一种复合生物腐解剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及有机废弃物的处理和资源化技术领域，具体涉及一种复合生物腐解剂及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着化学肥料的过量、不合理施用，我国土壤耕层结构遭遇严重的破坏，土壤贫瘠、地力低下，各种作物病虫害和土传病害频发，导致作物产量和品质在很大程度上受到影响。从土壤培肥角度而言，由于化肥投入不断增大，在造成的环境污染日趋加重的同时，由于逐渐丧失了传统农业中有机肥的投入，致使土壤肥力大幅度下降，土壤有机质含量降低，同时我国有机肥的投入量呈逐年降低趋势，但我国有机肥料资源以及其中所含的氮、磷、钾等营养物质含量却呈逐年上升趋势，增施有机肥料是当前增加农业投入的一项重要内容。因此，国家大力提倡有机肥料及生物有机肥的投入，坚持有机和无机肥配合使用，不仅可以直接促进农业增产，而且有助于提高化肥利用率，缓解化肥供求矛盾和降低投入产出比，降低农业生产成本，这不仅有利于国民经济，更有利于农业可持续发展。但是，众多企业在响应国家政策的同时，所用的有机物料并没有得到彻底、有效的腐熟，未得到彻底腐熟的物料中还含有很多不利因素，包括病原菌、杂草种子、虫卵、抗生素、重金属、有毒有害气体等，并且营养元素不能得到有效的降解，并不能为作物吸收，这样的物料生产的有机肥，虽然能改善土壤的物理结构，但带来的负面因素是可想而知的。
3.自然界中很多微生物具有氧化、分解有机物的能力，利用微生物在一定温度、湿度和ph条件下，使有机物发生生物化学降解，形成一种类似腐殖质土壤的物质，用做肥料和改良土壤，在热力学上是完全可能的。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的第一个问题是：提供一种复合生物腐解剂，能够高效、快速、彻底的腐熟有机物料，可以快速降解污泥、粪便、秸秆中的纤维素、大分子蛋白质、木质素、重金属、抗生素，升温快，高温持续时间长，能有效的杀灭物料中的病原菌、虫卵，大大缩短一次腐熟时间。
5.本发明所要解决的第二个问题是：提供一种复合生物腐解剂的制备方法，该方法通过先进行嗜热解纸莎草梭菌菌剂的制备，制备好的嗜热解纸莎草梭菌菌剂与其它组分混合后既得本复合生物腐解剂成品。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
7.一种复合生物腐解剂，由以下重量份的组分组成：嗜热解纸莎草梭菌2～10份，嗜热乳酸杆菌1～5份，复合细菌10～30份，复合酶制剂2～5份，复合放线菌2～5份，复合真菌5～10份，有机载体40～70份，茶树精油0.001份。
8.优选的，所述的复合生物腐解剂由以下重量份的组分组成：嗜热解纸莎草梭菌6份，嗜热乳酸杆菌3份，复合细菌20份，复合酶制剂3.5份，复合放线菌3.5份，复合真菌7.5
份，有机载体55份，茶树精油0.001份。
9.优选的，所述的复合细菌包括枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、假单孢菌、短小芽孢杆菌中的一种或几种；复合酶制剂包括酸性蛋白酶、内切型纤维素酶、木聚糖酶中的一种或几种；复合放线菌包括分歧杆菌、小单胞菌、密旋链霉菌、娄彻氏链霉菌中的一种或几种；复合真菌包括绿色木霉、里氏木霉、黑曲霉中的一种或几种；有机载体包括稻壳粉、麸皮、秸秆粉中的一种或几种。
10.一种复合生物腐解剂的制备方法，具体包括以下步骤：
11.a.嗜热解纸莎草梭菌的制备：(1)种子培养：将平板培养基上的菌落接种到种子培养液中，于55～60℃摇床培养16～24h，转速200～260rpm；
12.其中，种子培养液为：50g纤维二糖溶液、1g胰蛋白胨、0.5g酵母提取物、0.15g氯化铵、0.5g尿素、0.2g柠檬酸三钾盐、0.15g一水柠檬酸、0.1g磷酸二氢钾、0.1g氯化钠、用水补足100g,调节ph值为6.6～7.0；
13.(2)扩大培养：将种子培养液以1～5％的接种量接种到扩大培养液中，于55～60℃摇床培养16～24h，转速200～260rpm；
14.其中，扩大培养液为0.01g的甲醛、50g纤维二糖溶液、1g胰蛋白胨、0.5g酵母提取物、0.15g氯化铵、0.5g尿素、0.2g柠檬酸三钾盐、0.15g一水柠檬酸、0.1g磷酸二氢钾、0.1g氯化钠、用水补足100g,调节ph值为6.6～7.0；
15.(3)菌剂制备：将步骤(2)培养好的产物中添加0.1～0.5％重量份的保护剂和10～30％重量份的载体吸附剂，充分干燥制得粉状菌剂；
16.其中，保护剂为脱脂乳、大豆蛋白、乳清粉中的一种或几种，载体吸附剂为滑石粉、轻质碳酸钙、加益粉中的一种或几种；
17.b.将步骤a制得的嗜热解纸莎草梭菌菌剂按照比例添加到预先配制好的有机载体中，并且在持续搅拌的条件下，按照顺序分别加入嗜热乳酸杆菌、复合细菌、复合酶制剂、复合放线菌、复合真菌，在加入各菌体的混匀过程中，喷洒0.001％重量份的茶树精油溶液，进行充分搅拌吸附制得。
18.优选的，所述的步骤b中搅拌转速为100～200rmp,每组菌在添加时均搅拌5min以上。
19.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
20.本发明复合生物腐解剂就是针对畜禽粪污、污泥、作物秸秆、生活垃圾等物料的快速高效腐熟而研制的新型产品。本发明产品的主要功能菌嗜热解纸莎草梭菌，来自南美生物技术和应用微生物学微生物资源中心保藏的编号为uba305的菌株，该菌种耐高温、活性强，可在高温下持续生长繁殖，经过含有甲醛的扩大培养基定向诱导培养后，极大的提高了其代谢产物分解纤维素、杀灭堆肥中的寄生虫、病原菌的能力。
21.本发明产品菌种丰富，经过有机吸附载体的保护作用，各菌落之间形成保护膜，互不干扰，能较大程度的保存其活性，发挥各自的功能。产品中的茶树精油，即是一种保护剂，又是一种杀菌剂，可以有效隔离各菌种，每种菌体形成保护膜，阻断杀死有害病原菌，极大的保存了各菌种之间的活性。
22.本发明复合生物腐解剂能够高效、快速、彻底的腐熟有机物料，可以快速降解污泥、粪便、秸秆中的纤维素、大分子蛋白质、木质素、重金属、抗生素，升温快，高温持续时间
长，能有效的杀灭物料中的病原菌、虫卵，大大缩短一次腐熟时间，减少一周左右，腐熟后的物料不含有害菌，而发明产品中的复合细菌群多为芽孢杆菌属，该菌群因为能产生孢子，耐高温，所以物料腐熟过后，该菌群能够极大的保留下来，发挥其对土壤、作物的作用。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
24.图1是本发明实施例4的温度变化曲线；
25.图2是本发明实施例4的水分变化曲线；
26.图3是本发明实施例4的两种处理得到的产品。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明：
28.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用实验材料，如无特殊说明，均为市场购买的常规生化制剂。
29.实施例1：复合生物腐解剂的制备一：
30.a.嗜热解纸莎草梭菌的制备：(1)种子培养：将平板培养基上的菌落接种到种子培养液中，于55～60℃摇床培养16～24h，转速200～260rpm；
31.其中，种子培养液为：50g纤维二糖溶液、1g胰蛋白胨、0.5g酵母提取物、0.15g氯化铵、0.5g尿素、0.2g柠檬酸三钾盐、0.15g一水柠檬酸、0.1g磷酸二氢钾、0.1g氯化钠、用水补足100g,调节ph值为6.6～7.0；按以上配比配制1.5kg使用。
32.(2)扩大培养：将种子培养液以1.5％的接种量接种到扩大培养液中，于55～60℃摇床培养16～24h，转速200～260rpm；
33.其中，扩大培养液为0.01g的甲醛、50g纤维二糖溶液、1g胰蛋白胨、0.5g酵母提取物、0.15g氯化铵、0.5g尿素、0.2g柠檬酸三钾盐、0.15g一水柠檬酸、0.1g磷酸二氢钾、0.1g氯化钠、用水补足100g,调节ph值为6.6～7.0；按以上配比配制扩大培养液100kg使用。
34.(3)菌剂制备：将步骤(2)培养好的产物中添加0.1kg的保护剂和30kg的载体吸附剂，充分干燥制得粉状菌剂；
35.其中，保护剂为重量比为1:1的大豆蛋白和乳清粉，载体吸附剂为滑石粉。
36.b.将步骤a制得的嗜热解纸莎草梭菌菌剂与其它物料按照以下重量份进行配制：5份的嗜热解纸莎草梭菌，2份的嗜热乳酸杆菌，20份的复合细菌(枯草芽孢杆菌、假单胞菌、短小芽孢杆菌的重量比为8:1:1)，2份的复合酶制剂(酸性蛋白酶、内且型纤维素酶、木聚糖酶的重量比为5:1:1)，1份的复合放线菌(小单胞菌、密旋链霉菌、娄彻氏链霉菌的重量比为2:1:1)，5份的复合真菌(绿色木霉、黑曲霉的重量比1:3)，65份的有机载体(稻壳粉)，0.001份的茶树精。
37.将嗜热解纸莎草梭菌菌剂按比例添加到预先配制好的有机载体中，并且在持续搅拌的条件下，调节转速为150rmp；按照顺序分别加入嗜热乳酸杆菌、复合细菌、复合酶制剂、复合放线菌、复合真菌，每加入一种菌属，需至少搅拌5min；在加入各菌体的过程中，同时喷洒0.001％重量份的茶树精油，进行充分搅拌吸附制得。
38.实施例2：复合生物腐解剂的制备二：
39.a.嗜热解纸莎草梭菌的制备：(1)种子培养和(2)扩大培养同实施例1。
40.(3)菌剂制备：将步骤(2)培养好的产物中添加0.2kg的保护剂和25kg的载体吸附剂，充分干燥制得粉状菌剂；
41.其中，保护剂为重量比为3:1的大豆蛋白和乳清粉，载体吸附剂为加益粉。
42.b.将步骤a制得的嗜热解纸莎草梭菌菌剂与其它物料按照以下重量份进行配制：5份的嗜热解纸莎草梭菌，2份的嗜热乳酸杆菌，20份的复合细菌(枯草芽孢杆菌、假单胞菌、短小芽孢杆菌的重量比为8:1:1)，2份的复合酶制剂(酸性蛋白酶、内切型纤维素酶、木聚糖酶的重量比为5:1:1)，1份的复合放线菌(小单胞菌、密旋链霉菌、娄彻氏链霉菌的重量比为2:1:1)，5份的复合真菌(绿色木霉、黑曲霉的重量比1:3)，60份的有机载体(稻壳粉)，0.001份的茶树精油。
43.在持续搅拌的条件下，调节转速为150rmp，将嗜热解纸莎草梭菌菌剂按比例添加到预先配制好的有机载体中，同时喷洒茶树精油；并按照顺序分别加入嗜热乳酸杆菌、复合细菌、复合酶制剂、复合放线菌、复合真菌，每加入一种菌属，需至少搅拌5min；在加入各菌体的过程中，同时喷洒0.001％重量份的茶树精油液，进行充分搅拌吸附制得。
44.实施例3：嗜热解纸莎草梭菌的制备对照
45.参照实施例一制备方法，在扩大培养液中不添加甲醛进行诱导(未诱导组)。同等制备条件下得到的菌剂中，不添加甲醛进行诱导(未诱导组)的嗜热解纸莎草梭菌液的含量为35亿/ml，添加甲醛进行诱导(诱导组)的嗜热解纸莎草梭菌液的含量高达82亿/ml。现将两种方法制得的嗜热解纸莎草梭菌对芦苇秸秆进行纤维素降解实验对比。
46.实验方法：1、将50％得芦苇秸秆粉、10％得稻糠皮、34％的稻壳酒糟、4％的玉米粉、1％的尿素、0.4％的酵母粉、0.3％的碳酸二氢钾复配成固体培养基，并且在121℃下高温灭菌30min待用，并且测定其粗纤维含量。2、将两种方法(未诱导组和诱导组)制得的嗜热解纸莎草梭菌分别按照1：100的重量比，均匀喷洒到由芦苇秸秆粉制得的固体培养基，并且做空白对照，调整好干湿比。3、30℃下培养72h，每日翻堆2
‑
3次。实验数据详见表1：
47.表1 两种方法制得的嗜热解纸莎草梭菌降解粗纤维的效果对比
48.处理干燥后重(g)灰化后重(g)粗纤维(％)降解率空白27.662327.207242.39％ 未诱导组27.134427.012529.32％30.83％诱导组27.326727.034523.27％45.10％
49.由此可见，甲醛诱导后的嗜热解纸莎草梭菌产量更高，活性更好，分解纤维素能力更强。
50.实施例4：复合生物腐解剂的应用
51.2020年8月，将实施例1制得的复合生物腐解剂(处理2)与市场效果较好的腐熟剂(以江苏绿科生物技术有限公司有机物料腐熟剂做对照处理1，主要成分：枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酵母菌、霉菌等及其代谢产物)作对比试验，对污泥、秸秆按照体积比1:0.7的混合物料进行了腐解，试验处理如表2、表3、图1、图2和图3：
52.表2 腐解剂的市场价格、所腐解的物料及用量
53.处理腐熟物料用量价格处理1污泥：秸秆为1:0.71kg/10吨市场价格30000元/吨
处理2污泥：秸秆为1:0.71kg/10吨生产成本9700元/吨
54.表3 腐熟后物料的物理、化学、生物学指标情况
[0055][0056]
由图1可以看出，各处理混合物料的初始温度为40.5℃，处理2在8月10日达到62.33℃进入中高温区，持续时间为12天，最高发酵温度为69.44℃，由于起温快，高温持续时间长，于8月17日即进入降温阶段，8月29日温度降至45.22℃，发酵结束。而处理1在8月16日达到60.10℃进入高温区持续时间为5天，之后进入次高温区，由于发酵不彻底导致温度久而不降，8月29日温度为55.10℃，一周后温度才接近初始温度。所以无论从起温的速度、幅度，还是从高温的持续时间来看，处理2都要优于处理1，并且处理2的整体发酵周期要比处理1缩短一周时间，发酵的更彻底。
[0057]
由图2可知，各处理间的初始水份为处理1:72.21％，处理2:72.48％，该混合物料的水分含量过高，水份超过70％，温度难以上升，分解速度明显降低，因为水分过多，使堆肥物质粒子之间充满水，有碍于通风，从而造成厌氧状态，产生h2s，不利于好氧微生物生长。但从各处理对比来看，处理1、处理2的终水份分别为61.67％、54.33％，水份减少量分别为14.60％、25.04％，处理2要优于处理1。
[0058]
由表2、表3和图3可知，本发明产品与对照相比较，本发明成本低，利润高，处理相同的物料后得到的腐熟后物料效果好。
[0059]
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。