微生物制剂及其制备方法和除臭中的应用与流程

1.本发明涉及微生物技术领域，尤其是涉及一种微生物制剂及其制备方法和除臭中的应用。


背景技术：

2.恶臭污染是世界公认的七大环境公害之一。常见的恶臭污染物有硫化氢、氨、三甲胺、甲硫醇、二甲二硫、二硫化碳等。硫化氢和氨气较容易去除，而有机废气恶臭成分，由于嗅觉阈值的差异，多种成分因难溶于水或缺乏降解微生物的存在，使得排放后导致人体感官不适。如不对污染物进行处理，尾气扩散对人体健康有直接的危害，特别是在生活污水处理厂和污水输送管道中散发的恶臭。因而，臭气问题一直是恼人的民生关注热点。
3.目前，对恶臭脱除方法可分为物理除臭、化学除臭和生物除臭。物理除臭是通过吸附、洗涤等方式对可溶成分进行去除。化学除臭原理是通过反应吸收，或者强氧化剂对恶臭成分进行氧化分解，但化学除臭反应不完全，或者残留物存在新的污染问题。生物除臭主要通过微生物降解或生物酶反应等方式实现。相较于物理除臭和化学除臭，生物除臭的持久性好，且无二次污染，是当前恶臭控制方向的研究热点。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的在于提供一种微生物制剂，具有优异的除臭效果，且去除率高。
6.本发明的第二目的在于提供微生物制剂的制备方法。
7.本发明的第三目的在于提供微生物制剂在除臭中的应用。
8.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
9.微生物制剂，包括以下菌株：
10.枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)、短小芽孢杆菌(bacillus pumilus)、嗜酸硫杆菌(acidothiobacillus ferrooxidans)、鲍曼不动杆菌(acinetobacter baumannii)yyf1和沼泽红假单胞菌(rhodopseudomonas palustris)；
11.所述鲍曼不动杆菌yyf1保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：cctcc no：m2021609，保藏时间为：2021年5月24日。
12.所述微生物制剂中，以活菌数计，所述枯草芽孢杆菌、所述短小芽孢杆菌、所述嗜酸硫杆菌、所述鲍曼不动杆菌yyf1和所述沼泽红假单胞菌的比例为(4～8)﹕(4～8)﹕(1～4)﹕(0.5～8)﹕(0.5～8)，优选为(4～6)﹕(4～6)﹕(1～3)﹕(3～5)﹕(3～5)，更优选为5﹕5﹕2﹕4﹕4。
13.本发明的枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌能够有效去除堆放垃圾所散发的臭味，并能够短时间内降解垃圾渗滤液有机质，降低氨氮；嗜酸硫杆菌能有效的去除硫化氢，并可以吸收氨气，组织恶臭物质的产生；鲍曼不动杆菌yyf1可以快速去除含氮化合物，在降低总氮方面优势突出；沼泽红假单胞菌能有效的转化有机物，在黑臭水体、垃圾渗滤液中起到良好
的除臭作用。本发明多菌协作分泌的多种酶在臭气处理方面具有协同作用，能有效降解可溶臭气成分，代谢产物和胞外多糖可促进非水溶性臭气成分的溶解度，降低臭气排放浓度。
14.所述鲍曼不动杆菌yyf1菌株的形态描述特征为：在lb固体培养基上形成灰白色、圆形、光滑、边缘整齐的菌落。
15.本发明提供的鲍曼不动杆菌yyf1分离自活性污泥，通过筛选培养基富集法分离获得。
16.在本发明的具体实施方式中，所述微生物制剂为液体制剂。
17.在本发明的具体实施方式中，所述微生物制剂中，所述枯草芽孢杆菌、所述短小芽孢杆菌、所述嗜酸硫杆菌、所述鲍曼不动杆菌yyf1和所述沼泽红假单胞菌的活菌数分别为1*106～5.0*109cfu/ml、1*106～5.0*109cfu/ml、1*106～5.0*109cfu/ml、1*106～5.0*109cfu/ml和1*106～5.0*109cfu/ml。
18.在本发明的具体实施方式中，所述微生物制剂包括芽孢杆菌的培养物、嗜酸硫杆菌的培养物、鲍曼不动杆菌的培养物和沼泽红假单胞菌的培养物；所述芽孢杆菌的培养物包括所述枯草芽孢杆菌的培养物和所述短小芽孢杆菌的培养物。
19.在本发明的具体实施方式中，所述微生物制剂中，所述芽孢杆菌的培养物、所述嗜酸硫杆菌的培养物、所述鲍曼不动杆菌的培养物和所述沼泽红假单胞菌的培养物的体积百分比分别为50％～90％、5％～10％、2％～30％和3％～40％。
20.在本发明的具体实施方式中，所述芽孢杆菌的培养物中，所述枯草芽孢杆菌的培养物和所述短小芽孢杆菌的培养物质量比为(2.5～3.5)﹕1。
21.本发明还提供了上述任意一种所述微生物制剂的制备方法，包括如下步骤：
22.按比例混合各所述菌株。
23.在本发明的具体实施方式中，分别制备所述芽孢杆菌的培养物、所述嗜酸硫杆菌的培养物、所述鲍曼不动杆菌的培养物和所述沼泽红假单胞菌的培养物，然后按比例混合均匀。
24.在本发明的具体实施方式中，所述芽孢杆菌的培养物的制备方法包括：
25.(a)分别将所述枯草芽孢杆菌和所述短小芽孢杆菌采用高密度液体发酵得到发酵液，再进行喷雾干燥，分别得到芽孢含量达2
×
10
11
～2
×
10
12
cfu/g的枯草芽孢杆菌菌粉和短小芽孢杆菌菌粉；
26.(b)所述枯草芽孢杆菌菌粉和所述短小芽孢杆菌菌粉按质量比为(2.5～3.5)﹕1混合得到混合菌粉，然后将所述混合菌粉与水、糖蜜、琥珀酸钠混合均匀，通气搅拌0.5～1h。
27.在本发明的具体实施方式中，所述混合菌粉与水的质量比为1﹕(100～2000)。在实际操作中，预先将所述混合菌粉与水混匀后，得到混合菌液，再加入0.5％～10％糖蜜、0.2％～2％琥珀酸钠。
28.在实际操作中，所述糖蜜为新鲜糖蜜；按0.5％～10％的质量体积比向所述混合菌液中加入所述糖蜜。
29.在本发明的具体实施方式中，按0.2％～2％的质量体积比向所述混合菌液中加入所述琥珀酸钠。
30.在本发明的具体实施方式中，步骤(a)中，所述发酵的培养基成分包括：葡萄糖10g/l、玉米浆5g/l、硫酸锰0.34g/l，ph为7.0～7.2。
31.在本发明的具体实施方式中，所述嗜酸硫杆菌的培养物的制备方法包括：采用9k培养基发酵培养所述嗜酸硫杆菌，得到含活菌8～10亿cfu/ml的酸性菌液。
32.其中，所述9k培养基包括：硫酸铵3g/l、磷酸氢二钾0.5g/l、氯化钾0.1g/l、七水硫酸镁0.5g/l、硝酸钙0.01g/l、七水硫酸亚铁0.23g/l，ph为2.0。具体的配制方法包括：硫酸铵3g、磷酸氢二钾0.5g、氯化钾0.1g、七水硫酸镁0.5g、硝酸钙0.01g、七水硫酸亚铁0.23g、蒸馏水1l，ph＝2.0。
33.在本发明的具体实施方式中，所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养物的制备方法包括：采用液体发酵培养所述鲍曼不动杆菌yyf1至对数生长晚期得到培养液，然后将所述培养液与乙酸钠、活性炭混合。
34.在本发明的具体实施方式中，按0.4％～2％的质量体积比向所述培养液中加入所述乙酸钠。
35.在本发明的具体实施方式中，按0.2％～3％的质量体积比向所述培养液中加入所述活性炭。
36.在本发明的具体实施方式中，所述活性炭包括椰壳活性炭。
37.在本发明的具体实施方式中，发酵培养所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养基包括：氯化钠10g/l、酵母膏5g/l和胰蛋白胨10g/l。
38.在本发明的具体实施方式中，所述沼泽红假单胞菌的培养物的制备方法包括：将沼泽红假单胞菌接种于培养基，在光照和不低于25℃的条件下厌氧培养72～144h，得到菌体密度为8～30亿cfu/ml的培养物。
39.在本发明的具体实施方式中，用于制备所述沼泽红假单胞菌的培养物的培养基包括：乙酸钠2.0g/l、乳酸钠2.0g/l、硫酸铵1.0g/l、蛋白胨0.5g/l、酵母膏1.0g/l、氯化钠1.0g/l、磷酸二氢钾1.0g/l、磷酸氢二钾0.5g/l，ph为7.0。
40.在本发明的具体实施方式中，所述芽孢杆菌的培养物、所述嗜酸硫杆菌的培养物、所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养物和所述沼泽红假单胞菌的培养物按照50％～90％、5％～10％、2％～30％和3％～40％的体积百分比混合均匀，得到液体制剂。
41.本发明还提供了一种除臭填料，主要由所述微生物制剂与琥珀酸钠、糖蜜和基体填料连续培养制得。
42.在本发明的具体实施方式中，按0.02
‰
～0.04
‰
的质量体积比向所述微生物制剂中加入所述琥珀酸钠。
43.在实际操作中，所述琥珀酸钠以琥珀酸钠溶液的形式加入，所述琥珀酸钠溶液的质量分数可以为2％～3％。计算可知，按1
‰
质量体积比的量向所述微生物制剂中加入所述琥珀酸钠溶液。
44.在本发明的具体实施方式中，按0.01
‰
～0.02
‰
的质量体积比向所述微生物制剂中加入所述糖蜜。
45.在本发明的具体实施方式中，所述基体填料包括pva填料。
46.在本发明的具体实施方式中，所述连续培养的条件包括：于32
±
2℃、160～200rpm条件下连续培养7～8d。
47.本发明还提供了上述任意一种所述微生物制剂或所述除臭填料在除臭中的应用。
48.在本发明的具体实施方式中，所述除臭的方法包括：将所述微生物制剂以喷雾方
式应用于生活垃圾或垃圾渗滤液。进一步的，将所述微生物制剂以水稀释100～1000倍后喷雾使用。
49.在本发明的具体实施方式中，当所述微生物制剂用于生活垃圾时，所述微生物制剂的用量为：以水稀释后的微生物制剂量计，10～20l/t生活垃圾；当所述微生物制剂用于垃圾渗滤液时，所述微生物制剂的用量为：以水稀释后的微生物剂量计，100～200ml/m2；m2是指垃圾渗滤液等外漏的表面积。
50.在本发明的具体实施方式中，所述除臭的方法包括：将所述除臭填料设置于填料除臭装置中。进一步的，所述填料除臭装置包括生物除臭加湿洗涤池和/或填料生物滤池。
51.在本发明的具体实施方式中，所述除臭填料的添加质量为待除臭物质的质量的10％～20％。
52.本发明的微生物制剂，包括以下菌株：
53.枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)、短小芽孢杆菌(bacillus pumilus)、嗜酸硫杆菌(acidothiobacillus ferrooxidans)、鲍曼不动杆菌(acinetobacter baumanni)yyf1和沼泽红假单胞菌(rhodopseudomonas palustris)；
54.其中，鲍曼不动杆菌(acinetobacter baumanni)yyf1保藏于中国典型培养物保藏中心(cctcc)，保藏地址为：湖北省武汉市武昌区八一路珞珈山，武汉大学中国典型培养物保藏中心；保藏时间为：2021年5月24日。经保藏中心于2021年5月31日监测为存活菌株。
55.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
56.(1)本发明的微生物制剂中，多菌协作分泌的多种酶在臭气处理方面具有协同作用，能有效降解可溶臭气成分，代谢产物和胞外多糖可促进非水溶性臭气成分的溶解度，降低臭气排放浓度；
57.(2)本发明的微生物制剂通过快速形成生物膜和环境中的菌群形成复杂降解群落，能够大幅度降低废气中可溶的有机质，减少废气中有害成分；各菌写作可在填料表面形成生物膜，适用于大多数现有填料除臭工艺和设备，有利于大规模推广利用。
具体实施方式
58.下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
59.本发明的鲍曼不动杆菌yyf1分离自沌口污水处理厂。
60.本发明具体实施例中采用的枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜酸硫杆菌和沼泽红假单胞菌可以分别为市售任一种常规枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜酸硫杆菌、沼泽红假单胞菌；下述实施例中的枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜酸硫杆菌和沼泽红假单胞菌未做其他说明的，均分别为同种的常规市售枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜酸硫杆菌和沼泽红假单胞菌。
61.实施例1
62.本实施例提供了微生物菌剂，包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜酸硫杆菌、鲍曼不动杆菌yyf1和沼泽红假单胞菌，以活菌数计，枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜酸硫杆菌、鲍曼不动杆菌yyf1和沼泽红假单胞菌的比例为5﹕5﹕2﹕4﹕4。
63.本实施例的微生物菌剂的制备方法，包括如下步骤：
64.(1)将枯草芽孢杆菌采用高密度液体发酵得到发酵液，将发酵液喷雾干燥，制成芽孢含量高达2
×
10
11
cfu/g的超浓缩枯草芽孢杆菌菌粉；将短小芽孢杆菌采用高密度液体发酵得到发酵液，将发酵液喷雾干燥，制成芽孢含量高达2
×
10
11
cfu/g的超浓缩短小芽孢杆菌菌粉；发酵的培养基的成分为：葡萄糖10g/l、玉米浆5g/l、硫酸锰0.34g/l，ph为7.0～7.2。
65.(2)将超浓缩枯草芽孢杆菌菌粉和超浓缩短小芽孢杆菌菌粉按质量比为3﹕1混合，得到混合菌粉，然后按混合菌粉的1000倍质量加入30℃的水得到混合菌液；分别按5％、1％质量体积比向所述混合菌液中加入糖蜜、琥珀酸钠，混合均匀后，通气搅拌0.5～1h，得到芽孢杆菌的培养物。
66.(3)采用9k培养基发酵培养嗜酸硫杆菌，制备含活菌约9亿cfu/ml的酸性菌液，为嗜酸硫杆菌的培养物，镜检细胞成铁矾结晶覆盖细胞表面，细胞浓度通过镜检染色和pcr方法测定。9k培养基成分：硫酸铵3g、磷酸氢二钾0.5g、氯化钾0.1g、七水硫酸镁0.5g、硝酸钙0.01g、七水硫酸亚铁0.23g、蒸馏水1l，ph＝2.0。
67.(4)采用液体发酵培养鲍曼不动杆菌yyf1至对数生长晚期得到培养液，然后按1％质量体积比向所述培养液中加入乙酸钠混合均匀，再按1.5％质量体积比加入椰壳活性炭，制成混合液，得到鲍曼不动杆菌yyf1的培养物，室温存放不超过7d，在4℃冷库或冰箱存放不超过4个月。培养基成分为：氯化钠10g/l、酵母膏5g/l、蛋白胨10g/l。
68.(5)将沼泽红假单胞菌接种于培养基，在光照和不低于25℃的条件下厌氧培养72～144h，得到菌体密度约为15亿cfu/ml的培养物。培养基成分为：乙酸钠2.0g/l、乳酸钠2.0g/l、硫酸铵1.0g/l、蛋白胨0.5g/l、酵母膏1.0g/l、氯化钠1.0g/l、磷酸二氢钾1.0g/l、磷酸氢二钾0.5g/l，ph＝7.0。
69.(6)将步骤(2)的所述芽孢杆菌的培养物、步骤(3)的所述嗜酸硫杆菌的培养物、步骤(4)的所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养物和步骤(5)的所述沼泽红假单胞菌的培养物按照60％、5％、15％和20％的体积百分比混合均匀，得到液体微生物制剂。
70.实施例2
71.本实施例参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别仅在于：
72.步骤(6)中，步骤(2)的所述芽孢杆菌的培养物、步骤(3)的所述嗜酸硫杆菌的培养物、步骤(4)的所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养物和步骤(5)的所述沼泽红假单胞菌的培养物按照50％、10％、20％和20％的体积百分比混合均匀。
73.实施例3
74.本实施例参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别仅在于：
75.步骤(6)中，步骤(2)的所述芽孢杆菌的培养物、步骤(3)的所述嗜酸硫杆菌的培养物、步骤(4)的所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养物和步骤(5)的所述沼泽红假单胞菌的培养物按照90％、5％、2％和3％的体积百分比混合均匀。
76.实施例4
77.本实施例参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别仅在于：
78.步骤(6)中，步骤(2)的所述芽孢杆菌的培养物、步骤(3)的所述嗜酸硫杆菌的培养物、步骤(4)的所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养物和步骤(5)的所述沼泽红假单胞菌的培养物按照50％、5％、30％和15％的体积百分比混合均匀。
79.实施例5
80.本实施例参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别仅在于：
81.步骤(6)中，步骤(2)的所述芽孢杆菌的培养物、步骤(3)的所述嗜酸硫杆菌的培养物、步骤(4)的所述鲍曼不动杆菌yyf1的培养物和步骤(5)的所述沼泽红假单胞菌的培养物按照50％、5％、5％和40％的体积百分比混合均匀。
82.实施例6
83.本实施例提供了除臭填料的制备方法，包括如下步骤：
84.分别按1
‰
、0.5
‰
质量体积比向实施例1～5的微生物菌剂中分别加入3wt％的琥珀酸钠溶液和糖蜜，混合均匀得菌液；
85.然后按照体积比，加入菌液体积10％的pva填料，于32℃、180rpm条件下连续培养一周，得到除臭填料。
86.比较例1
87.比较例1参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别在于：
88.芽孢杆菌的培养物不同，比较例1的芽孢杆菌的培养物中不包括枯草芽孢杆菌；比较例1的芽孢杆菌的培养物制备包括：
89.向超浓缩短小芽孢杆菌菌粉中，加入1000倍质量的30℃的水得到菌液；分别按5％、1％质量体积比向所述菌液中加入糖蜜、琥珀酸钠，混合均匀后，通气搅拌0.5～1h，得到芽孢杆菌的培养物。
90.比较例2
91.比较例2参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别在于：
92.芽孢杆菌的培养物不同，比较例2的芽孢杆菌的培养物中不包括短小芽孢杆菌；比较例2的芽孢杆菌的培养物制备包括：
93.向超浓缩枯草芽孢杆菌菌粉中，加入1000倍质量的30℃的水得到菌液；分别按5％、1％质量体积比向所述菌液中加入糖蜜、琥珀酸钠，混合均匀后，通气搅拌0.5～1h，得到芽孢杆菌的培养物。
94.比较例3
95.比较例3参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别在于：
96.微生物菌剂中不包括嗜酸硫杆菌的培养物，芽孢杆菌的培养物、鲍曼不动杆菌yyf1的培养物和沼泽红假单胞菌的培养物按63％、16％和21％的体积百分比混合均匀。
97.比较例4
98.比较例4参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别在于：
99.微生物菌剂中不包括鲍曼不动杆菌yyf1的培养物，芽孢杆菌的培养物、嗜酸硫杆菌的培养物和沼泽红假单胞菌的培养物按70％、6％和24％的体积百分比混合均匀。
100.比较例5
101.比较例5参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别在于：
102.微生物菌剂中不包括沼泽红假单胞菌的培养物，芽孢杆菌的培养物、嗜酸硫杆菌
的培养物和鲍曼不动杆菌yyf1的培养物按75％、6.25％和18.75％的体积百分比混合均匀。
103.比较例6
104.比较例6参考实施例1的微生物菌剂的制备方法，区别在于：
105.将鲍曼不动杆菌yyf1替换为鲍曼不动杆菌st
‑
26(cctcc)，其余操作相同。
106.实验例1
107.微生物菌剂在露天堆放垃圾转运站除臭中的应用
108.方法：将实施例1～5，比较例1～2的制得的液体微生物制剂分别按照1﹕500的体积比兑自来水，然后按照稀释后微生物菌剂200ml/m2(此处指垃圾渗滤液的外漏表面积)直接喷雾在转运车的卸料斗、压缩车的垃圾渗滤液中。
109.经过喷雾处理后现场直接感受和仪器测定，臭味去除效果见表1(下述数据为将微生物菌剂用于压缩车的垃圾渗滤液中的测试结果)。
110.恶臭强度6级表示法
111.级别嗅觉感觉
112.0无臭
113.1能稍微感觉出极微弱的臭味，对应检知阈值的浓度范围
114.2能勉强辨别出臭味的品质，对应确认阈值的浓度范围
115.3可明显感觉到有臭味
116.4强烈的臭味
117.5让人无法忍受的强烈臭味
118.表1不同微生物制剂垃圾场除臭实验数据
[0119][0120]
[0121]
除臭填料在污水厂的除臭装置中除臭的应用
[0122]
方法：将实施例1～2的微生物菌剂和比较例1～2的微生物菌剂按照实施例6的方法制得的除臭填料按照15％体积比加入污水处理厂的除臭装置中，在相同条件下连续处理一周后，测试空气中的恶臭强度、氨气浓度和硫化氢浓度，测定结果见表2。
[0123]
表2不同除臭填料对应的数据
[0124][0125]
从表1和表2可知，喷洒本发明的微生物制剂后，使用本发明的除臭填料后，臭气强度显著降低，说明本发明的微生物制剂的除臭效果显著，能有效的减少空气中恶臭物质的浓度，有利于改善生活环境。
[0126]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。