专利名称：用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法
技术领域：
本发明属于微生物的发酵，特别是指用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法。
背景技术：
在有机肥大量需求的今天，将城市生活污水处理后所产的污泥经过堆肥化处理， 转化成有机肥是发展趋势。但在堆肥转化过程中有两个问题必须解决，一是自然发酵至完全腐熟不仅需时长而且不断散发出恶臭，污染周边的环境。二是污泥中一些有毒、有害的重金属如镉(Cd)、铅(Pb)等，常常会超标，致使污泥难以资源化。采用细菌-真菌配合促进污泥堆肥化、资源化的菌制剂及其高密度、高活性的生产工艺还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于为改变上述现状，提供一种用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，利用能在堆肥过程中降解含氨(胺)、含硫化合物的菌群，把产生恶臭源的化合物降解除去，同时在堆肥化过程的各阶段(室温-中温-高温)，细菌与真菌配合缩短好氧发酵过程， 即腐熟化的完成。另外，利用具有金属硫蛋白酶基因的细菌-真菌在堆肥化过程中，由于微量重金属的诱导，可以把重金属尤其是Cd、Pb的水溶态和离子交换态络合到菌体内形成难以被植物利用的蛋白质。本发明的整体技术构思是
用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，包括将污泥堆肥发酵剂的生产菌种接种于含有碳源、氮源、无机盐和水的无菌培养基中进行有氧发酵；其特征在于所述的制备过程包括如下步骤
A、发酵
a、将斜面菌种分别活化后制成摇瓶种子；
b、将步骤a中的摇瓶种子等质量混配后经扩培制成种子液；
C、将步骤b中制备的种子液按照体积比=5%_10%的接种量接入灭菌后的发酵培养基， 经通气发酵制成发酵液；
B、将步骤c中制备的发酵液经吸附、固定化于载体上制成发酵剂；
其中生产菌种选用枯草芽孢杆菌CGMCC1. 1200 {Bacillus s油iih、)、地衣芽孢杆菌 CGMCC1. 520 (.Bacilluslicheniformis ), W^il-fx^-MM CGMCC1. 2180 {Rhodopseudomonas palustris、、黑曲霉 CGMCC3. 350 (.Aspergillus niger)和热带假丝酵母 CGMCC2. 006 {Candida tropical is、；
步骤c中的灭菌后的发酵培养基由如下成分组成
可溶性淀粉20g或玉米粉30g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠 0. 5g ；硫酸亚铁0. Olg ；腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 发酵培养基PH值=7. 2-7. 4 ；
步骤c中的发酵条件为温度=37°C、pH值=7. 8、时间为12小时、通风量为5_10升/分钟、搅拌转速为300转/分钟。本发明的具体工艺步骤和工艺条件还有
步骤a采用平板划线法对菌种进行活化，活化培养基选用牛肉膏蛋白胨固体培养基。步骤a中的扩培是将活化后的斜面菌种分别接入不含琼脂的牛肉膏蛋白胨培养液(即不含有琼脂的牛肉膏蛋白胨培养基)进行培养，培养条件是温度为30-37°C，转速为 200-250转/分钟，培养时间为20-24小时。步骤b中的扩培培养基采用如下成分组成
可溶性淀粉20g或玉米粉30g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠 0. 5g ；硫酸亚铁0. Olg ；腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 扩培培养基的PH值=7. 2-7. 4 ； 扩培的工艺条件如下
按照摇瓶种子与扩培培养基的体积比=5%-10%的接种量，将摇瓶种子接入扩培培养基进行扩大培养；搅拌转速200-300转/分钟、通气量8-10升/分钟的条件下进行好氧发酵。步骤b或步骤c中的扩培或发酵终点的检测采用用分光光度法(稀释10倍、波长 600nm)测定吸光值最大或用血球板显微计数法菌群数最大。为能给所培养的菌群提供一定的营养成分，增加保质期，还由于其网状结构，具有较大的比表面积，所以能在单位体积内吸附固定化较多的菌体，步骤B中的吸附剂选用草炭。其中更为优选的工艺条件是，步骤B中的工艺条件如下
按照体积比为发酵液吸附剂=1 4-5的比例，将步骤c中的发酵液在室温下喷洒、搅拌、均勻混合于载体上制成发酵剂。所述的培养基的灭菌条件为压力=0. IMpa、温度=121°C、时间30分钟。为减少菌群的耗氧，增加保质期，防止污染。优选的实施方案是将吸附、固定化于草炭上制成的发酵菌剂密封包装。其中更为优选的技术方案是密封包装是将发酵菌剂密封于内衬聚乙烯的包装袋内。本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于
1、在扩培和发酵过程中采用以可溶性淀粉培养基为基础的培养基对混合菌种进行扩培和发酵，成本大幅降低，发酵周期短，有效提高了设备利用率。2、经检测，将发酵菌液固定化于草炭上，每克菌制剂的有效菌菌落数(Cfu)可高达 10-20亿以上(即彡l-2X109cfu/g)，至今还未见如此高含菌量菌制剂的报道。草炭不仅能为所培养菌提供一些营养成分，增加保质期，还由于其网状结构，具有较大的比表面积，所以能在单位体积内附着、吸附固定化较多的菌体。因此，有效菌菌剂一旦均勻加入污泥堆肥物料中就能够很快形成优势菌群，发挥除臭、促进堆肥过程的作用。3、因污泥堆肥物料中的恶臭组分成分复杂，单一或少量的菌难以完全降解。恶臭组分的完全降解必须由多种微生物产生多种酶才能最终降解为水和二氧化碳。尤其是难降解的多环芳烃，必须由细菌产生的双加氧酶和真菌产生的单加氧酶作用才能开环，否则多环芳烃就很难开始降解。由于本发明采用多种菌种进行混合发酵，可有效实现对污泥堆肥过程中的恶臭组分进行降解，降低臭味的浓度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据本说明书所作出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。实施例1
用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，包括将污泥堆肥发酵剂的生产菌种接种于含有碳源、氮源、无机盐和水的无菌培养基中进行有氧发酵；其特征在于所述的制备过程包括如下步骤
A、发酵
a、将斜面菌种分别活化后制成摇瓶种子；
b、将步骤a中的摇瓶种子等质量混配后经扩培制成种子液；
C、将步骤b中制备的种子液按照体积比=5%的接种量接入灭菌后的发酵培养基，经通气发酵制成发酵液；
B、将步骤c中制备的发酵液经吸附、固定化于载体上制成发酵剂；
其中生产菌种选用枯草芽孢杆菌CGMCC1. 1200 {Bacillus s油iih、)、地衣芽孢杆菌 CGMCC1. 520 (.Bacilluslicheniformis ), W^il-fx^-MM CGMCC1. 2180 {Rhodopseudomonas palustris、、黑曲霉 CGMCC3. 350 (.Aspergillus niger)和热带假丝酵母 CGMCC2. 006 {Candida tropical is、；
步骤c中的灭菌后的发酵培养基由如下成分组成
可溶性淀粉20g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠0. 5g ；硫酸亚铁 0. Olg ；腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 发酵培养基PH值=7. 2;
步骤c中的发酵条件为温度=37°C、pH值=7. 8、时间为12小时、通风量为5_10升/ 分钟、搅拌转速为300转/分钟。步骤a采用平板划线法对菌种进行活化，活化培养基选用牛肉膏蛋白胨固体培养基。步骤a中的扩培是将活化后的斜面菌种分别接入不含琼脂的牛肉膏蛋白胨培养液进行培养，培养条件是温度为30°C，转速为200转/分钟，培养时间为M小时。步骤b中的扩培培养基采用如下成分组成
可溶性淀粉20g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠0. 5g ；硫酸亚铁 0. Olg ；腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 扩培培养基的PH值=7. 2; 扩培的工艺条件如下
按照摇瓶种子与扩培培养基的体积比=5%%的接种量，将摇瓶种子接入扩培培养基进行扩大培养；搅拌转速200转/分钟、通气量8升/分钟的条件下进行好氧发酵。步骤b或步骤c中的扩培或发酵终点的检测采用用分光光度法(稀释10倍、波长 600nm)测定吸光值最大。 步骤B中的工艺条件如下
按照体积比为发酵液吸附剂=1 4-5的比例，将步骤c中的发酵液在室温下喷洒、搅拌、均勻混合于载体上制成发酵剂。
所述的培养基的灭菌条件为压力=0. IMpa、温度=121°C、时间30分钟。将吸附、固定化于草炭上制成的发酵剂密封包装，密封包装是将发酵剂密封于内衬聚乙烯的包装袋内。实施例2
用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，包括将污泥堆肥发酵剂的生产菌种接种于含有碳源、氮源、无机盐和水的无菌培养基中进行有氧发酵；其特征在于所述的制备过程包括如下步骤
A、发酵
a、将斜面菌种分别活化后制成摇瓶种子；
b、将步骤a中的摇瓶种子等质量混配后经扩培制成种子液；
C、将步骤b中制备的种子液按照体积比=5%_10%的接种量接入灭菌后的发酵培养基， 经通气发酵制成发酵液；
B、将步骤c中制备的发酵液经吸附、固定化于载体上制成发酵剂； 其中生产菌种选用同实施例1;
步骤c中的灭菌后的发酵培养基由如下成分组成
玉米粉30g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠0. 5g ；硫酸亚铁0. Olg ； 腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 发酵培养基PH值=7. 4;
步骤c中的发酵条件为温度=371、？!1值=7.8、时间为12小时、通风量为10升/分钟、搅拌转速为300转/分钟。步骤a采用平板划线法对菌种进行活化，活化培养基选用牛肉膏蛋白胨固体培养基。步骤a中的扩培是将活化后的斜面菌种分别接入不含琼脂的牛肉膏蛋白胨培养液(成分同实施例1)进行培养，培养条件是温度为37°C，转速为200-250转/分钟，培养时间为20小时。步骤b中的扩培培养基采用如下成分组成
玉米粉30g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠0. 5g ；硫酸亚铁O.Olg ； 腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 扩培培养基的PH值=7. 4; 扩培的工艺条件如下
按照摇瓶种子与扩培培养基的体积比=10%的接种量，将摇瓶种子接入扩培培养基进行扩大培养；搅拌转速300转/分钟、通气量10升/分钟的条件下进行好氧发酵。步骤b或步骤c中的扩培或发酵终点的检测采用用血球板显微计数法菌群数最大。步骤B中的工艺条件同实施例1
所述的培养基的灭菌条件为压力=0. IMpa、温度=121°C、时间30分钟。密封包装的条件同实施例1。实施例3
用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，包括将污泥堆肥发酵剂的生产菌种接种于含有碳源、氮源、无机盐和水的无菌培养基中进行有氧发酵；其特征在于所述的制备过程包括如下步骤
A、发酵
a、将斜面菌种分别活化后制成摇瓶种子；
b、将步骤a中的摇瓶种子等质量混配后经扩培制成种子液；
C、将步骤b中制备的种子液按照体积比=8%的接种量接入灭菌后的发酵培养基，经通气发酵制成发酵液；
B、将步骤c中制备的发酵液经吸附、固定化于载体上制成发酵剂； 其中生产菌种选用同实施例1 ；
步骤c中的灭菌后的发酵培养基由如下成分组成
可溶性淀粉20g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠0. 5g ；硫酸亚铁 0. Olg ；腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 灭菌后的发酵培养基PH值=7. 3 ；
步骤c中的发酵条件为温度=37°C、pH值=7.8、时间为12小时、通风量为8升/分钟、 搅拌转速为300转/分钟。步骤a采用平板划线法对菌种进行活化，活化培养基选用牛肉膏蛋白胨固体培养基。步骤a中的扩培是将活化后的斜面菌种分别接入不含琼脂的牛肉膏蛋白胨培养液(成分同实施例1)进行培养，培养条件是温度为35°C，转速为220转/分钟，培养时间为 22小时。步骤b中的扩培培养基采用如下成分组成
可溶性淀粉20g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠0. 5g ；硫酸亚铁 0. Olg ；腐植酸5g ；蒸馏水IOOOml ； 扩培培养基的PH值=7. 3; 扩培的工艺条件如下
按照摇瓶种子与扩培培养基的体积比=8%的接种量，将摇瓶种子接入扩培培养基进行扩大培养；搅拌转速280转/分钟、通气量9升/分钟的条件下进行好氧发酵。步骤b或步骤c中的扩培或发酵终点的检测采用用血球板显微计数法菌群数最大。步骤B中的工艺条件同实施例1。所述的培养基的灭菌条件为压力=0. IMpa、温度=121°C、时间30分钟。密封包装的条件同实施例1。
权利要求
1.用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，包括将污泥堆肥发酵剂的生产菌种接种于含有碳源、氮源、无机盐和水的无菌培养基中进行有氧发酵；其特征在于所述的制备过程包括如下步骤A、发酵a、将斜面菌种分别活化后制成摇瓶种子；b、将步骤a中的摇瓶种子等质量混配后经扩培制成种子液；C、将步骤b中制备的种子液按照体积比=5%_10%的接种量接入灭菌后的发酵培养基， 经通气发酵制成发酵液；B、将步骤c中制备的发酵液经吸附、固定化于载体上制成发酵剂；其中生产菌种选用枯草芽孢杆菌CGMCC1. 1200 {Bacillus s油iih、)、地衣芽孢杆菌 CGMCC1. 520 (.Bacilluslicheniformis ), W^il-fx^-MM CGMCC1. 2180 {Rhodopseudomonas palustris、、黑曲霉 CGMCC3. 350 (.Aspergillus niger)和热带假丝酵母 CGMCC2. 006 {Candida tropical is、；步骤c中的灭菌后的发酵培养基由如下成分组成可溶性淀粉20g或玉米粉30g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠 0. 5g ；硫酸亚铁0. Olg ；腐植酸5g;蒸馏水IOOOml ；发酵培养基PH值=7. 2-7. 4 ；步骤c中的发酵条件为温度=37°C、pH值=7. 8、时间为12小时、通风量为5_10升/ 分钟、搅拌转速为300转/分钟。
2.根据权利要求1所述的用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，其特征在于所述的步骤 a采用平板划线法对菌种进行活化，活化培养基选用牛肉膏蛋白胨固体培养基。
3.根据权利要求1所述的用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，其特征在于所述的步骤 a中的扩培是将活化后的斜面菌种分别接入不含琼脂的牛肉膏蛋白胨培养液进行培养，培养条件是温度为30-37°C，转速为200-250转/分钟，培养时间为20- 小时。
4.根据权利要求1所述的用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，其特征在于所述的步骤 b中的扩培培养基采用如下成分组成可溶性淀粉20g或玉米粉30g ；硝酸钾Ig ；磷酸氢二钾0. 5g ；硫酸镁0. 5g ；氯化钠 0. 5g ；硫酸亚铁0. Olg ；腐植酸5g;蒸馏水IOOOml ；扩培培养基的PH值=7. 2-7. 4 ；扩培的工艺条件如下按照摇瓶种子与扩培培养基的体积比=5%-10%的接种量，将摇瓶种子接入扩培培养基进行扩大培养；搅拌转速200-300转/分钟、通气量8-10升/分钟的条件下进行好氧发酵。
5.根据权利要求1或4所述的用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，其特征在于所述的步骤b或步骤c中的扩培或发酵终点的检测采用用分光光度法测定吸光值最大或用血球板显微计数法菌群数最大，其中用分光光度计测定吸光值最大的方法中测定条件为稀释10 倍，波长为600nm。
6.根据权利要求1所述的用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，其特征在于所述的步骤 B中的吸附剂选用草炭。
7.根据权利要求1或6所述的用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，其特征在于所述的步骤B中的工艺条件如下按照体积比为发酵液吸附剂=1 4-5的比例，将步骤c中的发酵液在室温下喷洒、搅拌、均勻混合于载体上制成发酵剂。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法，其特征在于所述的培养基的灭菌条件为压力=0. IMpa、温度=121°C、时间30分钟。
全文摘要
本发明属于微生物的发酵，特别是指用于污泥堆肥的发酵剂的制备方法。包括是将枯草芽孢杆菌等生产菌种经活化后分别制成摇瓶种子，并将摇瓶种子等质量混合后制成种子液，并将种子液接入灭菌后的发酵培养基经好氧发酵制成发酵液，将发酵液吸附固定化与载体上制成发酵剂，本发明解决了现有技术存在的堆肥化耗时长、周边环境差、污泥难以资源化等问题。具有发酵周期短、成本低、设备利用率高、除臭效果好等优点。
文档编号C05F7/00GK102199568SQ20111009525
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者刘少坤, 刘志军, 唐景春, 喻嫦娥, 张清敏, 李明, 陈亚肖, 魏惠 申请人:石家庄金太阳生物有机肥有限公司