专利名称：用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂及其生产方法，属于发酵剂生产技术领域。本发明适用于要求发酵起温快，周期短，分解纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等能力强，物料腐熟程度高的场合，特别适用于甘蔗制糖业对其生产过程中产生的废弃物如糖蜜酒精废液及蔗髓、滤泥等废液废渣的综合处理与工业化生产有机肥料中作专用腐熟发酵剂。
背景技术：
有机废液废渣的综合处理与利用，是环境工程和资源利用的一项重要课题，特别是在糖业环保处理方面，最难治理的是糖蜜酒精废液和冲灰水。对糖业酒精废液及废渣的处理，国内外现有技术方案有农灌法、氧化塘法、沼气法、锅炉烟道循环冲灰法、沉凝沉降过滤法、浓缩法、浓缩喷雾干燥法、燃烧法、制成复混肥法等。然而，这些方法不是存在运行费用高、能耗大、治理不彻底，就是存在可操作性不好、二次污染等这样那样的问题。近年来，有利用工业有机废液废渣自身存在的微生物在自然条件下进行高温发酵处理的技术方案，如中国专利名称为“利用糖蜜酒精废液生产活性有机复合肥料方法”(专利号97112080)的专利，提供了通过废弃物自身高温发酵的同时添加微生物功能菌剂(固氮菌、解磷菌、解钾菌等)，从而增加肥效。这一方法有发酵工序，比以糖蜜酒精废液干粉与其他肥料物质混合所得混合肥料是一个进步，但仍存在如下缺点1、发酵过程受环境条件影响较大。由于利用空气中及废液、废渣自身所携带的自然好氧菌在高温下发酵，菌株针对性差，有效菌数低，物料不能完全按照肥料方向进行发酵，其中能起到发酵腐熟作用的菌株有限，因此，在不具备充分的工艺条件情况下，物料得不到充分的分解与腐熟；2、为了使待处理的物料能充分腐熟，该处理工艺采取强制通风、多次配料和翻垄，并且还接入腐烂的植物残体和泥土，因此工艺复杂，发酵时间长(38-71天)，运行成本高；3、发酵起温慢，有臭气，腐植酸含量低，肥效较差；4、自然物料微生物群落会随季节、气候影响变化，发酵过程不稳定，产品质量也不稳定；5、生产方式为在发酵池中发酵，同时还需构置通风设施等，因而基建投资大，生产成本高；6、接入大量粘土(占发酵物料总量的25-40％)，肥料的有效成份低，单位成本处理糖业废液废渣的总量不可能大。
因此，该项工艺没有在生产实践中得到应用。
现有技术中还有另一种在废液、废渣物料中添加功能性微生物菌种生产微生物肥料的例子，如中国专科申请号为01106646、名称为“利用糖厂滤泥和废渣废液生产微生物肥料的方法”。该方法所公开的添加的微生物菌种也是固氮菌、解磷菌、解钾菌等功能菌种，其添加该类菌种的发明在其说明书中明确指出该类菌种是分解含有磷、钾的物质，以便成为作物可以利用的磷、钾；固氮菌则是将土壤中和作物根际中同化空气的氮气，为作物提供氮气和分泌植物生长激素。但该方法主要是利用糖厂废弃物作为培养基来培养微生物肥料，最终目标是追求各种功能菌的有效活菌数，其培养基(糖厂的废弃物)在没有充分分解和腐熟的情况下直接还田，实际上并没有对糖厂废弃物进行有效的处理。因此该方法不是、也不可能对糖厂废弃物进行大量、经济、有效的治理。
综上所述，需要一种经济、有效的发酵剂，以便实现工业有机废液废渣高效处理与综合利用。
发明内容
本发明的目的在于，为有机废液废渣的综合处理与利用提供一种发酵起温快，周期短，分解纤维素、本质素、淀粉、蛋白质的能力强，物料腐熟程度高，发酵过程不发臭，发酵后的产品用来配制有机肥或生物有机肥的肥效高的腐熟发酵剂及其生产方法。
本发明的用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂的技术方案是它由纤维素分解菌、半纤维素分解菌、蛋白质分解菌、淀粉分解菌组成；所述发酵剂优先选自于下述菌种或它们的组合黑曲霉(Aspergillus niger)，绿色木霉(Trichoderma viride)，扣囊拟内孢霉(Endomycopsis fibnliger)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)；菌种分解能力为下述之一或相应组合CMC酶活50～1000毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活500～5000毫克木糖/克·小时，中性蛋白酶活50～500微克酪氨酸/克·小时，糖化酶活100～1000毫克葡萄糖/克·小时。
本发明所述的用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂的生产方法是首先收集和培养高产纤维素酶、半纤维素酶、蛋白质酶、酶淀粉等产生菌株，然后在所收集的菌株中按照腐熟发酵剂的组成和技术参数要求配制成腐熟发酵剂，它包括下述步骤1)、制取菌种曲(1)获取三级菌种将一级菌种即试管种，经过转接扩大培养的处理，获得二级菌种，即三角瓶固体种，然后将二级菌种经过盘曲或种曲机扩大培养获取三级菌种，即生产种；(2)将以麦麸为主要原材料的培养基加水，入球锅蒸汽灭菌，然后放在通风床上摊凉；(3)接种将上述第一步获得的生产种在摊凉的灭菌原料上接种，通风培养，获得种曲；(4)检验对纯种曲进行检验，其中，含水量为25～50％；2)配制腐熟发酵剂(1)配制湿型的即用腐熟发酵剂的步骤为将上述第1)步所取得的各纯种曲，按预定所需菌种组合要求进行混合，即得到含水的即配即用的腐熟发酵剂；(2)配制干式商品腐熟发酵剂将上述第1)步所取得的各纯种曲进行低温烘干，然后按预定所需用菌种组合要求进行混合、烘干，即获得干的商品腐熟发酵剂。
图1、堆肥过程中温度变化曲线。注A为发酵剂A的温度变化曲线；B为发酵剂B的温度变化曲线；C为发酵剂C的温度变化曲线；X为对照的温度变化曲线。
图2、堆肥过程中腐殖质变化曲线。注A为发酵剂A的腐殖质变化曲线；B为发酵剂B的腐殖质变化曲线；C为发酵剂C的腐殖质变化曲线；X为对照的腐殖质变化曲线。
图3、堆肥过程中C/N变化曲线。注A为发酵剂A的c/N变化曲线；B为发酵剂B的c/N变化曲线；C为发酵剂C的C/N变化曲线；X为对照的C/N变化曲线具体实施方式
本发明的用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂具体实施例为实施例1.1本实例所述腐熟发酵剂由含有纤维素分解菌、半纤维素分解菌、蛋白质分解菌、淀粉分解菌组成；所述发酵剂优先选自于下述菌种或它们的组合黑曲霉(Aspergillus niger)，绿色木霉(Trichoderma viride)，扣囊拟内孢霉(Endomycopsis fibnliger)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)；菌种分解能力为下述之一或相应组合CMC酶活50～1000毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活500～5000毫克木糖/克·小时，中性蛋白酶活50～500微克酪氨酸/克·小时，糖化酶活100～1000毫克葡萄糖/克·小时；其中所述菌种为黑曲霉、绿色木霉、扣囊拟内孢霉、枯草芽孢杆菌和啤酒酵母的任一单个菌株。
实施例1.2本实例所述腐熟发酵剂与实施例1.1不同之处在于所述菌种为绿色木霉、扣囊拟内孢霉，其CMC酶活1000毫克葡萄糖/克·小时，糖化酶活500毫克葡萄糖/克·小时。
实施例1.3本实例所述腐熟发酵剂与实施例1.1不同之处在于所述菌种为扣囊拟内孢霉、枯草芽孢杆菌，其糖化酶活1000毫克葡萄糖/克·小时，中性蛋白酶活500微克酪氨酸/克·小时。
实施例1.4本实例所述腐熟发酵剂与实施例1.1不同之处在于所述菌种为黑曲霉、扣囊拟内孢霉、枯草芽孢杆菌，其中性蛋白酶活500微克酪氨酸/克·小时，木聚糖酶活5000毫克木糖/克·小时。
实施例1.5本实例所述腐熟发酵剂与实施例1.1不同之处在于所述菌种为扣囊拟内孢霉、黑曲霉、绿色木霉、枯草芽孢杆菌、啤酒酵母，其CMC酶活50毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活500毫克木糖/克·小时，糖化酶活100毫克葡萄糖/克·小时，中性蛋白酶活50微克酪氨酸/克·小时。
实施例1.6本实例所述腐熟发酵剂与实施例1.1不同之处在于所述菌种为黑曲霉，绿色木霉，扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌，啤酒酵母组成，其CMC酶活为500毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活为2000毫克木糖/克·小时，糖化酶活800毫克葡萄糖/克·小时，中性蛋白酶活250微克酪氨酸/克·小时。
本发明的实现用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂的生产方法的具体本实施例中所述菌种为黑曲霉、绿色木霉、扣囊拟内孢霉、枯草芽孢杆菌和啤酒酵母的任一单个菌株，培养基为麦麸50％，豆粕10％，稻草粉40％，料水比为1∶1；通风培养2天翻曲2～3次获得种曲；按步骤要求制得的纯种曲含水量为25～40％，可选纯种曲含水量为35％。
实施例2.2本实例所述腐熟发酵剂的生产方法与实施例2.1不同之处在于所述腐熟发酵剂的菌种为黑曲霉、绿色木霉、扣囊拟内孢霉、枯草芽孢杆菌和啤酒酵母，其CMC酶活100毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活500毫克木糖/克·小时，中性蛋白酶活50微克酪氨酸/克·小时，糖化酶活100毫克葡萄糖/克·小时；培养基为麦麸50％，和玉米芯50％，料水比为1∶1；通风培养3天翻曲3～5次获得种曲；按步骤要求制得的纯种曲含水量为40～50％，可选纯种曲含水量为40％。
本发明的技术效果显著，实现了本发明的目的。以下将本发明的腐熟发酵剂与现有技术的发酵剂进行对比，本发明的技术进步是突出的
在图1、图2、图3中发酵剂A，是本发明的实施例2.2的腐熟发酵剂发酵剂B，是加拿大新远东公司的液态发酵剂发酵剂C，是广东金葵子公司的日本发酵剂对照X，利用空气中及废液、废渣自身所携带的自然好氧菌发酵(1)测定内容温度测定每天翻堆前测定原料中心的温度腐殖质、C/N的测定按《土壤理化分析》(上海科学技术出版社，1978)中规定的方法进行。
外观评价方法按《上海环境科学》2001年第20卷第2期P85-87中规定的方法进行。
温度变化曲线对比情况见图1，腐殖质变化对比情况见图2；堆肥过程中C/N变化见图3。
其他相关评价情况，例如不同发酵剂生产的堆肥外观评价结果如下述附表所记载
(4)发酵剂对比结果a、从堆肥发酵升温来看，发酵剂A第二天即可达54℃，比其它几种发酵剂快1-3天，高温(60℃以上)可维持9天，比其它几种发酵剂长2-5天。
b、经过16天堆肥发酵后，从腐殖质的含量增加来看，发酵剂A从开始的1.9％增加到17.7％，效果最好。依次为发酵剂C＞发酵剂B＞对照。
c、从C/N来看，对照和发酵剂B，堆肥16天后，C/N从28∶1分别下降到20.9∶1和20.2∶1，使用发酵剂A、C，堆肥16天后，C/N分别从28∶1下降的16.5∶1和16.9∶1，效果较理想。
d、从外观指标来看，发酵剂A生产的堆肥得9分，发酵剂C生产的堆肥得7分，发酵剂B生产的堆肥得5分，对照得2分。
综上所述本发明腐熟发酵剂与现有技术的发酵剂相比较，综合处理能力强得多，效果好得多。
本发明的方法技术效果在于，工艺简单，成本低，产品质量稳定，为有机废液废渣的综合处理与利用提供了一种发酵起温快，周期短，分解纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等能力强，物料腐熟程度高，发酵过程不发臭的生产方法。
权利要求
1.用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂，其特征在于，它由纤维素分解菌、半纤维素分解菌、蛋白质分解菌、淀粉分解菌这些菌菌种种曲之一或其组合而成；所述菌种优先选自下述菌种或它们的组合黑曲霉(Aspergillus niger)，绿色木霉(Trichoderma viride)，扣囊拟孢霉(Endomycopsis fibnliger)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)；菌种分解能力为下述之一或相应组合CMC酶活50～1000毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活500～5000毫克木糖/克·小时，中性蛋白酶活50～500微克酪氨酸/克·小时，糖化酶活100～1000毫克葡萄糖/克·小时。
2.根据权利要求1所述的腐熟发酵剂，其特征在于，所述菌种为黑曲霉，绿色木霉，扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌，啤酒酵母的任一单个菌株组成。
3.根据权利要求1所述的腐熟发酵剂，其特征在于，它由扣囊拟孢霉，绿色木霉组成，其CMC酶活1000毫克葡萄糖/克·小时，糖化酶活500毫克葡萄糖/克·小时。
4.根据权利要求1所述的腐熟发酵剂，其特征在于，它由扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌组成，其糖化酶活1000毫克葡萄糖/克·小时，中性蛋白酶活500微克酪氨酸/克·小时。
5.根据权利要求1所述的腐熟发酵剂，其特征在于，它由扣囊拟内孢霉，枯草芽孢杆菌，黑曲霉组成，其中性蛋白酶活500微克酪氨酸/克·小时，木聚糖酶活为5000毫克木糖/克·小时。
6.根据权利要求1所述的腐熟发酵剂，其特征在于，它由黑曲霉，绿色木霉，扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌，啤酒酵母组成，其CMC酶活为50毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活为500毫克木糖/克·小时，糖化酶活100毫克葡萄糖/克·小时，中性蛋白酶活50微克酪氨酸/克·小时。
7.根据权利要求1所述的腐熟发酵剂，其特征在于，它由黑曲霉，绿色木霉，扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌，啤酒酵母组成，其CMC酶活为500毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活为2000毫克木糖/克·小时，糖化酶活800毫克葡萄糖/克·小时，中性蛋白酶活250微克酪氨酸/克·小时。
8.一种生产权利要求1所述的用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂生产方法，其特征在于，首先收集和培养纤维素酶及半纤维素酶的生菌株，然后在所收集的菌株中筛选高活性的分解菌株，最后按照腐熟发酵剂的组成和技术参数要求配制成腐熟发酵剂，它包括下述步骤1)、制取菌种曲(1)获取三级菌种将一级菌种即试管种，经过转接扩大培养的处理，获得二级菌种，即三角瓶固体种，然后将二级菌种经过盘曲或种曲机扩大培养获取三级菌种，即生产种；(2)将以麦麸为主要原材料的培养基加水，入球锅篜汽灭菌，然后放在通风床上摊凉；(3)接种将上述第一步获得的生产种在摊凉的灭菌原料上接种，通风培养，获得种曲；(4)检验对纯种曲进行检验，其中，含水量为25～50％；2)配制腐熟发酵剂(1)配制湿型的即用腐熟发酵剂的步骤为将上述第1)步所取得的各纯种曲，按预定所需菌种组合要求进行混合，即得到含水的即配即用的腐熟发酵剂；(2)配制干式商品腐熟发酵剂将上述第1)步所取得的各纯种曲进行低温烘干，然后按预定所需用菌种组合要求进行混合、烘干，即获得干的商品腐熟发酵剂。
9.根据权利要求8所述的腐熟发酵剂的生产方法，其特征在于，菌种为黑曲霉，绿色木霉，扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌，啤酒酵母的任一单个菌株，培养基为麦麸50％，豆粕10％，稻草粉40％，料水比为1∶1；通风培养2天，翻曲2～3次，获得种曲；按步骤要求制得的纯种曲含水量为25～40％。
10.根据权利要求8所述的腐熟发酵剂的生产方法，其特征在于，菌种为黑曲霉，绿色木霉，扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌，啤酒酵母，其CMC酶活为100毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活为500毫克木糖/克·小时，糖化酶活100毫克葡萄糖/克·小时，中性蛋白酶活50微克酪氨酸/克·小时；培养基为麦麸50％，玉米芯50％；料水比为1∶1；通风培养3天，翻曲3～5次，获得种曲；按步骤要求制得的纯种曲含水量为40～50％。
全文摘要
本发明涉及一种用于工业有机废液废渣处理与利用的腐熟发酵剂及其生产方法，适用于要求发酵起温快，周期短，分解纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等能力强，物料腐熟程度高的场合，特别适用于甘蔗制糖业对糖蜜酒精废液及蔗髓、滤泥等废液废渣的综合处理与生产有机肥料中作专用腐熟发酵剂。所述腐熟发酵剂由纤维素分解菌、半纤维素分解菌、蛋白质分解菌、淀粉分解菌的菌种种曲之一或其组合而成；所述菌种优先选自下述菌种或它们的组合黑曲霉，绿色木霉，扣囊拟孢霉，枯草芽孢杆菌，啤酒酵母；菌种分解能力为下述之一或相应组合CMC酶活50～1000毫克葡萄糖/克·小时，木聚糖酶活500～5000毫克木糖/克·小时，中性蛋白酶活50～500微克酪氨酸/克·小时，糖化酶活100～1000毫克葡萄糖/克·小时。所述腐熟发酵剂的生产方法首先收集和培养纤维素酶及半纤维素酶的生菌株，然后在所收集的菌株中筛选高活性的分解菌株，最后按照腐熟发酵剂的组成和技术参数要求配制成腐熟发酵剂，它包括制取菌种种曲和配制腐熟发酵剂两个步骤，该方法发酵起温快，周期短，工艺简单，生产成本低，产品质量稳定。
文档编号C05F15/00GK1546400SQ20031011147
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月1日 优先权日2003年12月1日
发明者梁运祥, 葛向阳, 王绩, 胡咏梅, 陈正军, 梅玉霞, 阎淳泰, 田焕章 申请人:华中农业大学