一种超高温餐厨垃圾处理菌剂及其制备方法与流程

1.本发明属于微生物制剂技术领域，具体涉及一种超高温餐厨垃圾处理菌剂及其制备方法。


背景技术：

2.餐厨垃圾造成的污染已经成为城市环境污染的主要问题，餐厨垃圾指的是食品加工工程中产生的食品残余以及饮食消费后的食物残余，主要是淀粉、纤维素、蛋白质等有机物质，极易在有害细菌的作用下产生大量恶臭气体，影响人们的正常生活。
3.近年来有关餐厨垃圾的处理方法主要采用生物处理方法和非生物处理方法，其中非生物处理方法主要包括焚烧、脱水处理及真空油炸处理，生物处理方法主要利用微生物将有机物质进行发酵转化，获得无机物，但是现有的微生物处理方法，处理效率低。
4.对于极端嗜热微生物液体菌剂，长时间室温存放时极易影响菌种活性，导致部分菌种的死亡，且增加了感染杂菌的几率，因此，应研发一种能够提高极端嗜热微生物菌株存活率和存储时间的菌剂制备方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明将高温热泉、深海热液和高温发酵阶段的污泥堆肥体系样品进行微生物富集，并通过扩大培养获得复合发酵液，通过特定的菌剂载体将复合发酵液中的微生物进行吸附获得菌株存活率高，存储时间长，且处理效率高的固体菌剂。
6.为实现上述发明目的，本发明提供了一种超高温餐厨垃圾处理菌剂的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
7.采集高温热泉、深海热液和70
‑
80℃发酵阶段的污泥堆肥体系样品；并将上述样品分别采用nb培养基进行微生物富集，分别获得高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富集物；
8.将所述高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富集物混合后采用nb培养基进行连续培养，获得超高温复合微生物发酵液；
9.将腐植酸改性高岭土、淀粉和麦麸进行烘干后，研磨过筛，获得菌剂载体粉末；
10.将脱脂乳保护剂加入至超高温复合微生物发酵液中搅拌获得复合菌液，并加入所述菌剂载体粉末，搅拌混合后，抽滤获取滤渣，并将滤渣进行烘干研磨过筛获得超高温餐厨垃圾处理菌剂。
11.进一步的，所述nb培养基为：蛋白胨10.0g，牛肉浸粉3.0g，nacl5.0g，加入去离子水定容至1000ml，ph自然。
12.进一步的，所述富集培养过程的温度为70
‑
80℃；所述连续培养过程在70
‑
80℃，160
‑
180rpm培养90
‑
120h。
13.进一步的，所述复合菌液和菌剂载体按照固液比1:1.5
‑
2混合。
14.基于同一发明构思的，本发明实施例还提供了一种超高温餐厨垃圾处理菌剂，所述超高温餐厨垃圾处理剂由上述制备方法制备获得；
15.所述菌剂中的微生物及其百分含量为：嗜热菌属40
‑
50％；葡萄球菌属10
‑
20％；动性球菌属10
‑
20％；超嗜热菌属2
‑
10％；芽孢杆菌属2
‑
10％；真丝菌属2
‑
5％。
16.进一步的，所述菌剂的有效活菌数为6.5
‑
10
×
108cfu/g。
17.有益效果：
18.(1)本发明以高温热泉、深海热液和高温发酵阶段污泥堆肥体系样品进行微生物富集，经连续培养后获得复合微生物菌剂，该复合微生物菌剂中微生物种类较多，且均为高温稳定的微生物，能够在高温条件下利用餐厨垃圾中的有机物进行发酵，快速降解有机物。超嗜热菌属和嗜热菌属在高温阶段活性较高，可以产生大量高热稳定性的淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等来分解有机质；葡萄球菌属能分解葡萄糖、麦芽糖和蔗糖等小分子有机物；动性球菌属具有较强的分解蛋白质能力；芽孢杆菌属能够分泌活性很强的脂肪酶；真丝菌属对纤维素和木质素具有较强的降解能力。不同属微生物之间产生的酶和代谢的有机物种类不尽相同，多种微生物同时参与发酵具有协同增效作用，促使餐厨垃圾中的有机质快速降解。
19.(2)本发明采用腐植酸高岭土、淀粉和麦麸作为微生物载体，并以保护剂对微生物进行保护，二者混合后在高温下进行搅拌，使得微生物载体吸附微生物获得固体微生物菌剂，菌剂中微生物菌株存活率高且存储时间长，为超高温微生物菌剂的存储和运输提供了技术思路。
具体实施方式
20.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
21.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
22.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
23.在本发明实施例中，所述高温热泉采集于云南腾冲(98
°
05'
‑
98
°
45'e，24
°
38'
‑
25
°
52'n)，所述深海热液采集于冲绳海槽(126
°
53.84'e，27
°
47.44'n，深966.9米)，所述污泥堆肥体系采集于北京市顺义区超高温堆肥厂(116
°
56.21'e，40
°
3.1'n)。
24.在本发明实施例中，所述nb(营养肉汤)培养基为：蛋白胨10.0g，牛肉浸粉3.0g，nacl 5.0g，加入去离子水定容至1000ml，ph自然。
25.实施例1
26.一种超高温餐厨垃圾处理菌剂，其由以下方法制备获得：
27.采集高温热泉、深海热液和75℃发酵阶段的污泥堆肥体系样品；并将上述样品分别采用nb培养基进行微生物富集，分别获得高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富集物；
28.将所述高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富
集物按照体积比为1:1:1混合后采用nb培养基进行连续培养，获得超高温复合微生物发酵液；
29.将腐植酸改性高岭土、淀粉和麦麸在105℃条件下进行烘干后，研磨过100目筛，获得菌剂载体粉末；
30.将脱脂乳保护剂以1％(w/v)加入至超高温复合微生物发酵液中搅拌2h获得复合菌液，并加入所述菌剂载体粉末，搅拌混合后，抽滤获取滤渣，并将滤渣在75℃条件下进行烘干研磨过100目筛获得超高温餐厨垃圾处理菌剂。
31.所述菌剂的有效活菌数为6.5
‑
10
×
108cfu/g，微生物组成为：嗜热菌属50％；葡萄球菌属15％，动性球菌属15％；超嗜热菌属8％；芽孢杆菌属10％；真丝菌属2％。
32.实施例2
33.一种超高温餐厨垃圾处理菌剂，其由以下方法制备获得：
34.采集高温热泉、深海热液和80℃发酵阶段的污泥堆肥体系样品；并将上述样品分别采用nb培养基进行微生物富集，分别获得高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富集物；
35.将所述高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富集物按照体积比为2:1:1混合后采用nb培养基进行连续培养，获得超高温复合微生物发酵液；
36.将腐植酸改性高岭土、淀粉和麦麸在110℃条件下进行烘干后，研磨过100目筛，获得菌剂载体粉末；
37.将脱脂乳保护剂以1％(w/v)加入至超高温复合微生物发酵液中搅拌2h获得复合菌液，并加入所述菌剂载体粉末，搅拌混合后，抽滤获取滤渣，并将滤渣在70℃条件下进行烘干研磨过100目筛获得超高温餐厨垃圾处理菌剂。
38.所述菌剂的有效活菌数为6.5
‑
10
×
108cfu/g，微生物组成为：嗜热菌属45％；葡萄球菌属20％，动性球菌属15％；超嗜热菌属5％；芽孢杆菌属10％；真丝菌属5％。
39.实施例3
40.一种超高温餐厨垃圾处理菌剂，其由以下方法制备获得：
41.采集高温热泉、深海热液和70℃发酵阶段的污泥堆肥体系样品；并将上述样品分别采用nb培养基进行微生物富集，分别获得高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富集物；
42.将所述高温热泉微生物富集物、深海热液微生物富集物和高温污泥发酵微生物富集物按照体积比为1:1:2混合后采用nb培养基进行连续培养，获得超高温复合微生物发酵液；
43.将腐植酸改性高岭土、淀粉和麦麸在100℃条件下进行烘干后，研磨过100目筛，获得菌剂载体粉末；
44.将脱脂乳保护剂以1％(w/v)加入至超高温复合微生物发酵液中搅拌2h获得复合菌液，并加入所述菌剂载体粉末，搅拌混合后，抽滤获取滤渣，并将滤渣在80℃条件下进行烘干研磨过100目筛获得超高温餐厨垃圾处理菌剂。
45.所述菌剂的有效活菌数为6.5
‑
10
×
108cfu/g，微生物组成为：嗜热菌属50％；葡萄球菌属10％，动性球菌属20％；超嗜热菌属5％；芽孢杆菌属10％；真丝菌属5％。
46.对比例1
47.以高温热泉和70℃发酵阶段的污泥堆肥体系为样品进行微生物富集，其他步骤与实施例1相同，获得处理菌剂。所述菌剂的有效活菌数为8.0
×
108cfu/g，微生物组成为：微生物组成为：嗜热菌属46％；葡萄球菌属18％，动性球菌属14％；超嗜热菌属5％；芽孢杆菌属15％；真丝菌属2％。
48.对比例2
49.以深海热液和70℃发酵阶段的污泥堆肥体系为样品进行微生物富集，其他步骤与实施例1相同，获得处理菌剂。所述菌剂的有效活菌数为8.0
×
108cfu/g，微生物组成为：微生物组成为：嗜热菌属50％；葡萄球菌属15％，动性球菌属15％；超嗜热菌属5％；芽孢杆菌属10％；真丝菌属5％。
50.对比例3
51.以深海热液和高温热泉为样品进行微生物富集，其他步骤与实施例1相同，获得处理菌剂。所述菌剂的有效活菌数为8.0
×
108cfu/g，微生物组成为：微生物组成为：嗜热菌属45％；葡萄球菌属10％，动性球菌属20％；超嗜热菌属5％；芽孢杆菌属15％；真丝菌属5％。
52.应用例
53.从饭店、食堂等场所收集回来的餐厨垃圾原料通过振动筛分和滚筒筛分等方法将餐厨垃圾原料中的塑料、纸巾和碎玻璃等杂物筛除，并对筛下物进行破碎并进一步除杂，获得含水率较高的餐厨垃圾；然后将餐厨垃圾通过压榨装置除去一部分水分、油类和盐分，得到含水率在70wt％左右的餐厨垃圾。
54.将初步处理后的餐厨垃圾送入发酵仓内，通过机械搅拌将餐厨垃圾与锯木屑、稻谷壳、麦麸或者刨木花中的一种或几种辅料(含水率5
‑
10％)充分混合均匀调节整体物料含水率为50
‑
60％，然后按照菌剂:物料＝1:100的比例加入超高温餐厨垃圾处理菌剂，再通过充分机械搅拌将物料和菌剂混合均匀。通过发酵仓外层紧密贴合的电磁加热使发酵仓内温度维持在65
‑
75℃，设置电机正反搅拌2分钟间隔10分钟再正反搅拌2分钟反复循环使物料始终处于好氧状态，使用溶氧探头检测物料的含氧量。定时取样，采用快速含水率仪测定物料的实时含水率。
55.表1初始发酵物料性质
[0056][0057]
表2实施例1和对比例1发酵过程中物料含水率变化
[0058][0059][0060]
经过38小时的高温发酵，对比例1物料的含水率由57.00％降至24.54％；实施例1在超高温餐厨垃圾处理菌剂的作用下物料的含水率由57.00％降至6.02％；结果表明添加超高温餐厨垃圾处理菌剂的实施例减量化效果显著。
[0061]
以上所述实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。