本发明公开了空气净化技术领域，涉及一种净化空气的复合微生物菌剂及其应用。
背景技术：
据统计，现代人80％以上的时间在室内度过，婴幼儿、老弱病残者在室内时间更长。因此，人们呼吸的空气绝大部分来自室内，室内空气质量直接影响人们的健康。据报道，室内空气污染已经引起35.7％的呼吸道疾病，22％的慢性肺病和15％的气管炎，支气管炎和肺癌。所以，室内空气污染已经成为对公众健康危害最大的五种环境因素之一。
室内空气的主要污染物是挥发性有机物，主要来自建筑及室内装饰材料、做饭与吸烟的燃烧产物，以及人的其他室内活动。挥发性有机化合物有350种以上，既有生物性污染物，也有化学性污染物，还有放射性污染物，它有多样性，积累性，和长期性的特点。室内环境是相对封闭的空间，这些污染物会在室内逐渐累积，导致浓度增大，构成对人体的危害。人们大部分时间处于室内，即使浓度很低的污染物，在长期作用于人体后，也会对人体健康产生不利影响。因此，采取措施对室内空气进行净化，减少空气污染对人类健康的危害成为当务之急。
目前，市场上空气净化器的净化方法主要有物理吸附法、化学反应法、纳米光催化技术、臭氧负离子技术、低温等离子技术等。大部分净化器只能过滤空气中的灰尘、花粉等物质，对挥发性有机物无法去除。即使挥发性有机物被吸附剂吸附固定，当吸附饱和后就失去效用，若不及时更换，又会被解析到空气中。臭氧虽然可以强化光催化氧化分解污染物的作用，但是其本身也是空气污染物，容易造成二次污染。再加上多数空气净化器需要定期更换吸附剂或内部设置，导致其维护费昂贵。利用植物净化和生物降解技术的空气净化器在当前市场所占比例极小，但由于其环保，自然，既不会产生二次污染，又可在净化空气的同时达到美化环境的效果，未来的发展前景是十分广阔的。
现有植物净化器技术的缺点在于，土壤中的土著微生物要经历一段时间的被选择、适应及驯化的过程才能发挥较佳的污染物去除作用。直接利用具有较高降解活性的微生物菌种，充分发挥复合微生物菌剂的高效、低耗、自繁殖以及互利协同利用营养物质的特性，将大大提高对挥发性有机物的处理能力和效率。另外，外加的强效微生物会和土著微生物形成竞争关系，从而有可能影响其数量及活性。这样，就需要微生物固定化技术将高效微生物固定在载体上，形成对其有效的保护。而已有的微生物固定技术在生物相容性和对污染物的吸附能力方面仍有很大的不足。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的微生物固定技术在生物相容性和对污染物的吸附能力不足的问题，本发明提供一种空气净化复合微生物菌剂及其在空气净化过程中的应用。
为此，本发明的技术方案为：
一种净化空气的复合微生物菌剂，包括以下重量份的微生物：假单胞菌7-15份，酵母菌7-15份，丰佑菌6-14份，根瘤菌5-12份，红螺菌4-12份，根霉菌4-12份，微球菌2-9份，拟杆菌2-8份，梭状芽胞杆菌2-9份，蜡样芽胞杆菌2-8份，产碱杆菌1-7份，链霉菌1-7份，红环菌1-7份，乳球菌1-6份，分支杆菌1-6份，伯克氏菌1-6份，溶杆菌1-6份，嗜氢菌1-5份，黄单胞菌1-5份，短波单胞菌1-5份，丛毛单胞菌0.1-3份，曲霉菌0.1-3份；所述复合微生物菌剂的单位体积内的活菌数不小于108cells/ml。
上述复合微生物菌剂，优选的，包括以下重量份的微生物：假单胞菌10-13份，酵母菌10-12份，丰佑菌9-11份，根瘤菌8-10份，红螺菌6-10份，根霉菌6-10份，微球菌3-7份，拟杆菌4-6份，梭状芽胞杆菌3-7份，蜡样芽胞杆菌4-6份，产碱杆菌2-5份，链霉菌2-5份，红环菌2-5份，乳球菌2-4份，分支杆菌2-4份，伯克氏菌2-4份，溶杆菌2-4份，嗜氢菌2-3份，黄单胞菌2-3份，短波单胞菌2-3份，丛毛单胞菌0.5-1.5份，曲霉菌0.5-1.5份；
优选的，所述复合微生物菌剂的单位体积内的活菌数为108-1011cells/ml。
上述重量份是按各种微生物的湿菌重计算。上述复合微生物菌剂中，所述各微生物中：
所述假单胞菌(pseudomonadaceae)，可选但不限于，荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、施氏假单胞菌中的一种或一种以上。
所述酵母菌(saccharomycetes)，可选但不限于，啤酒酵母、汉逊酵母、球拟酵母、假丝酵母、毕赤酵母、红酵母、棉病针孢酵母、葡萄汁酵母菌中的一种或一种以上。
所述根瘤菌(rhizobiaceae)，可选但不限于，大豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌、百脉根瘤菌、发根根瘤菌、紫云英根瘤菌中的一种或一种以上。
所述红螺菌(rhodospirillum)，可选但不限于，深红红螺菌、外硫红螺菌、需盐红螺菌中的一种或一种以上。
所述根霉菌(rhizopusoryzae)，可选但不限于，米根霉菌、华根霉菌、少根根霉菌、少孢根霉匐枝根霉菌、黑根霉菌中的一种或一种以上。
所述微球菌(micrococcus)，可选但不限于，藤黄微球菌、玫瑰色微球、变异微球菌中的一种或一种以上。
所述拟杆菌(bacteroidaceae)，可选但不限于，普通拟杆菌、单形拟杆菌、多形拟杆菌中的一种或一种以上。
所述梭状芽胞杆菌(clostridia)，可选但不限于，艰难梭状芽胞杆菌或酪酸梭状芽胞杆菌。
所述产碱杆菌(alcaligenes)，可选但不限于，粪产碱杆菌或木糖氧化产碱杆菌。
所述链霉菌(streptomycete)，可选但不限于，细黄链霉菌、灰色链霉菌、白色链霉菌、茂原链霉菌、吸水链霉菌、红霉素链霉菌、亲和素链霉菌、球孢链霉菌、色褐链霉菌、龟裂链霉菌中的一种或一种以上。
所述红环菌(rhodocyclaceae)，可选但不限于，绛红红环菌。
所述乳球菌(lactococcus)，可选但不限于，乳酸乳球菌、格氏乳球菌。
所述分支杆菌(mycobacterium)为非致病性分支杆菌或条件致病性分支杆菌，可选但不限于，泥炭藓分枝杆菌、草分枝杆菌、外来分枝杆菌、千田分枝杆菌、紫红分枝杆菌中的一种或一种以上。
所述伯克氏菌(burkholderiales)，可选但不限于，土壤伯克氏菌、格氏伯克氏菌、葱头伯克氏菌中的一种或一种以上。
所述溶杆菌(lysobacter)，可选但不限于，变棕溶杆菌、辣椒溶杆菌、新疆溶杆菌、产酶溶杆菌、西藏西摩溶杆菌、瑞身溶杆菌、抗砷溶杆菌、凝结溶杆菌、居海绵溶杆菌、颗粒状溶杆菌、抗生素溶杆菌、胶状溶杆菌中的一种或一种以上。
所述嗜氢菌(hydrogenophilaceae)，可选但不限于，中间嗜氢菌。
所述黄单胞菌(xanthomonas)，可选但不限于，野油菜黄单胞菌、半透明黄单胞菌、嗜麦芽黄单胞菌、水稻黄单胞菌、白纹黄单胞菌、葡萄酒黄单胞菌、地毯草黄单胞菌、草苟黄单胞菌中的一种或一种以上。
所述短波单胞菌(brevundimonas)，可选但不限于，缺陷假单胞菌或泡囊假单胞菌中的一种或一种以上。
所述丛毛单胞菌(comamonas)，可选但不限于，土生丛毛单胞菌、睾丸酮丛毛单胞菌、堆肥丛毛单胞菌、水生丛毛单胞菌中的一种或一种以上。
所述曲霉菌(aspergillus)，可选但不限于，黑曲霉菌、赭曲霉、肉桂色曲霉、无花果曲霉、米曲霉、酱油曲霉中的一种或一种以上。
上述复合微生物菌剂中，在各自菌属的选择时，优先选择非致病菌，次优选条件致病菌。
上述复合微生物菌剂中，优选的，所述复合微生物菌剂的单位体积内的活菌数为108-1011cells/ml。
上述复合微生物菌剂中，还包括载体，将所述微生物固定于载体上，所述载体由黏土、羟基磷灰石和稻壳混合后挤压成型，然后烧结而成；所述载体的形状为球状、正方体、长方体或其他不规律形状。
上述复合微生物菌剂中，所述载体中黏土、羟基磷灰石和活性炭的质量比为3:(1.5-2.5):(0.8-2)。
上述复合微生物菌剂中，所述载体的制备方法包括：将特定质量的黏土、羟基磷灰石和稻壳和水混合均匀得到混合物；然后将混合物放入到模具内压实，取出后得载体坯料；将坯料干燥后，进行升温烧结，然后降温得到载体；所述黏土、羟基磷灰石和稻壳的质量总和和水的质量比为：5-8：1-3。
上述复合微生物菌剂中，还包括稳定剂。
上述复合微生物菌剂中，所述稳定剂为聚乙烯醇和β-环状糊精的水溶液，其中聚乙烯醇、β-环状糊精和水的质量比为1:(3-4):(40-50)。
上述复合微生物菌剂中，将微生物固定于载体上的方法为：将微生物按比例混合培养后，得到复合微生物菌剂母液；将载体、复合微生物菌剂母液和培养基混合后培养，得到附着复合微生物的载体，在附着复合微生物的载体上喷洒稳定剂，然后晾干。
上述复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将复合微生物菌剂中的各种微生物分别进行单菌发酵；
(2)按特定的质量比将上述各单菌直接混合培养；或者将上述细菌各培养至一定数量，即分别达到一定数量(同一数量级，～104-107cells/ml，)，将单菌菌液按比例进行混合，配制复合微生物菌种液。将复合微生物菌剂母液接种到发酵罐中进行混合培养，培养至菌种数量为108cells/ml以上，即得到复合微生物菌剂；
或者进一步地，
(3)将载体、复合微生物菌剂、培养基放入到反应釜内在28-35℃条件下发酵48-72小时，得到附着复合微生物的载体；
(4)在附着复合微生物的载体上喷洒稳定剂，然后晾干，得到含有载体的复合微生物净水剂。
上述制备方法中，所述混合培养的培养基为：包括质量百分比的以下组分：蜜糖0.5％，尿素0.5％、cacl20.5％、(nh4)2so40.1％、k2hpo40.03％、nano30.03％、mgso4·7h2o0.02％。
上述制备方法中，所述载体的制备方法包括：将特定质量的黏土、羟基磷灰石和稻壳和水混合均匀得到混合物；然后将混合物放入到模具内压实，取出后得载体坯料；将坯料干燥后，进行升温烧结，然后降温得到载体；所述黏土、羟基磷灰石和稻壳和水的质量比为：5-8：1-3。
上述制备方法中，所述升温烧结的过程为：以2-4℃每分钟的升温速率将坯料从室温升温至370-420℃，再从此温度起始以3-5℃每分钟的升温速率升温烧结至温度达到850-900℃，保持1小时后，然后用30-40分钟时间将烧结体逐渐冷却至540-560℃后从窑炉取出。
上述制备方法中，所述稳定剂的制备方法为：将聚乙烯醇、β-环状糊精和水混合，搅拌加热至70-75℃，加入氢氧化钠调节ph至6.8-7.2，其中聚乙烯醇、β-环状糊精和水按照质量比为1:(3-3.6):(40-50)。
一种空气净化器，含有上述的复合微生物菌剂。
上述空气净化器，包括：从上到下设置的种植池、储水池，种植池底部设置透气隔层，种植池通过吸水条与蓄水池相连。种植池种植植物，储水池为植物提供水源，上述复合微生物菌剂分别放置于种植池和储水池中。
上述空气净化器，还包括：储水池分别设置加水口和进气口。
上述复合微生物菌剂的在空气净化中的应用。
上述复合微生物菌剂在空气净化中的应用方法为：将复合微生物菌剂加入到室内种植植物的土壤和水源中，或者加入到上述空气净化器中。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的净化空气的复合微生物菌剂，利用其中的强效菌种及其协同作用，促进微生物对空气中挥发性有机物的利用和代谢分解，实现污染物的高效消减。进一步地，通过将复合微生物菌剂固定在载体上，为高效微生物提供了安全生长的屏障，缓解了外源微生物对未知的环境适应的能力以及同土著微生物的不确定的竞争关系的问题，且明显的提高了其有效浓度和活性。
(2)本发明提供的净化空气的复合微生物菌剂中，以黏土为原材料的载体，因其细度很高，塑性良好，羟基磷灰石和活性炭增加了载体的生物相容性，使微生物更易附着在其表面，并加强了对污染物的吸附；再结合对烧结温度与时间的控制，以保证载体具有较大孔隙率，无裂损且具有足够抗压强度。同时，载体的原材料来源丰富，价格低廉，极大降低载体制作成本，安全无毒，可回收再利用，不会产生二次污染。
通过本发明添加生物相容性材料及活性炭造孔剂，设定特定烧结温度，可使该载体具有较高孔隙率，有利于较多微生物的附着生长，同时加强了载体对污染物的吸附，有利于微生物对其分解利用；本发明的载体材料安全无毒，可回收再利用，不会产生二次污染。用黏土为原料，活性炭为造孔剂制备微生物附着载体，可以实现载体良好的抗压性，较高的孔隙率，以及对有机污染物较强的吸附。羟基磷灰石具有优良的生物相容性，微生物极易附着在羟基磷灰石的表面，并可稳定载体上复合微生物菌群的种类和数量。利用固定化复合菌剂载体进行高效微生物的固定和应用，即可增加对高效微生物的保护，让其充分发挥污染物去除能力，又可增加对污染物的吸附和固定，并通过多层次充分利用载体微生物，土著微生物，以及植物的代谢分解活性，将有利于植物-微生物净化装置对室内空气污染物的高效去除。
(3)本发明提供的空气净化器，针对室内空气污染物去除效率较低的问题，通过设置净化器的储水池和种植池，并将固定化复合微生物菌剂载体分别放置于双池中，多层次充分利用载体微生物、土著微生物，或者进一步的利用植物的代谢分解活性，进一步实现污染物的高效去除。
到通过设置净化器的储水池和种植池，并将固定化复合微生物菌剂载体分别放置于双池中，多层次充分利用载体微生物，以及植物的代谢分解活性，进一步实现污染物的高效去除。
附图说明
图1为空气净化器结构示意图，其中图中：1-进气口、2-固定化复合微生物菌剂载体、3-种植池、4-风机电源接线孔、5-储水池、6-固定化复合微生物菌剂载体、7-吸水条、8-透气隔层、9-加水口、10-植物、11-风机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或成分比例或植物种类选择上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围内。本发明实施例中所用原来和仪器，如无特殊说明，均为市售。
实施例1
本发明的净化空气的复合微生物菌剂，包括以下重量份的微生物：假单胞菌10份，酵母菌10份，丰佑菌11份，根瘤菌8份，红螺菌6份，根霉菌6份，微球菌7份，拟杆菌6份，梭状芽胞杆菌6份，蜡样芽胞杆菌4份，产碱杆菌3份，链霉菌2份，红环菌3份，乳球菌2份，分支杆菌2份，伯克氏菌3份，溶杆菌2份，嗜氢菌3份，黄单胞菌2份，短波单胞菌2份，丛毛单胞菌1份，曲霉菌1份；上述重量份是按各种微生物的湿菌重计算；所述复合微生物菌剂的单位体积内的活菌数至少为108cells/ml。
上述净化空气的复合微生物菌剂的制备方法为：
(1)将各单菌各自分别进行扩大培养，培养至各单菌浓度分别达到～104-105cells/ml的条件下，得到单菌菌液；
(2)根据上述比例将上述各单菌菌液接种到装有发酵培养基的发酵罐中，接种量为培养基体积的5％，培养温度为33℃，采用搅拌充分与营养物质接触，当活菌数达5×108cells/ml以上时，即得到复合微生物菌剂。
其中，发酵培养基包括蜜糖0.5％，尿素0.5％、cacl20.5％、(nh4)2so40.1％、k2hpo40.03％、nano30.03％、mgso4·7h2o0.02％。
实施例2
本发明的净化空气的复合微生物菌剂，包括以下重量份的微生物：假单胞菌12份，酵母菌12份，丰佑菌10份，根瘤菌9份，红螺菌8份，根霉菌8份，微球菌4份，拟杆菌5份，梭状芽胞杆菌3份，蜡样芽胞杆菌4份，产碱杆菌2份，链霉菌2份，红环菌2份，乳球菌2份，分支杆菌4份，伯克氏菌2份，溶杆菌2份，嗜氢菌3份，黄单胞菌2份，短波单胞菌2份，丛毛单胞菌1份，曲霉菌1份；上述重量份是按各种微生物的湿菌重计算；所述复合微生物菌剂的单位体积内的活菌数至少为108cells/ml。
上述净化空气的复合微生物菌剂的制备方法为：
(1)将各单菌各自分别进行扩大培养，培养至各单菌浓度分别达到～106-107cells/ml的条件下，得到单菌菌液；
(2)根据上述比例将上述各单菌菌液接种到装有发酵培养基的发酵罐中，接种量为培养基体积的5％，培养温度为33℃，采用搅拌充分与营养物质接触，当活菌数达5×108cells/ml以上时，即得到复合微生物菌剂。
其中，发酵培养基包括蜜糖0.5％，尿素0.5％、cacl20.5％、(nh4)2so40.1％、k2hpo40.03％、nano30.03％、mgso4·7h2o0.02％。
实施例3
本发明的净化空气的复合微生物菌剂，在实施例1的基础上，进一步包含载体。
其制备方法为：
(一)制备载体：
(1)将黏土(80目)，羟基磷灰石，活性炭(250目)以及水按照质量比3:2:1:2放入到和面机中混合均匀；在混合均匀后，将混合物放入到球形模具内压实，2分钟之后取出球形载体坯料，直径2cm；
(2)将载体坯料经自然干燥后放入窑炉内，以2℃每分钟的升温速率将坯料从室温升温至370℃，再从此温度起始以3℃每分钟的升温速率升温烧结至温度达到850℃，保持1小时后，然后用30-40分钟时间将烧结体逐渐冷却至540℃后从窑炉取出，再自然降温，得到所述载体。
(二)制备含有载体的复合微生物菌剂：
将实施例1制备的复合微生物菌剂作为复合微生物菌液母液与上述制备的载体、培养基、无氯水放入到反应釜内在33℃条件下发酵48小时，采用搅拌让载体与培养基充分接触，让微生物在载体上充分的附着，取出后得到负载复合微生物菌剂的载体。
将聚乙烯醇、β-环状糊精和水按照质量比1:3:43加入到容器中，搅拌加热至70℃，并加入适量氢氧化钠调节ph至7.0，制备稳定剂；
将上述制备的负载复合微生物菌剂的载体放入和面机内搅拌，同时均匀喷洒稳定剂，再进行晾干，得到固定化复合微生物菌剂。
实施例4
本发明的净化空气的复合微生物菌剂，在实施例2的基础上，进一步包含载体。
其制备方法为：
(一)制备载体：
(1)取黏土(80目)，羟基磷灰石，活性炭(100目)以及水按照质量比3:1.8:1.4:2.5放入到和面机中混合均匀；在混合均匀后，取一定质量的混合物放入到长方形模具内压实，2分钟之后取出长方形载体坯料；
(2)将坯料经自然干燥后放入窑炉内，以3℃每分钟的升温速率将坯料从室温升温至420℃，再从此温度起始以4℃每分钟的升温速率升温烧结至温度达到900℃，保持1小时后，然后用30-40分钟时间将烧结体逐渐冷却至560℃后从窑炉取出，再自然降温，得到载体；
(二)制备含有载体的复合微生物菌剂：
将实施例2制备的复合微生物菌剂作为复合微生物菌液母液与将上述烧制成的载体、培养基、无氯水放入到反应釜内在28℃条件下发酵72小时，采用搅拌与营养物质充分接触，让微生物在载体上充分的附着，取出后得到得到负载复合微生物菌剂的载体；
将聚乙烯醇，β-环状糊精和水按照质量比1:3.3:47加入到容器中，搅拌加热至75℃，并加入适量氢氧化钠调节ph至7.2，制备稳定剂；
在上述制备的负载复合微生物菌剂的载体表面均匀喷洒稳定剂，再进行晾干，得到固定化复合微生物菌剂。
实施例5
本发明的空气净化器如图1所示，包括：从上到下设置的种植池3、储水池5，种植池3底部设置透气隔层8，种植池通3过吸水条7与储水池5相连。种植池3种植吊兰或虎尾兰，储水池5为植物提供水源。
上述空气净化器，还包括：储水池5分别设置加水口9、进气口1和风机电源接线孔4。
将实施例3制备的固定化复合微生物菌剂载体，分别放入净化器的储水池5和种植层3，分散均匀；
或者将实施例4制备的固定化复合微生物菌剂载体，分别放入净化器的储水池5和种植层3，分散均匀；
将净化器通过风机电源接线孔4连接风机11，风机启动后，空气吸入装置的储水池内，空气中的污染物被固定化后的复合微生物菌剂载体吸附，并进一步被微生物降解利用。定期向储水池内加水，并加入5％的营养液或培养基，以满足固定化微生物生长所需的营养成分，所需营养液包括蜜糖0.2％，尿素0.3％、cacl20.3％、(nh4)2so40.05％、k2hpo40.015％、nano30.015％、mgso4·7h2o0.01％。
净化器中的吸水条上端插入种植池的土壤中，穿过透气隔层将下端浸入储水池内，通过毛细现象为吊兰或虎尾兰体补给水分和营养物质。同时，未被吸附降解的污染物随水分进入土壤中，被固定化后的复合微生物菌剂载体吸附，并进一步被载体上的微生物、土壤中的土著微生物和吊兰降解利用，提高净化效率。
本发明实施提供的方法是将复合微生物菌剂培养、固定在载体上，然后通过稳定剂处理后使菌剂保持较多数量及较高活性。再将该固定化微生物菌剂用于植物-微生物净化器的一种组合技术。
该技术是通过固定化微生物菌剂对高效菌种的固定及缓释效果，提高微生物载体区内复合微生物菌剂的有效浓度和生物活性，使微生物能在载体上快速形成高效的生物膜，优化生物膜微生态系统结构，促进微生物对空气中挥发性有机物的利用和代谢分解，实现污染物的高效消减。同时，将固定化复合微生物菌剂载体分别放置于净化器的储水池和种植池中，多层次充分利用了载体微生物，土著微生物，以及植物的代谢分解活性，进一步实现污染物的高效去除。