CN104212746B - 一种耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂，所述复合菌剂由复合菌体和载体辅料组成，所述复合菌体包括基础处理菌体，所述基础处理菌体由枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和酿酒酵母所组成，其中，基础处理菌体中枯草芽孢杆菌占总活菌数的30～65％，凝结芽孢杆菌占总活菌数的20～65％，酿酒酵母占总活菌数的5～50％。本发明的复合菌剂适用于具有保温、换气和搅拌功能的餐厨垃圾处理机，菌剂所含的微生物能形成稳定的微生态，并且能耐受高盐分，因此处理餐厨垃圾后的残余物可作为菌剂继续下次处理餐厨垃圾，实现一次投菌长期使用。

Description

一种耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及餐厨垃圾处理的方法及菌剂。

背景技术

随着我国经济的发展和城市化进程的加快，城市生活垃圾的排放量越来越大，其中餐厨垃圾所占的比例日渐上升，占到了城市生活垃圾的37～62％。由于餐厨垃圾中含有大量的糖类、淀粉、蛋白质，且盐份和油脂含量也很高，如果不加以处理，餐厨垃圾极易变质、腐败、滋生有害微生物和蚊蝇，产生大量毒素及散发恶臭气体，会严重影响城市面貌、损害居民身体健康、破坏环境质量。但餐厨垃圾具有丰富的营养元素，若能有效处理会成为具有一定利用价值的资源。

现有的餐厨垃圾生物处理方法有好氧发酵堆肥、厌氧发酵沤肥、厌氧发酵生产饲料、厌氧发酵产沼气等。厌氧发酵往往会产生较大的臭味，而且发酵时间长达1～3个月，通常仅适用于工厂运营。好氧发酵堆肥时间在1个月以内，发酵产生的臭味相对较小。好氧发酵堆肥技术理论上可以脱离工厂，化整为零到街道、小区、餐馆、家庭中实现餐厨垃圾在源头就地处理。要利用好氧堆肥技术实现餐厨垃圾在源头就地处理，必须同时满足高效处理每日餐厨垃圾、一次投菌长期使用、异味小、菌种安全无害这些条件，否则很难推广。大多数堆肥菌剂都不能满足一次投菌长久使用的要求，需要不断地投入活化的菌剂，否则降解效果变差且异味很大。因此，现有的好氧堆肥菌剂很难满足家庭和餐馆降解餐厨垃圾的要求，不能从源头上实现城市餐厨垃圾的减量化和资源化。

鉴于在传统的自然堆肥中霉菌起到了主要作用，目前国内发明的好氧堆肥处理餐厨垃圾的菌剂通常以霉菌作为主要功能菌。例如申请号为CN CN201010272823.1的专利介绍的菌剂使用毛霉，申请号为CN201210067350.0的专利介绍的菌剂使用毛霉、曲霉、木霉、青霉。不用霉菌的菌剂虽然较少但也有，例如申请号为CN201110353751.8的专利，介绍的菌剂由嗜酸乳杆菌和酵母菌组成。霉菌虽然可以提高堆肥产品的腐熟度，但缺点是发酵速度较慢和不适宜一次投菌长期使用。以霉菌为主要功能菌的菌剂通常应用于堆肥厂大规模堆肥，一批次至少堆半个月，每批添加新的菌剂。因为霉菌在搅拌条件下不能繁殖传代，而高效好氧堆肥又必须靠搅拌来混合物料和供应氧气，所以霉菌类菌剂在小规模餐厨垃圾处理方面的应用受到限制。如果将霉菌用于小规模餐厨垃圾处理，由于菌剂中原已含有大量霉菌分泌的消化酶，初期处理效率很高，但随着酶不断被稀释处理效率会不断下降。

以酵母或细菌为主要功能菌的堆肥菌剂，生长繁殖速度快，适宜搅拌，但也未必能一次投菌长期使用。有以下几个难题需要克服：(1)堆肥菌剂要能形成稳定的微生态，或至少菌种之间可以共发酵。(2)餐厨垃圾本身以及环境中可能有很多有害腐败菌，堆肥菌剂要有抑制有害腐败菌生长的能力。(3)餐厨垃圾的含盐量约1～1.5％，这些盐分会在餐厨垃圾处理机内积累，使堆肥料的含盐量达到3～5％，因此堆肥菌剂必须能耐高盐分。必须同时克服以上三个难题才能实现一次投菌长期使用，然而国内已有的堆肥菌剂通常不能达到要求，所以使用寿命往往不超过3个月。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的缺陷，提供一种高降解效率、无异味、耐盐，且可一次投菌长期使用的餐厨垃圾处理菌剂。

为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂，所述复合菌剂由复合菌体和载体辅料组成，所述复合菌体包括基础处理菌体，所述基础处理菌体由枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和酿酒酵母所组成，其中，基础处理菌体中枯草芽孢杆菌占总活菌数的30～65％，凝结芽孢杆菌占总活菌数的20～65％，酿酒酵母占总活菌数的5～50％。

优选地，所述基础处理菌体中枯草芽孢杆菌占总活菌数的40～55％，凝结芽孢杆菌占总活菌数的30～45％，酿酒酵母占总活菌数的15～30％。

优选地，所述基础处理菌体中所述枯草芽孢杆菌在复合菌剂中的活菌含量为(2～9)×10⁸CFU/g、凝结芽孢杆菌在复合菌剂中的活菌含量为(1～8)×10⁸CFU/g、酿酒酵母在复合菌剂中的活菌含量为(3～9)×10⁷CFU/g。

进一步地，所述复合菌体还可以在基础处理菌体之外添加功能菌种，所述功能菌种须与基础处理菌体共生。所述功能菌种包括高效除油菌，或高效塑料分解菌，或两者之混合。

具体地来说，所述载体辅料由提供微生物所需碳源和氮源的成份及疏松透气的载体混合而成。

优选地，所述载体辅料由豆粕粉、玉米粉、糖粉、木刨花混合而成。

进一步优选地，所述载体辅料中的重量配比为豆粕粉：玉米粉：糖粉：木刨花＝(2～5)：(2～3)：(1～3)：(0.5～1)。

作为另一可选实施方案，所述载体辅料用米糠和花生麸作为碳源和氮源，优选用木刨花，或甘蔗渣粉，或花生壳粉，或两种以上之混合作为疏松透气的载体。

一种如上所述的耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂的制备方法，其包括如下步骤：

(1)对复合菌剂中的各种菌分别进行单独菌种培养，再通过离心收集将获得的菌体混合，制成复合菌体。

(2)将载体辅料各组份混合制成载体辅料。

(3)取步骤1所得的湿粉状复合菌体和步骤2所得的载体辅料混合制得复合菌剂，所述湿粉状复合菌体与载体辅料的重量比为(0.8～1.3)：1，优选为1：1，将复合菌剂烘干至水分含量为15％，然后再抽真空包装。

优选地，所述步骤3中是将步骤1中湿粉状的复合菌体先与步骤2中一半载体辅料混合，烘干至水分含量为15％后，再与另一半载体辅料混合。

如上任一复合菌剂在餐厨垃圾处理中的应用。

本发明的耐盐餐厨垃圾处理菌剂，其利用3种对环境和人体无害的有益菌，按配比组合形成稳定的微生态。配方中的有益菌是互惠互利的关系，共发酵可以高效地将餐厨垃圾转化为腐殖质。经反复试验，发现该菌剂具有高效降解餐厨垃圾的能力，无异味，耐高盐分，且可一次投菌长期使用。转化的腐殖质可以吸附餐厨垃圾中的盐分，从而减少可溶性盐分的含量，这样既可以使有益的堆肥菌保持较高的活性，又可以减轻由于使用餐厨垃圾堆肥料施肥而导致的土壤盐渍化。配方中的有益菌在高效降解餐厨垃圾的同时，又可以抑制臭味的产生。

本发明的复合菌剂适用于具有保温、换气和搅拌功能的餐厨垃圾处理机，最适工作温度为36～45℃。菌剂所含的微生物能形成稳定的微生态，并且能耐受高盐分，因此处理餐厨垃圾后的残余物可作为菌剂继续下次处理餐厨垃圾，实现一次投菌长期使用。由于复合菌剂中菌种类型少，菌种保藏、复壮和发酵成本工作量大大降低了，而该工作量占菌剂生产总成本的80％以上，因此极大降低了菌剂的生产成本。

具体实施方式

本发明中构成基础处理菌体的三个菌种：枯草芽孢杆菌，凝结芽孢杆菌和酿酒酵母均可以从各种市场渠道购买获得，对于所使用的菌株并无特别要求。而发明实施例中的菌株来自于广东省微生物菌种保藏中心：枯草芽孢杆菌编号GIM 1.222，凝结芽孢杆菌编号GIM 1.421，酿酒酵母编号GIM 2.135。

实施例一

本例为复合菌剂的制备例。

(一)制备复合菌体

1)斜面培养：

分别将枯草芽孢杆菌接种在营养琼脂斜面培养基，凝结芽孢杆菌接种在MRS斜面培养基，酿酒酵母接种在PDA斜面培养基。枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌在37℃温度下培养48h，酿酒酵母在28℃温度下培养72h，进行菌株的活化。

2)一级种子液培养：

将步骤1所得的活化后的枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、酿酒酵母分别接种于250mL液体培养基。枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌在37℃温度下培养48h，酿酒酵母在28℃温度下培养48h，进行菌株的活化。

3)发酵罐培养：

将步骤2所得的一级种子液分别接种到10L发酵罐液体培养基中培养。枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌在37℃温度下培养48h，酿酒酵母在28℃温度下培养48h。

枯草芽孢杆菌的液体培养基配方：葡萄糖1％、蛋白胨1％、牛肉膏0.5％、氯化钠0.5％，pH7～7.4。

凝结芽孢杆菌的液体培养基配方：乳化胨1.5％、酵母浸膏0.5％、磷酸二氢钾0.2％、葡萄糖1％、番茄汁10％、吐温800.1％，pH6.6～7。

酿酒酵母的液体培养基配方：麦芽干粉加四倍水，在65℃下水浴糖化3～4小时，用碘液测定至无蓝色反应为止；煮沸、过滤，稀释至5～6波美度(Be°)或10°糖度，pH6.0～6.4。

4)将步骤3所得的发酵液分别离心收集得到各类菌体，按1：1：1的质量份混合制成湿粉状复合菌体。

(二)制备载体辅料

将豆粕粉、玉米粉、糖粉、木刨花按3：3：2：0.5的质量份混合制成载体辅料。

(三)制备复合菌剂

将湿粉状复合菌体与相同重量的载体辅料混合，烘干至水分含量为15％，干燥菌体约占菌剂重量的30％。所述枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和酿酒酵母在复合菌剂中的活菌含量为依次为(4～6)×10⁸CFU/g、(3～5)×10⁸CFU/g、(5～7)×10⁷CFU/g。

实施例二

本例为菌剂的制备例。

(一)制备复合菌体

按实施例一的培养方式对各菌种单独培养，然后离心收集菌体，并按以下质量份混合制成湿粉状复合菌体，枯草芽孢杆菌：凝结芽孢杆菌：酿酒酵母＝2：1：1。

(二)制备载体辅料

将豆粕粉、玉米粉、糖粉、木刨花按4：2：2：0.8的质量份混合制成载体辅料，载体辅料的总重量与湿粉状复合菌体相同。

(三)制备复合菌剂

将湿粉状复合菌体与一半载体辅料混合，烘干至水分含量为15％后，再与另一半载体辅料混合。这样，菌体会获得更均匀的烘干效果，有利于保持活性。菌剂含水量约15％，干燥菌体约占菌剂重量的30％。所述枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和酿酒酵母在复合菌剂中的活菌含量为依次为(7～9)×10⁸CFU/g、(2～4)×10⁸CFU/g、(4～6)×10⁷CFU/g。

实施例三

本例为菌剂的制备例。

(一)制备复合菌体

按实施例一的培养方式对各菌种单独培养，然后离心收集菌体，并按以下质量份混合制成湿粉状基础处理菌体，其中：枯草芽孢杆菌：凝结芽孢杆菌：酿酒酵母＝2：1.2：0.8。

进一步地，在基础处理菌体中添加功能菌体高效塑料降解菌制备复合菌体，按质量份计，功能菌体添加量为基础处理菌体的20％。

(二)制备载体辅料

将米糠、花生麸、糖粉、甘蔗渣粉按4：1：1：1的质量份混合制成载体辅料，载体辅料的总重量与湿粉状复合菌体相同。

(三)制备复合菌剂

将湿粉状复合菌体与一半载体辅料混合，烘干至水分含量为15％后，再与另一半载体辅料混合。菌剂含水量约15％，干燥菌体约占菌剂重量的30％。所述枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和酿酒酵母在复合菌剂中的活菌含量为依次为(7～9)×10⁸CFU/g、(3～5)×10⁸CFU/g、(3～5)×10⁷CFU/g。

实施例四

本例为以实施例一制得的菌剂对餐厨垃圾的降解试验。

(1)餐厨垃圾的组成：食堂泔水桶内收集的饭菜，去除骨头等大块、坚硬的部分。

(2)把实施例一制得的复合菌剂2.5kg放进小型餐厨垃圾处理机内，再加入水1L和红糖350g活化24h。活化后每天加入餐厨垃圾1kg，连续加30天。

(3)餐厨垃圾降解率的测定：称量未加餐厨垃圾时处理机和菌剂的总重量为20.5kg，连续30天加1kg餐厨垃圾共加了30kg，再称量处理机和堆肥料的总重量为28.2kg。根据减重效率的公式

A＝20.5+30＝50.5(kg)，B＝28.2(kg)，C＝30(kg)，

计算出处理30天后餐厨垃圾的减重效率为74.3％。

以实施例二、三制得的菌剂对餐厨垃圾进行降解试验，步骤同上。下表1列出三个配方例的试验结果：

表1

	实施例一菌剂	实施例二菌剂	实施例三菌剂
				减重效率	74.3％	78.5％	74.1％

实施例五

本例为以实施例一制得的菌剂减少餐厨垃圾堆肥料中可溶性盐含量的试验。

(1)餐厨垃圾的组成：食堂泔水桶内收集的饭菜，去除骨头等大块、坚硬的部分。

(2)把实施例一制得的菌剂2.5kg放进小型餐厨垃圾处理机内，再加入水1L和红糖350g活化24h。活化后每天加入平均含盐量为1.2％的餐厨垃圾1kg。测试30天后餐厨垃圾堆肥料净重9.3kg，可溶性盐含量为1.8％。根据减盐效率的公式

X＝30×0.012÷9.3×100％＝3.9％，Y＝1.8％，

计算出处理30天后餐厨垃圾堆肥料的减盐效率为53.8％。

其中，可溶性盐含量用电导率法测出：(1)5g样品在50mL蒸馏水中震荡混合30min，过滤溶液；(2)测样品溶液的电导率以及标准浓度(0％、0.05％、0.1％、0.15％、0.3％、0.5％)氯化钠溶液的电导率；(3)画出“电导率—氯化钠质量分数”标准曲线；(4)计算出与样品溶液等电导率值的的氯化钠溶液的质量分数，即为样品溶液的含盐量；(5)由于样品溶液由样品加水稀释10倍得到，所以样品的可溶性盐含量等于样品溶液含盐量的10倍。

以实施例二、三制得的菌剂进行减少餐厨垃圾堆肥料中可溶性盐含量的试验，步骤同上。下表2列出三个配方例的试验结果：

表2

	实施例一菌剂	实施例二菌剂	实施例三菌剂
				减盐效率	53.8％	52.6％	52.1％

Claims (8)

1.一种耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂，其特征在于：所述复合菌剂由复合菌体和载体辅料组成，所述复合菌体由基础处理菌体单独构成或者由基础处理菌体与功能菌种共同组成，所述基础处理菌体由枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和酿酒酵母所组成，其中，基础处理菌体中枯草芽孢杆菌占总活菌数的30～65％，凝结芽孢杆菌占总活菌数的20～65％，酿酒酵母占总活菌数的5～50％；所述载体辅料由提供微生物所需碳源和氮源的成份及疏松透气的载体混合而成。

2.根据权利要求1所述的耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂，其特征在于：所述基础处理菌体中枯草芽孢杆菌占总活菌数的40～55％，凝结芽孢杆菌占总活菌数的30～45％，酿酒酵母占总活菌数的15～30％。

3.根据权利要求1所述的耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂，其特征在于：所述基础处理菌体中所述枯草芽孢杆菌在复合菌剂中的活菌含量为(2～9)×10⁸CFU/g、凝结芽孢杆菌在复合菌剂中的活菌含量为(1～8)×10⁸CFU/g、酿酒酵母在复合菌剂中的活菌含量为(3～9)×10⁷CFU/g。

4.根据权利要求1所述的耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂，其特征在于：所述载体辅料由豆粕粉、玉米粉、糖粉、木刨花混合而成，且其重量配比为豆粕粉：玉米粉：糖粉：木刨花＝(2～5)：(2～3)：(1～3)：(0.5～1)。

5.根据权利要求1所述的耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂，其特征在于：所述载体辅料用米糠和花生麸作为碳源和氮源。

6.一种如权利要求1～5任一权利要求所述的耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对复合菌剂中的各种菌分别进行单独菌种培养，再通过离心收集将获得的菌体混合，制成湿粉状复合菌体；

(2)将载体辅料各组份混合制成载体辅料；

(3)取步骤1所得的湿粉状复合菌体和步骤2所得的载体辅料混合制得复合菌剂，所述湿粉状复合菌体与载体辅料的重量比为(0.8～1.3)：1，将复合菌剂烘干至水分含量为15％，然后再抽真空包装。

7.根据权利要求6所述的耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3中是将步骤1中湿粉状的复合菌体先与步骤2中一半载体辅料混合，烘干至水分含量为15％后，再与另一半载体辅料混合。

8.权利要求1～5任一复合菌剂在餐厨垃圾处理中的应用。