量的组分按照以下含量配比：固态基材350％，余量为水；
所述的固态基材为以下原料中等比例混合：麸皮、豆饼粉、小麦粉。
(4)再将所述的固态培养物30℃条件干燥，干燥后的固态培养物粉碎、过筛得到无水生态厕所粪便资源化发酵剂。
为验证本发明提供的发酵剂使用效果，现在与对比例结合对比。
取实施例1～3制得的发酵剂等量，再以与填料混合使用，填料为木屑或者农作物秸秆、果壳等，发酵剂与填料的比例为0.05:1，配制成发酵剂填料，放入50人次规模的无水生态厕所使用。
对比例为，采用现有实验室培养方法，培养后接种同样的生物填料，在相同规模、条件的无水生态厕所使用。
在使用过程中隔一条取样，分别检测填料洗提液中残留的化学耗氧量(COD)、总氮、总磷和填料的总灰分，以比较两者的粪便降解处理效果。
填料的洗提液制备方法为，取样10g的填料加水，打散10分钟，补水定容至1升，取上清液；化学耗氧量检测采用重铬酸钾法；
总氮检测采用总氮测定仪；
总磷检测采用钼酸铵分光光度法；
总灰分检测采用燃烧氧化法。
表1残留的化学耗氧量(mg/g干基)
Figure BDA0003051646690000051
Figure BDA0003051646690000061
表2残留的总氮(mg/g干基)
天数 2 4 6 8 10 12 14 16
实施例1 13.4 14.2 13.9 15.3 15.2 15.6 15.5 16.8
实施例2 13.8 14.8 14.7 15.1 15.5 15.7 15.8 16.7
实施例3 13.4 14.7 14.8 14.8 16.1 15.3 16.2 16.4
对比例 13.6 14.5 14.2 14.5 16.2 15.2 16.4 16.3
表3残留的总磷(mg/g干基)
天数 2 4 6 8 10 12 14 16
实施例1 3.4 3.2 3.5 3.8 4.4 4.2 4.5 4.1
实施例2 3.3 3.5 3.6 3.7 4.2 4.6 4.9 4.6
实施例3 3.5 3.4 3.4 3.9 4.1 4.2 4.7 5.0
对比例 3.5 3.4 3.5 3.9 4.8 4.7 4.9 5.1
表4残留的灰分(mg/g干基)
天数 2 4 6 8 10 12 14 16
实施例1 16.4 16.8 16.9 17.5 17.9 18.1 18.2 19.4
实施例2 16.2 17.2 17.4 17.6 17.7 18.4 18.8 18.9
实施例3 16.3 16.9 16.4 17.3 17.6 18.2 18.3 19.5
对比例 16.2 17.2 17.1 17.7 17.8 18.3 18.5 18.8
结果见表1～表4，由检测结果可见本发明实施例和对照生物填料在使用过程中，填料的洗提液中残留的有机物、总氮、总磷和总灰分的变化情况均相差不大。说明按本发明方法提供的发酵剂，使用效果有保障。

Claims (7)

1.一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粪便处理复合菌接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基斜面，34～38℃培养15～24小时得复合菌种；
(2)再将复合菌种接种至液态种子培养基，培养条件为：温度34～38℃，150～200r/min转速振荡，通气，培养时间15～24小时，得液态菌种；
(3)将液态菌种以1～10％质量比例接种量，接种至含水质量比例50～70％的固态培养基，混匀后，培养条件为：温度34～38℃，静止，通气，培养48～72小时，细胞浓度达到107～109/克为培养结束条件，得到固态培养物；
(4)再将所述的固态培养物晾干或20～60℃条件干燥，干燥后的固态培养物粉碎、过筛得到无水生态厕所粪便资源化发酵剂。
2.根据权利要求1所述无水生态厕所粪便资源化发酵剂的制备方法，其特征在于，所述的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基的组分按照以下含量配比：4～10g/L牛肉膏，12～19g/L蛋白胨，12～25g/L琼脂，1～6g/L氯化钠，pH调节在7.2～7.4，溶剂为水。
3.根据权利要求1所述无水生态厕所粪便资源化发酵剂的制备方法，其特征在于，所述的液态种子培养基的组分按照以下含量配比：2～8g/L牛肉膏，15～20g/L蛋白胨，4～10g/L氯化钠，pH调节在7.2～7.4，溶剂为水。
4.根据权利要求1所述无水生态厕所粪便资源化发酵剂的制备方法，其特征在于，所述的固态培养基质量的组分按照以下含量配比：固态基材30～50％，余量为水；
所述的固态基材为以下原料中一种或多种混合：麸皮、米糠、豆饼粉、小麦粉、大麦粉、玉米粉或大米粉。
5.根据权利要求1～4任一项所述的无水生态厕所粪便资源化发酵剂的制备方法，其特征在于，所述的粪便处理复合菌包括以下菌种：屎肠球菌、酵母菌、嗜热放线菌、根瘤菌、苏云金芽孢杆菌、芽孢杆菌、粪肥纤维单胞菌、光合菌。
6.根据权利要求5所述的无水生态厕所粪便资源化发酵剂的制备方法，其特征在于，所述的粪便处理复合菌，各菌种按照质量份数为：屎肠球菌10份～15份、酵母菌10份～15份、嗜热放线菌15份～25份，根瘤菌5份～10份，苏云金芽孢杆菌5份～10份，芽孢杆菌15份～20份、粪肥纤维单胞菌4份～8份和光合菌15份～20份。
7.一种无水生态厕所粪便资源化发酵剂，其特征在于，采用权利要求1到6任一项方法制备所得。
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