专利名称：木质纤维素类固体废物堆肥化促腐复合菌剂的制作方法
技术领域：
本发明属于微生物发酵菌剂范围，特别涉及用于加速木质纤维素含量高的农业固体废物、城市园林废物的好氧堆肥处理过程的一种木质纤维素类固体废物堆肥化促腐复合菌剂。
背景技术：
西方发达国家和我国台湾地区较早开展了堆肥复合菌剂的研制开发工作，但主要以禽畜粪便的发酵添加剂和复合肥菌剂为主。近年来，生活垃圾微生物降解菌剂产品开发在发达国家成为热点，有些产品已实现商业化，但是，对于处理我国农业固体废物及城市垃圾，这些产品的适用性和效果还有待于进一步研究和验证。尤其是对于产量大、成份复杂、木质纤维素含量高的农业固体废物和城市园林绿化废物，其资源化利用需要专用的高效微生物接种剂，而我国对于环保型微生物菌剂的研究和应用相对滞后，在固体废物微生物处理研究方面还处于起步阶段。
好氧堆肥是农业固体废物、城市园林绿化废物及生活垃圾资源化和无害化处理的重要手段。堆肥技术是将有机固体废物与填充料按一定的比例混合，在合适的水分、pH、氧气、碳氮比的条件下，使微生物繁殖而降解有机质，并产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化的过程。在好氧堆肥过程中，只依靠堆肥底物中原有的土著微生物很难有效地分解堆肥物料中木质纤维素等缓慢降解的有机成分，需要引入特定的外源微生物，以加速堆肥的腐熟过程，协调不同降解能力物料的降解进程。在堆肥腐熟过程中，纤维素的分解是关键(1)纤维素是数量最大，占植物干物质的40％-60％，且分解缓慢的不含氮有机物质；(2)纤维素的破坏意味着细胞物质的解体和无形体物质的产生，这是堆肥腐熟过程中的最重要的物理性状变化。因此，包括人工接种在内的各种加速纤维素分解技术都具有积极意义。但是，目前为止，好氧堆肥微生物接种菌剂的研究仍局限于实验阶段，并没有应用于大规模生产。究其原因有以下两点1、好氧堆肥过程是一个复杂的微生物反应，其中涉及到多种细菌、放线菌和真菌的参与，对于反应的动力学过程，还没有完善的理论基础，难以对整个过程加以人为控制；2、对于堆肥接种剂，尤其是纤维素降解菌剂的扩大生产工艺，还没有深入细致的研究，无法大量生产接种剂。而进行大规模堆肥生产的微生物接种需要大量的微生物菌剂，这些菌剂的培养当前是以刚果红培养基作为选择性培养基，纤维素滤纸条发酵培养基或LB培养基作为增殖培养基，滤纸条培养基作为检测培养基进行培养。仅仅依靠实验室富集培养而获得的菌剂是难以满足生产需要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种木质纤维素类固体废物堆肥化促腐复合菌剂。其特征在于所述复合菌剂包括复合菌剂1#和2#两个型号的菌剂，分别适用于堆肥过程中的高温发酵阶段(一次发酵)和常温/降温发酵阶段(二次发酵)。其中1#复合菌剂由4-8株嗜热木质纤维素降解细菌组成，能够耐受70℃-90℃的高温，并在高温下发挥木质纤维素的降解能力；2#复合菌剂由8-12株嗜温木质纤维素降解细菌和4-8株嗜温木质纤维素降解真菌组成，能够在50℃-15℃的中温和常温阶段发挥木质纤维素降解能力，加速中间产物矿化和腐殖化过程。用于蔬菜废物、花卉秸秆等农业固体废物以及枯枝落叶、剪枝杂草等园林绿化废物的堆肥处理，通过加快木质纤维素的降解和转化，协同不同降解能力废物间的降解过程，达到缩短发酵时间，促进堆肥腐熟度，提高堆肥产品品质。
所述复合菌剂的培养是以加糖豆浆作为液态发酵培养基或者用锯末，米糠等物质作为固态发酵培养基，在短时间内大量发酵生产，其中液态发酵的培养基配方为新鲜豆浆10-50ml，葡萄糖20g，加水至1L，pH 6-8，复合菌剂在该培养基中以1-20％的接种量在25℃-35℃下连续暴气培养40-70小时能达到最大收获量109/ml；而在配方为锯末80％，米糠10％，麸皮10％，(NH4)2SO41.5％，KH2PO40.5％，含水率50％-60％的固态发酵培养基中，该复合菌剂以1-20％的接种量在25℃-50℃下间歇翻堆培养2周能达到最大收获量109/g，产物浓度均达到规定标准。其相应的菌剂产品的物理形状为液态菌剂为米黄色悬浊液，pH为8.0-8.5；固态菌剂为疏松棕黄色锯末形态；产品中菌种含量12个月保质期内液态菌剂含菌量＞109/ml，固态菌剂＞109/g。
本发明的有益效果是1.通过在高温阶段使用复合菌剂1#，以提高高温期堆肥中木质纤维素分解菌的种群密度，促进该阶段的木质纤维素的生物转化。而在降温和稳定阶段使用复合菌剂2#，通过增加嗜温木质纤维素分解菌种群密度以增强常温阶段的木质纤维素的后续性降解以及对中间产物的矿化和腐殖化。2.该产品所含的纤维素和木质素降解复合菌剂可以用于木质纤维素含量高的农业固体废物和园林绿化废物的减量化和资源化处理。在堆肥厂、垃圾处理厂或者个人处理庭院废物时使用该产品，两组复合菌剂配合使用能比其它生物和非生物对照处理提高堆温2-4℃，高温阶段持续时间延长，增强了堆体中总体微生物区系和木质纤维素降解菌的活性，明显加速蔬菜花卉秸秆的联合堆肥进程，缩短腐熟时间，并能使最终精细堆肥产品(颗粒粒径＜1cm)的得率提高30％以上。
具体实施例方式
本发明为一种木质纤维素类固体废物堆肥化促腐复合菌剂。其特征在于所述复合菌剂包括复合菌剂1#和2#两个型号的菌剂，分别适用于堆肥过程中的高温发酵阶段(一次发酵)和常温/降温发酵阶段(二次发酵)。其中1#复合菌剂由5株嗜热木质纤维素降解细菌组成，能够耐受75℃以上的高温，并在高温下发挥木质纤维素的降解能力；2#复合菌剂由10株嗜温木质纤维素降解细菌和5株嗜温木质纤维素降解真菌组成，能够在45℃以下的中温和常温阶段发挥木质纤维素降解能力，加速中间产物矿化和腐殖化过程。用于菜蔬废物、花卉秸秆等农业固体废物以及枯枝落叶、剪枝杂草等园林绿化废物的堆肥处理，通过加快木质纤维素的降解和转化，协同不同降解能力废物间的降解过程，达到缩短发酵时间，促进堆肥腐熟度，提高堆肥产品品质。
针对中试规模和工厂化规模使用复合菌剂作为接种菌剂需求量大的要求，相应研发了该复合菌剂的发酵工艺。复合菌剂的培养是以加糖豆浆作为液态发酵培养基或者用锯末米糠等物质作为固态发酵培养基，通过该工艺，在短时间内大量发酵生产。其中液态发酵的培养基配方为新鲜豆浆10-50ml，葡萄糖20g，加水至1L，pH6-8，复合菌剂在该培养基中以1-20％的接种量在25℃-35℃下连续暴气培养40-70小时能达到最大收获量109/ml；而在配方为锯末80％，米糠10％，麸皮10％，(NH4)2SO41.5％，KH2PO40.5％，含水率50％-60％的固态发酵培养基中，该复合菌剂以1-20％的接种量在25℃-50℃下间歇翻堆培养2周能达到最大收获量109/g，产物浓度均达到规定标准。
在具体试验中所用的液态发酵培养基的配方为新鲜豆浆分别用10ml、20ml、30ml、40ml、50ml，加入葡萄糖20g，加水至1L，pH可调为6、7、8，复合菌剂在该培养基中分别以1％、5％、10％、15％、20％的接种量在25℃、30℃、35℃下连续暴气培养40、48、55、60、70小时，均可能达到最大收获量109/ml；而在配方为锯末80％，米糠10％，麸皮10％，(NH4)2SO41.5％，KH2PO40.5％，含水率50％-60％的固态发酵培养基中，该复合菌剂分别以1％、5％、10％、15％、20％的接种量在25℃、30℃、35℃下间歇翻堆培养2周均可能达到最大收获量109/g，其相应的菌剂产品的物理形状为液态菌剂为米黄色悬浊液，pH为8.0-8.5；固态菌剂为疏松棕黄色锯末形态；产品中菌种含量12个月保质期内液态菌剂含菌量＞109/ml，固态菌剂＞109/g。
使用时，在堆肥的一次发酵阶段，以1％的接种量向堆肥物料中投加复合菌剂1#，并搅拌均匀。为了使1#复合菌剂中的微生物保持活性，发挥最佳降解功能，堆肥过程的最高堆体温度应控制在75℃以下。当堆温降至40℃以下时或者在堆肥二次发酵阶段，再以1％的接种量向堆肥物料中投加复合菌剂2#，继续堆制，使堆肥物料完全腐熟，成为安全、卫生、物理性状好、养分含量高的生物活性有机肥。
经在清华大学环境科学与工程系实验室中多次实验和在昆明市呈贡县大渔乡“滇池流域面源污染控制技术研究”示范区现场中试，结果表明，两组复合菌剂配合使用能比其它生物和非生物对照处理提高堆温2-4℃，高温阶段持续时间延长，增强了堆体中总体微生物区系和木质纤维素降解菌的活性，明显加速蔬菜花卉秸秆的联合堆肥进程，缩短腐熟时间，并能使最终精细堆肥产品(颗粒粒径＜1cm)的得率提高30％以上。
权利要求
1.一种木质纤维素类固体废物堆肥化促腐复合菌剂，其特征在于所述复合菌剂包括复合菌剂1#和2#两个型号的菌剂，分别适用于堆肥过程中一次发酵的高温阶段和二次发酵的常温/降温阶段，其中1#复合菌剂由4-8株嗜热木质纤维素降解细菌组成，能够耐受70℃-90℃的高温，并在高温下发挥木质纤维素的降解能力；2#复合菌剂由8-12株嗜温木质纤维素降解细菌和4-8株嗜温木质纤维素降解真菌组成，能够在50℃-15℃的中温和常温阶段发挥木质纤维素降解能力，加速中间产物矿化和腐殖化过程；用于菜蔬废物、花卉秸秆等农业固体废物以及枯枝落叶、剪枝杂草等园林绿化废物的堆肥处理，通过加快木质纤维素的降解和转化，协同不同降解能力废物间的降解过程，达到缩短发酵时间，促进堆肥腐熟度，提高堆肥产品品质。
2.根据权利要求1所述木质纤维素类固体废物堆肥化促腐复合菌剂，其特征在于所述复合菌剂是以加糖豆浆作为液态发酵培养基或者用锯末米糠等物质作为固态发酵培养基，在短时间内发酵培养出来，其中液态发酵的培养基配方为新鲜豆浆10-50ml，葡萄糖20g，加水至1L，pH6-8，复合菌剂在该培养基中以1-20％的接种量在25℃-35℃下连续暴气培养40-70小时能达到最大收获量109/ml；而在配方为锯末80％，米糠10％，麸皮10％，(NH4)2SO41.5％，KH2PO40.5％，含水率50％-60％的固态发酵培养基中，该复合菌剂以1-20％的接种量在25℃-50℃下间歇翻堆培养2周能达到最大收获量109/g；其相应的菌剂产品的物理形状为液态菌剂为米黄色悬浊液，pH为8.0-8.5；固态菌剂为疏松棕黄色锯末形态；产品中菌种含量12个月保质期内液态菌剂含菌量＞109/ml，固态菌剂＞109/g。
全文摘要
本发明公开了属于微生物发酵菌剂范围的用于加速木质纤维素含量高的农业固体废物、城市园林废物的好氧堆肥处理过程的一种木质纤维素类固体废物堆肥化促腐复合菌剂。包括复合菌剂1#和2#，在以加糖豆浆作为液态发酵培养基或者用锯末米糠等物质作为固态发酵培养基中发酵培养出来，分别适用于堆肥过程的一次发酵的高温阶段和二次发酵的降温阶段，其中1#复合菌剂能够耐受75℃以上的高温，并在高温下发挥木质纤维素的降解能力；2#复合菌剂能够在45℃以下的中温和常温阶段发挥木质纤维素降解能力，加速中间产物矿化和腐殖化过程。用于菜蔬废物、花卉秸秆等农业固体废物以及枯枝落叶、剪枝杂草等园林绿化废物的堆肥处理，通过加快木质纤维素的降解和转化，协同不同降解能力废物间的降解过程，达到缩短发酵时间，促进堆肥腐熟度，提高堆肥产品品质30％以上。
文档编号C05F17/00GK1460664SQ0313661
公开日2003年12月10日 申请日期2003年5月19日 优先权日2003年5月19日
发明者王洪涛, 陆文静, 黄得扬, 邱向阳, 黄鼎曦, 王志超 申请人:清华大学