一种用于沼渣好氧发酵的起爆剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于沼渣好氧发酵的起爆剂及其制备方法。所述起爆剂包括复合微生物菌剂、生物炭、木醋酸和微生物培养基。所述复合微生物菌剂通过将不同种属的微生物菌剂混合培养制备得到；所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、短芽孢杆菌、类香味菌和醋酸杆菌。本发明专利技术针对沼渣好氧发酵过程升温速率慢、高温期短、不利于腐熟等关键技术瓶颈问题，对沼渣好氧发酵过程有机物质变化及微生物群落结构变化，结合物理、化学和微生物学原理，研发环保高效低成本沼渣好氧发酵起爆剂，以缩短沼渣好氧发酵升温时间，延长高温期，提高好氧发酵产品质量，提高沼渣好氧发酵效率，为沼渣的处理及资源化利用提供技术支撑。

A kind of initiator for aerobic fermentation of biogas residue and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于沼渣好氧发酵的起爆剂及其制备方法
本专利技术属于农业废弃物资源化
，具体涉及一种用于以沼渣为主要原料进行好氧发酵的起爆剂及其制备方法。
技术介绍
好氧发酵是有机废弃物资源化利用的有效途径，其本质是在一定的水分、C/N比和通风等条件下，通过微生物作用高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程。发酵原料特性、C/N比、水分、温度、通气状况、pH值等与好氧发酵微生物生长和活性息息相关，进而影响好氧发酵效率和发酵产品腐熟度。一个完整的好氧发酵过程可分为升温、高温、降温和腐熟四个阶段。每个阶段有不同的细菌、放线菌、真菌和原生动物等微生物，利用有机废物和阶段产物作为食物和能量，一直持续到稳定的腐殖质形成为止。微生物繁殖的快慢决定着好氧发酵时间的长短，而微生物繁殖的快慢又受营养物质丰缺的制约，有效营养丰富，微生物繁殖速度就快，反之则慢。Ryckeboer等研究发现，从升温期到高温期，细菌的数量从109-1013g-1下降到108-1012g-1，下降了1个数量级，而放线菌的数量从107-109g-1增加到108-1012g-1，上升了3个数量级；Haug等研究表明，从升温期到高温期，放线菌的数量从104g-1增加到108g-1。不同发酵原料其好氧发酵过程的优势菌群也存在差异。Wang等对牛粪好氧发酵过程中的放线菌进行宏基因组分析，强调了放线菌在木质纤维素类物质降解过程中起到了关键作用。王伟东等用新鲜的鸡粪、牛粪及干枯麦秸进行混合好氧发酵，用DGGE技术研究好氧发酵过程微生物群落变化，研究表明，发酵初期堆体中微生物以细菌和放线菌为主，优势微生物菌群为Clostridiabacterium、Bacillus、Clostridium，且主要为Bacillus。Wang等研究发现在猪粪好氧发酵过程中，细菌群落主要以Firmicutes，Proteobacteria，Bacteroidetes和Actinobacteria为主，高温期主要以厚壁菌门中的Bacillus为主。为促进有机物质腐熟，加快好氧发酵进程，提高发酵产品品质，好氧发酵过程会加入微生物、有机或无机物质等添加剂，包括起爆剂、膨胀剂、接种剂、调理剂等。起爆剂是根据微生物的营养机理，选用微生物易利用的有机物质如糖、蛋白质以及适合有益微生物营养要求的化学药品，按一定比例配制而成的营养调节剂，可以增加发酵开始时微生物的活性，达到“起爆”效果。中国专利CN103694010B公开了一种污泥超高温好氧发酵方法及其应用，该专利通过调控污泥等有机固体废弃物发酵原料、添加发酵起爆剂等，提高城市污泥处理效率，缩短发酵周期，其中起爆剂由甲基营养型芽孢杆菌和地芽孢杆菌两种菌剂及氯化亚铁、硫酸镁、硝酸钠、石灰等助料。申请号为201811527237.X的中国专利公开了一种天然堆肥组合物及其堆制方法，该专利将禽畜粪便、果树树枝和堆肥起爆剂按照质量比为1:1～3的配比混合均匀堆制发酵，得到天然堆肥组合物，其中堆肥起爆剂是将糖类、水果和水按照质量比为1：1～10：10～40混合，密封装在塑料桶内，密置于35℃～50℃温度下发酵85天～95天得到。目前，针对畜禽粪便和污泥的好氧发酵过程起爆剂的研发较多，而针对沼渣好氧发酵过程的起爆剂的研发较少，可供沼渣好氧发酵选用的起爆剂也较少。沼渣含有丰富的营养物质，是优良的有机肥原料，但沼渣以纤维素类物质等难降解有机物为主，C/N比低，含水率高，孔隙率小，导致沼渣在好氧发酵过程升温速率慢、高温期短、不利于腐熟，好氧发酵产品品质较差等问题。专利CN201810265985.9提供了一种沼渣快速好氧发酵方法，但是在此方法中，好氧发酵过程通风量大，能耗高，不利于沼渣好氧发酵规模化处理。研究表明，以沼渣为主要原料的好氧发酵过程，夏季好氧发酵混合物料能在24小时内快速升温，但是在冬季物料升温慢。因此，有必要针对沼渣好氧发酵过程有机物质变化及微生物群落结构变化，结合物理、化学和微生物学原理，研发环保高效低成本沼渣好氧发酵起爆剂，以缩短沼渣好氧发酵升温时间，提高好氧发酵产品质量，提高沼渣好氧发酵效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于沼渣好氧发酵的起爆剂及其制备方法。本专利技术所提供的用于沼渣好氧发酵的起爆剂，包括复合微生物菌剂、生物炭和木醋酸、用于培养所述复合微生物菌剂中菌的微生物培养基。所述生物炭、木醋酸和微生物培养基形成固定化培养基，所述固定化培养基中，生物炭、木醋酸与微生物培养基的配比可为：10g：10～20ml：50～80ml；所述复合微生物菌剂与所述固定化培养基的配比可为1g：10ml～1g：5ml；其中，所述复合微生物菌剂通过将不同种属的微生物菌剂混合培养制备得到；所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌(Bacillus)、乳酸菌(Lactobacillus)、肠球菌(Enterococcus)、短芽孢杆菌(Brevibaciillus)、类香味菌(Myroides)和醋酸杆菌(Acetobacter)；其中，芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、短芽孢杆菌、类香味菌、醋酸杆菌的数目比可为：20：40～45：8～15：6～10：5～10：2～5，具体可为：20：43：15：9：8：5、20：44：15：8：8：5。每g复合微生物菌剂中的活菌数达1×109以上。上述用于沼渣好氧发酵的起爆剂通过包括下述步骤的方法制备得到：1)制备复合微生物菌剂；2)将生物炭、木醋酸与微生物培养基混合，得到固定化培养基；3)将所述复合微生物菌剂接种到所述固定化培养基中，将所述复合微生物菌剂吸附固定化，离心去除上清液，收集沉淀，冷冻干燥，得到用于沼渣好氧发酵的起爆剂。上述方法步骤1)中，所述复合微生物菌剂通过将不同种属的微生物菌剂在微生物培养基混合培养制备得到；其中，所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌(Bacillus)、乳酸菌(Lactobacillus)、肠球菌(Enterococcus)、短芽孢杆菌(Brevibaciillus)、类香味菌(Myroides)和醋酸杆菌(Acetobacter)；芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、短芽孢杆菌、类香味菌、醋酸杆菌的配比可为：20：40～45：8～15：6～10：5～10：2～5，具体可为：20：43：15：9：8：5、20：44：15：8：8：5或20：44：13：9：9：5；所述复合微生物菌剂每克含活菌数达1×109以上。所述微生物培养基通过向每1L水中加入牛肉膏6g，蛋白胨15g，氯化钠6g，121℃灭菌20～30min制备制得。所述培养的温度可为：20～25℃，时间可为：20～30h。上述方法步骤2)中，所述生物炭以农业废弃物为原料，按照本领域公知的方法制备得到，具体制备方法是将农业废弃物在400～700℃的温度下炭化1h～3h所得。所述农业废弃物可为：果木剪枝、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、木屑、玉米芯、花生壳等中的一种或多种。所制得的生物炭的粒度为50～100目。所述的木醋液为将农业废弃物在高温分解中产生的气体在常温冷却后得到的液体物质，稀释500倍后的稀释液。所述固定化培养基中，生物炭、木醋酸与微生物培养基的配比可为：10g：10～20ml：50～80ml，具体可为：10g：15ml：75ml、8g：18ml：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种起爆剂，包括复合微生物菌剂、生物炭、木醋酸和用于培养所述复合微生物菌剂中菌的微生物培养基；其中，所述生物炭、木醋酸和微生物培养基形成固定化培养基，所述固定化培养基中，生物炭、木醋酸与微生物培养基的配比为：10g：10～20ml：50～80ml；所述复合微生物菌剂与所述固定化培养基的配比为1g：10ml～1g：5ml；所述复合微生物菌剂通过将不同种属的微生物菌剂混合培养制备得到；所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、短芽孢杆菌、类香味菌和醋酸杆菌。

【技术特征摘要】
1.一种起爆剂，包括复合微生物菌剂、生物炭、木醋酸和用于培养所述复合微生物菌剂中菌的微生物培养基；其中，所述生物炭、木醋酸和微生物培养基形成固定化培养基，所述固定化培养基中，生物炭、木醋酸与微生物培养基的配比为：10g：10～20ml：50～80ml；所述复合微生物菌剂与所述固定化培养基的配比为1g：10ml～1g：5ml；所述复合微生物菌剂通过将不同种属的微生物菌剂混合培养制备得到；所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、短芽孢杆菌、类香味菌和醋酸杆菌。2.根据权利要求1所述的起爆剂，其特征在于：所述芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、短芽孢杆菌、类香味菌、醋酸杆菌的数目比为：20：40～45：8～15：6～10：5～10：2～5，其中，每g复合微生物菌剂中的活菌数达1×109以上。3.制备权利要求1或2所述的起爆剂的方法，包括如下步骤：1)制备复合微生物菌剂；2)将生物炭、木醋酸与微生物培养基混合，得到固定化培养基；3)将所述复合微生物菌剂接种到所述固定化培养基中，将所述复合微生物菌剂吸附固定化，离心去除上清液，收集沉淀，冷冻干燥，得到用于沼渣好氧发酵的起爆剂。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述复合微生物菌剂通过将不同种属的微生物菌剂在微生物培养基混合培养制备得到；其中，所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌、乳酸菌、肠球菌、短芽孢杆菌、类香味菌和醋酸杆菌；芽孢杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈玉君，孟海波，隋斌，张曦，程红胜，宋立秋，郑圣尉，
申请(专利权)人：农业农村部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11