一种低温厌氧发酵菌剂及其应用制造技术

本发明专利技术属于固废资源化领域，具体涉及一种低温厌氧发酵菌剂及其应用。所述低温厌氧发酵菌剂包含菌剂A，所述菌剂A包含缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)、嗜麦芽糖寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。将菌剂A与有机废弃物混匀后在10～30℃的温度下进行厌氧发酵，无需加热，解决了北方冬季生活垃圾有机质厌氧发酵前期启动时间过长、能耗较高的难题。

A low temperature anaerobic fermentation agent and its application

The invention belongs to the field of solid waste recycling, in particular to a low temperature anaerobic fermentation agent and its application. The cryogenic anaerobic fermentation agent comprises a microbial agent A, which comprises Brevundimonas diminuta, Stenotrophomonas maltophilia and Pseudomonas aeruginosa. The anaerobic fermentation of organic wastes mixed with microbial agent A was carried out at 10-30 ~C without heating. The problem of long start-up time and high energy consumption in the early stage of anaerobic fermentation of organic wastes in northern winter was solved.

【技术实现步骤摘要】
一种低温厌氧发酵菌剂及其应用
本专利技术属于固废资源化领域，具体涉及一种低温厌氧发酵菌剂及其应用。
技术介绍
随着环境的日益恶化，资源的逐渐枯竭，可再生能源的开发与利用越来越受到国际社会的广泛重视。在可持续发展的理念下，我国政府把节能减排作为主攻方向，其中，固体废弃物发酵沼气工程作为一种新形势下的技术手段，已随着我国经济发展，人民生活水平的提高，工业、农业、养殖业的发展，成为我国可再生能源利用和环境保护的切实有效的方法。通过对沼气、沼液、沼渣的综合开发利用，提高沼气生产的生态、经济与社会效益。作为固体废弃物重要组成部分的城市生活垃圾，用厌氧发酵法处理生活垃圾有机质产生沼气已经被普遍应用。厌氧发酵消化过程是多菌群相互交替作用的复杂过程，参与代谢的微生物菌群也相当复杂，有水解性细菌、还原乙酸细菌、产甲烷菌等等。在水解细菌所产生的各种水解酶作用下，大分子的蛋白质、脂肪、纤维素、淀粉水解为水溶性的酸、醇、糖等小分子化合物以及少量H2和CO2，然后进一步发酵形成乙酸盐等，为甲烷菌提供充足的营养物质，甲烷菌完成正常代谢后产出甲烷气体。在我国北方寒冷地区，由于冬天温度较低且持续时间较长，生活垃圾有机质厌氧发酵前期启动时间过长，急需要相关技术解决这一难题。目前的专利技术多采用增温保温等设备，存在设备耗能巨大，污染严重的不足之处，如专利申请号200910072015.8的北方沼气厌氧发酵联合加热系统，包括由太阳能集热器、换热器等组成的沼气发酵太阳能加热系统和由风力发电机、蓄电池、逆变器等组成的沼气发酵风力发电电加热系统，其工艺较复杂，使用了太阳能和风能技术，若发酵全程使用设备运行成本较高；专利申请号200520055857.X的恒温厌氧发酵装置，利用保温层阻止发酵池内的热量通过池壁释放，利用加热装置给发酵池增温，利用温控器控制发酵池内的温度，这些装置耗费较多的不可再生能源；专利申请号200820028152.2的加热保温厌氧发酵罐，罐体内壁及罐底设置的供热管组和罐体内的温度探测仪，虽然可以达到加热及测温目的，但供热管组和探测仪的使用耗能较大，且热能较易散失。因此，需要优选出低温发酵细菌，在低温下分解生活垃圾中的有机质，缩短厌氧发酵前期启动时间，使沼气发酵中难分解的有机质得到更彻底的分解利用，从而提高沼气产量。
技术实现思路
为了解决北方冬季生活垃圾有机质厌氧发酵前期启动时间过长、能耗较高的难题，本专利技术提供一种低温厌氧发酵菌剂，利用耐低温菌群在温度较低时无需加热而分解生活垃圾有机质，缩短厌氧发酵前期启动时间，减少能耗，节约成本。本专利技术请求保护的技术方案如下：利用有机废弃物低温厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，将菌剂A与有机废弃物混匀后在10～30℃的温度下进行厌氧发酵，产生沼气；所述菌剂A包含缺陷短波单胞菌(Brevundimonasdiminuta)、嗜麦芽糖寡养单胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)和铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。优选地，所述菌剂A中，所述缺陷短波单胞菌的质量百分含量为30％～35％，所述嗜麦芽糖寡养单胞菌的质量百分含量为30％～35％，所述铜绿假单胞菌的质量百分含量为30％～35％；所述菌剂A的用量为有机废弃物质量的10％～20％。优选地，所述厌氧发酵过程中，每3-4天搅拌一次，每次搅拌3-4小时，厌氧发酵反应13～18天。优选地，在进行厌氧发酵前，将菌剂B与有机废弃物混匀后进行预发酵；所述菌剂B由草木灰与枯草芽胞杆菌枯草亚种(Bacillussubtilissubsp.subtilis)的菌粉混合而成。优选地，所述菌剂B中，所述草木灰与枯草芽胞杆菌枯草亚种菌粉的质量比为5-9：2-7。优选地，所述菌剂B与有机废弃物混匀后，所得物料的总固体含量为15％～28％，w(C)/w(N)为20～30：1，w(C)/w(P)为40～60：1，pH为6.8～7.4；所述预发酵是指在20～25℃的温度下静置发酵5-10小时。一种低温厌氧发酵菌剂，其特征在于，包含菌剂A，所述菌剂A包含缺陷短波单胞菌(Brevundimonasdiminuta)、嗜麦芽糖寡养单胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)和铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。优选地，还包含菌剂B，所述菌剂B为草木灰与枯草芽胞杆菌枯草亚种(Bacillussubtilissubsp.subtilis)的菌粉的混合物。优选地，所述菌剂A中，所述缺陷短波单胞菌的质量百分含量为30％～35％，所述嗜麦芽糖寡养单胞菌的质量百分含量为30％～35％，所述铜绿假单胞菌的质量百分含量为30％～35％；所述菌剂B中，所述草木灰和枯草芽胞杆菌枯草亚种菌粉的质量比为5-9：2-7。优选地，所述草木灰为秸秆与锯末完全焚烧后得到的混合物，其中秸秆与锯末的质量比为6-9：2-5。本专利技术研究发现，由缺陷短波单胞菌、嗜麦芽糖寡养单胞菌和铜绿假单胞菌组成的耐低温菌群，能够在温度较低时水解生活垃圾中的有机质，可不用加热设备对发酵物料进行加热，不仅缩短了厌氧发酵前期启动时间，还降低了发酵所需能耗。所述缺陷短波单胞菌、嗜麦芽糖寡养单胞菌和铜绿假单胞菌相互之间不存在抑制拮抗作用，三种菌在厌氧发酵过程中相辅相成，提高了蛋白质、纤维素、脂肪等有机物的降解效率，使厌氧发酵前期的水解阶段从4～5天缩短至2～3天，从而解决我国北方地区冬季厌氧发酵前期启动时间长的问题。本专利技术的低温厌氧发酵菌剂，包含菌剂A，其制备工艺十分简单，只需分别培养缺陷短波单胞菌、嗜麦芽糖寡养单胞菌和铜绿假单胞菌，将三种菌的发酵液制成菌粉后按比例混合而成。菌种可以通过大型发酵罐进行规模生产，其产品为发酵液或发酵液的制成品。本专利技术的低温厌氧发酵菌剂，可以进一步包含菌剂B，在低温厌氧发酵之前对有机废弃物进行预发酵。菌剂B中的枯草芽胞杆菌枯草亚种能够迅速消耗环境中的游离氧，造成低氧，促进有益厌氧菌生长；产生的枯草菌素、短杆菌肽等活性物质对致病菌有明显的抑制作用，产生的有机酸类能够降低环境pH，抑制其它致病菌的生长；生长过程中合成的α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类可初步水解有机废弃物。菌剂B中的草木灰用于调节物料的总固体含量、w(C)/w(N)、w(C)/w(P)和pH，提高发酵效率。所述缺陷短波单胞菌、嗜麦芽糖寡养单胞菌、铜绿假单胞菌和枯草芽胞杆菌枯草亚种的制备方法包括：菌种活化、一级液体培养、二级液体培养、三级液体培养、发酵罐发酵、菌粉制备。所述一级液体培养、二级液体培养、三级液体培养和发酵罐发酵的培养条件优选为：10℃～15℃，摇床转速150r·min-1～200r·min-1，培养45-50小时。所述液体发酵培养基的配方优选为：以重量百分比计，含有牛肉浸膏0.2％～0.4％、蛋白胨1％～2％、酵母浸膏0.1％～0.5％、蔗糖1％～2％、余下为蒸馏水，pH为7～9。更优选为：以重量百分比计，含有牛肉浸膏0.3％、蛋白胨1％、酵母浸膏0.1％、蔗糖2％、余下为蒸馏水，pH为7。本专利技术为了提高有机废弃物的降解率和产气率，在使用菌剂A进行厌氧发酵前，优选使用菌剂B调节有机废弃物的总固体含量、w(C)/w(N)(碳氮质量比)、w本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用有机废弃物低温厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，将菌剂A与有机废弃物混匀后在10～30℃的温度下进行厌氧发酵，产生沼气；所述菌剂A包含缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)、嗜麦芽糖寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。

【技术特征摘要】
1.利用有机废弃物低温厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，将菌剂A与有机废弃物混匀后在10～30℃的温度下进行厌氧发酵，产生沼气；所述菌剂A包含缺陷短波单胞菌(Brevundimonasdiminuta)、嗜麦芽糖寡养单胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)和铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述菌剂A中，所述缺陷短波单胞菌的质量百分含量为30％～35％，所述嗜麦芽糖寡养单胞菌的质量百分含量为30％～35％，所述铜绿假单胞菌的质量百分含量为30％～35％；所述菌剂A的用量为有机废弃物质量的10％～20％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述厌氧发酵过程中，每3-4天搅拌一次，每次搅拌3-4小时，厌氧发酵反应13～18天。4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，在进行厌氧发酵前，将菌剂B与有机废弃物混匀后进行预发酵；所述菌剂B由草木灰与枯草芽胞杆菌枯草亚种(Bacillussubtilissubsp.subtilis)的菌粉混合而成。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述菌剂B中，所述草木灰与枯草芽胞杆菌枯草亚种菌粉的质量比为5-9：2-7。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楠，任瑞霞，
申请(专利权)人：中林山水北京生态科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11