CN114836353B - 一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂及其制备方法和用，包括地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)；所述地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌的质量比为1‑3：1：1‑2。本发明解决了现有餐厨垃圾生物处理过程中微生物菌剂效率低、生产成本高、菌种过于复杂、尤其中高温条件下的微生物菌种活力低的技术问题；本发明还解决了目前市场上餐厨垃圾分散式、小型化设备好氧堆肥处理模式过程中减量化、无害化效率低，特别是异味重的问题。
Description
技术领域
本发明涉及生态环保技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂及其制备方法和应用。
背景技术
居民生活垃圾分类是生态文明发展的必然趋势，然而其中一个难点在于以餐厨垃圾为湿垃圾的源头分类和后续处理。我国餐厨垃圾存在高有机物含量、高含水率、高油、高盐分的特性。餐厨垃圾极易变质腐烂，在运输、存储及加工过程中的恶臭极易造成周边空气污染，可能存在直接污染土壤和水体的风险。同时也会不可避免的成为传播疾病的媒介，因此，餐厨垃圾的处理势在必行。
国内外的餐厨垃圾的处理方法主要有填埋、焚烧和资源化处理。资源化主要有厌氧发酵、好氧堆肥、饲料化三种模式。总体上都是支持餐厨垃圾朝着减量化、资源化、无害化方向发展，提倡从直接填埋、混合焚烧向无害化堆肥、资源化产沼和用作动物饲料、源头减量方向发展。目前饲料化因同源性污染问题等而较少被采用；厌氧发酵、好氧堆肥技术是主流处理方法；而厌氧发酵适合大型工程集中处理项目，技术要求相对较高，好氧堆肥既适合大型化集中工程，也适合小型化设备分散式处理。目前我国餐厨垃圾产生范围广，且非常分散，后续的运输和处理成本较高；加上没有建立统一的管理和收集，厨余收集运输使用的车辆及容器都肮脏不堪。特别对于我国与城市相比较不集中的农村人口的居住方式，加大了日常农村生活垃圾收运以及后续集中处置的成本。应运而生的餐厨垃圾分散式、小型化设备好氧堆肥处理模式，成为了城市集中处理模式的有效补充，实现餐厨垃圾产生物降解，就地及时快速处理，制成有机肥料，是简单、易行、高效、彻底的垃圾处理方法，可以大大减少餐厨垃圾给环境造成的压力。
但是，现有市场上餐厨垃圾分散式、小型化设备好氧堆肥处理模式过程中存在减量化、无害化效率低，特别是异味重，以及资源化产品不合格等问题，开发适用于社区餐厨垃圾处理的微生物势在必行，而现有的餐厨垃圾生物处理用微生物菌剂存在效率低、生产成本高、菌种过于复杂、尤其中高温条件下的微生物菌种活力低的技术问题，因此，需要提供一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂及其制备方法和应用，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂及其制备方法和应用，以解决背景技术中存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂，包括地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)；
所述地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌的质量比为1-3：1： 1-2。
进一步的，所述地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)保藏编号为CGMCC1.4401；
所述巴斯德毕赤酵母保藏编号为(P.pastoris)CGMCC2.2179；
所述凝结芽孢杆菌(B.coagulans)保藏编号为CGMCC1.3220。
一种上述的餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、分别将所述地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌接种于培养基，进行发酵罐发酵培养，下罐前进行活菌计数；
S2、下罐后，将S1中的发酵液经卧螺离心机或陶瓷膜过滤浓缩；地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌进行喷雾干燥；巴斯德毕赤酵母菌液进行冷冻干燥；
S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌按一定数量复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
进一步的，S1中，所述培养基包括LB培养基、YPD培养基、MRS培养基、糖蜜玉米浆发酵培养基。
进一步的，S2中，干燥后得到如下高活菌数的固体菌粉：
地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)5.0-10.0×1010CFU/g；
巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)2.0-10.0×109CFU/g；
凝结芽孢杆菌(B.coagulans)5.0-10.0×109CFU/g。
一种上述的餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂作为生物处理剂或除臭剂的应用。
进一步的，将所述餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂置于餐厨垃圾处理机内，用于餐厨垃圾的生物处理。
进一步的，用清水将所述餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂稀释100～200倍后，喷洒于餐厨垃圾处理物场所，进行空间除臭，使用量为100～ 200ml/m3；
或将所述餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂按100g/m3加入除臭生物滤池，用于餐厨垃圾处理机的尾气处理。
本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：
1、本发明解决了现有餐厨垃圾生物处理过程中微生物菌剂效率低、生产成本高、菌种过于复杂、尤其中高温条件下的微生物菌种活力低的技术问题；
2、本发明还解决了目前市场上餐厨垃圾分散式、小型化设备好氧堆肥处理模式过程中减量化、无害化效率低，特别是异味重的问题。
附图说明
图1为本发明地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、巴斯德毕赤酵母(P. pastoris)、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)的实物图；
图2为本发明试验例1中试验组1-6与对照组1的出料实物对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-2，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所涉及的生产菌种均购于中科院微生物所菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)保藏编号为CGMCC1.4401、巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)保藏编号为CGMCC2.2179、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)保藏编号为CGMCC1.3220。本发明的菌种都是农业部允许使用的安全、无害、无残留的可靠菌种。
本发明的菌种制备和发酵的培养基，包括LB培养基、YPD培养基、MRS 培养基、糖蜜玉米浆发酵培养基，以下是这四种培养基的组成：
LB培养基：酵母提取物5.0g/L，蛋白胨10.0g/L，氯化钠10.0g/L，用蒸馏水定容至1.0升，pH 7.0-7.2，121℃、30min灭菌；固体培养基再加入15.0 g/L琼脂；用于地衣芽孢杆菌的种子培养基的制备。
YPD培养基：酵母粉10.0g/L，蛋白胨20.0g/L，葡萄糖20.0g/L，用蒸馏水定容至1.0升，pH 6.0-6.5，115℃、30min灭菌。固体培养基再加入15.0g/L 琼脂。用于巴斯德毕赤酵母种子培养基的制备。
MRS培养基：蛋白胨10g/L，牛肉膏10g/L，酵母粉5g/L，柠檬酸氢二铵2g/L，葡萄糖20g/L，吐温80 1.0mL，乙酸钠5g/L，磷酸氢二钾2g/L，硫酸镁0.58g/L、硫酸锰0.25g/L，用蒸馏水定容至1.0升，pH 7.0-7.2，115℃、30min 灭菌。固体培养基再加入15.0g/L琼脂。用于凝结芽孢杆菌的种子培养基的制备。
糖蜜玉米浆发酵培养基：糖蜜30g/L，玉米浆10g/L，酵母粉2g/L，磷酸二氢钾2g/L，氯化钠1.0g/L，硫酸镁0.5g/L，硫酸锰0.2g/L(巴斯德毕赤酵母无需添加)，碳酸钙2g/L，消泡剂0.2g/L，pH 7.0-7.2(巴斯德毕赤酵母pH 6.0-6.5)，115℃、30-45min灭菌。用于上述菌种的发酵。
实施例1
一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、分别将地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌接种于培养基，进行发酵罐发酵培养，下罐前进行活菌计数；
具体地，
(1)地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)采用LB斜面培养制种，摇瓶 (200r/min)培养16h，发酵采用糖蜜玉米浆发酵培养基，10％接种量，35℃ -37℃，溶氧30％，培养18-20h，形成95％的芽孢下罐；
(2)巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)采用YPD斜面培养制种，摇瓶(180r/min) 培养48h，发酵采用糖蜜玉米浆发酵培养基，20％接种量，28℃-30℃，溶氧20％，培养24h，无残糖时下罐；
(3)凝结芽孢杆菌(B.coagulans)采用MRS斜面培养制种，摇瓶(180r/min) 培养24h，发酵采用糖蜜玉米浆发酵培养基，10％接种量，42℃，溶氧20％，培养36h，形成95％的芽孢下罐。
S2、下罐后，将S1中的发酵液经卧螺离心机或陶瓷膜过滤浓缩；地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌进行喷雾干燥；巴斯德毕赤酵母菌液进行冷冻干燥；
干燥后得到如下高活菌数的固体菌粉：
地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)5.0-10.0×1010CFU/g；
巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)2.0-10.0×109CFU/g；
凝结芽孢杆菌(B.coagulans)5.0-10.0×109CFU/g。
S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌固体菌粉按1：1：1的质量比进行复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌固体菌粉按2：1：1的质量比进行复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌固体菌粉按3：1：1的质量比进行复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于：S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌固体菌粉按1：1：2的质量比进行复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于：S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌固体菌粉按2：1：2的质量比进行复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于：S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌固体菌粉按3：1：2的质量比进行复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
对比例1
市场购买的成熟商品腐熟菌剂(有效活菌数200亿CFU/g)。
试验例1
一、设置试验组：
试验组1采用实施例1制得的菌剂；
试验组2采用实施例2制得的菌剂；
试验组3采用实施例3制得的菌剂；
试验组4采用实施例4制得的菌剂；
试验组5采用实施例5制得的菌剂；
试验组6采用实施例6制得的菌剂。
二、设置对照组：
对照组1采用对比例1中的菌剂。
三、菌剂作为生物处理剂在餐厨垃圾处理中的应用试验：
以农村居民的餐厨垃圾为处理对象，其主要成分为剩饭、剩菜、尾菜，纤维含量偏高。
设备采用成熟餐厨垃圾处理机，记录投加量，5天后剩余量称重。
具体试验步骤如下：
(1)将餐厨垃圾中的大块垃圾如骨头、筷子等易取出的杂物取出，将剩余垃圾投入餐厨垃圾处理机进行挤压破碎、油水分离，使得其含水率55％± 5％，颗粒大小12mm-60mm；
(2)将相应菌剂按餐厨垃圾处理机5天处理量100g/吨比例投加，投入餐厨垃圾处理机；
(3)餐厨垃圾处理机设定搅拌5min，间隙时间25min，加热或通风设定保温55℃-65℃；每天餐厨垃圾投加量约为餐厨垃圾处理机处理量的2/3，24h 后出料2/3，连续运行5天；每组处理3次，计算减重率，并求平均减重率。
(参照标准《有机垃圾生物处理机》CJ/T 227-2018减量化计算方法计算5 日减重率。)
四、试验数据统：
表1
由表1可知：本发明复合菌剂作为生物处理剂在餐厨垃圾处理中的应用效果，明显优于市场购买的成熟商品腐熟菌剂(有效活菌数200亿CFU/g)；
其中，试验组3效果最佳，最优的配比为地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌按菌粉质量3：1：1。
另外，如图2所示，试验组1-6出料呈干燥粉末状，气味为酸香味；对照组1出料存在未降解物料，气味略带臭味。
试验例2
一、设置试验组：
试验组1采用实施例1制得的菌剂；
试验组2采用实施例2制得的菌剂；
试验组3采用实施例3制得的菌剂；
试验组4采用实施例4制得的菌剂；
试验组5采用实施例5制得的菌剂；
试验组6采用实施例6制得的菌剂。
二、设置对照组：
对照组1采用对比例1中的菌剂。
三、菌剂作为除臭剂在餐厨垃圾气体除臭中的应用试验：
1、按重量比，用清水将相应菌剂溶解稀释200倍，然后喷洒于餐厨垃圾处理现场，早晚各喷洒1次，使用量为200ml/m3；
检测氨氮去除率和硫化氢去除率：大气中，氨氮检测依据HJ533-209，硫化氢检测依据GB/T 14678-1993。
2、直接将相应菌剂按100g/m3加入除臭生物滤池，用于餐厨垃圾处理机的尾气处理；
检测水中氨氮去除率、硫化氢去除率和COD去除率：水中，氨氮检测依据HJ535-2009，硫化氢检测依据GB/T 16489-1996，COD检测依据HJ828-2017。
四、试验数据统计：
表2
由表2可知：本发明复合菌剂作为除臭剂在空间除臭方面的应用效果，明显优于市场购买的成熟商品腐熟菌剂(有效活菌数200亿CFU/g)；
其中，试验组4效果最佳，最优的配比为地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌按菌粉质量1：1：2。
表3
由表3可知：本发明复合菌剂作为除臭剂在餐厨垃圾处理机的尾气处理方面的应用效果，明显优于市场购买的成熟商品腐熟菌剂(有效活菌数200亿CFU/g)；
其中，试验组4效果最佳，最优的配比为地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌按菌粉质量1：1：2。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂，其特征在于，由地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）、巴斯德毕赤酵母（P.pastoris）、凝结芽孢杆菌（B.coagulans）的固体菌粉组成；
所述地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌的质量比为1-3：1：1-2；
所述地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）保藏编号为CGMCC1.4401；
所述巴斯德毕赤酵母（P.pastoris）保藏编号为CGMCC2.2179；
所述凝结芽孢杆菌（B.coagulans）保藏编号为CGMCC1.3220。
2.一种如权利要求1所述的餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、分别将所述地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌接种于培养基，进行发酵罐发酵培养，下罐前进行活菌计数；
S2、下罐后，将S1中的发酵液经卧螺离心机或陶瓷膜过滤浓缩；地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌进行喷雾干燥；巴斯德毕赤酵母菌液进行冷冻干燥；
S3、将干燥后的地衣芽孢杆菌、巴斯德毕赤酵母、凝结芽孢杆菌按一定数量复配，得到餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂。
3.根据权利要求2所述的餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂的制备方法，其特征在于，S1中，所述培养基包括LB培养基、YPD培养基、MRS培养基、糖蜜玉米浆发酵培养基。
4.根据权利要求2所述的餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂的制备方法，其特征在于，S2中，干燥后得到如下高活菌数的固体菌粉：
地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）5.0-10.0×1010CFU/g；
巴斯德毕赤酵母（P.pastoris）2.0-10.0×109CFU/g；
凝结芽孢杆菌（B.coagulans）5.0-10.0×109CFU/g。
5.一种如权利要求1所述的餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂作为生物处理剂或除臭剂的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，将所述餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂置于餐厨垃圾处理机内，用于餐厨垃圾的生物处理。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，用清水将所述餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂稀释100～200倍后，喷洒于餐厨垃圾处理物场所，进行空间除臭，使用量为100～200ml/m3；
或将所述餐厨垃圾中高温微生物处理复合菌剂按100g/m3加入除臭生物滤池，用于餐厨垃圾处理机的尾气处理。
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